FR2461506A1

FR2461506A1 - Procede et appareil pour le traitement germicide et de consolidation d'un tissu, tel que tissu osseux

Info

Publication number: FR2461506A1
Application number: FR8005747A
Authority: FR
Original assignee: Greatbatch Ltd
Current assignee: Greatbatch Ltd
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1980-03-14
Publication date: 1981-02-06
Also published as: NL8003323A; IL59398A0; GB2053687A; US4314554A; AU6041880A; SE8001238L; JPS5615762A; DE3020200A1; CA1164531A

Abstract

TRAITEMENT GERMICIDE ET DE CONSOLIDATION DE TISSU TEL QUE TISSU OSSEUX. ON POSE SUR LE TISSU A TRAITER UNE ELECTRODE EN ARGENT OU ANALOGUE 12 A LAQUELLE ON APPLIQUE, D'ABORD, UNE TENSION CONTINUE EXCITANT L'ELECTRODE EN ANODE POUR QU'ELLE LIBERE DES IONS ARGENT ETABLISSANT UN MILIEU GERMICIDE A L'ENDROIT TRAITE, PUIS UNE TENSION CONTINUE DE POLARITE OPPOSEE EXCITANT L'ELECTRODE EN CATHODE POUR STIMULER LA CONSOLIDATION DU TISSU TRAITE. L'APPAREIL EST IMPLANTE DANS LE CORPS 62 DU PATIENT. IL COMPORTE UNE PILE 56 ET, POUR LE CHANGEMENT DE POLARITE, UN COMMUTATEUR COMMANDE PAR UN AIMANT EXTERIEUR. EN VARIANTE, UNE SECONDE ELECTRODE ET UN ELEMENT ETABLISSENT D'ABORD AVEC L'ELECTRODE DE TRAITEMENT UN COUPLE GALVANIQUE POUR CREER UN MILIEU GERMICIDE PUIS, AU BOUT D'UN TEMPS PREFIXE, UN COUPLE BIOGALVANIQUE S'ETABLIT AVEC DU LIQUIDE ORGANIQUE POUR CONSOLIDER LE TISSU. APPLICATION AU TRAITEMENT DE FRACTURES OSSEUSES.

Description

La présente invention concerne la consolida-

tion et la croissance contrôlée d'un tissu, par exemple osseux, et plus particulièrement un procédé et un appareil pour le traitement germicide et de consolidation d'un tissu tel que tissu osseux. L'invention trouve une application dans le traitement germicide et de consolidation d'un os vivant opéré au niveau d'une greffe osseuse, mais ses principes se prêtent à des applications diverses. Le chercheur Yasuda a

établi en 1955 qu'il apparaît au niveau d'une fracture os-

seuse une région à électricité négative anormalement forte qui semble associée à la consolidation et, en collaboration

avec un nommé Bassett, il a découvert en 1964 qu'en appli-

quant à partir d'une pile un champ électrique artificiel, on accélère la consolidation. D'autre part, Becker a découvert en 1963 et 1977 que des électrodes d'argent sous tension

positive établissent un milieu germicide et, plus précisé-

ment, que des courants continus anodiques d'intensité allant jusqu'à environ 40 A exercent un effet germicide bénéfique, alors que des courants continus négatifs non supérieurs

à 1 PA favorisent la consolidation.

Il serait hautement souhaitable de disposer d'un procédé et d'un appareil pour la croissance contrôlée de tissu de nature à accélérer la croissance de tissu vivant tel que tissu osseux humain, ainsi qu'à établir un milieu

germicide pour traiter des infections tissulaires et osseu-

ses ainsi que pour s'opposer à la croissance de tumeurs.

En conséquence, la présente invention a pour but de proposer un procédé et un appareil: - de nature à assurer le traitement germicide et de consolidation de tissu vivant tel que tissu osseux - qui établissent deux modes de traitement, germicide et de consolidation, pendant des intervalles de temps distincts et réglables avec précision; - qui établissent au niveau du tissu traité un milieu germicide efficace et assurent ensuite un effet de

consolidation efficace.

L'invention a encore pour but de proposer un appareil du genre décrit: qui soit susceptible d'implantation dans le corps d'un patient; - qui prélève l'énergie électrique nécessaire à son fonctionnement par interaction biogalvanique avec des liquides organiques; - qui, à l'état implanté, dans le corps d'un

patient, soit facile à surveiller de l'extérieur.

Selon l'invention, pour assurer le traitement germicide et de consolidation d'un tissu tel que tissu

osseux, on applique au tissu vivant, à l'endroit à consoli-

der une électrode en une matière, de préférence argent, de nature à libérer des ions pour établir sur place un milieu germicide, en réponse à du courant électrique passant dans un premier sens par rapport à l'électrode, et à stimuler la consolidation tissulaire à l'endroit traité en réponse

à du courant électrique passant dans le sens opposé par rap-

port à l'électrode. Initialement, on applique à l'électrode une tension continue de polarité voulue pour que le courant passe dans un premier sens afin que l'électrode agisse en

anode et libère des ions de façon à établir le milieu germi-

cide à l'endroit traité. Ensuite, on applique à l'électrode

une tension continue de polarité opposée, provoquant le pas-

sage de courant en sens opposé, pour faire agir l'électrode en cathode afin de stimuler et de favoriser la consolidation tissulaire à l'endroit traité. L'appareil est de préférence

du type à implanter dans le corps du patient. Dans une réa-

lisation de l'appareil, une pile est couplée à l'électrode

de traitement et à une électrode de référence sous la com-

mande d'un commutateur qui, dans un premier état, relie les

électrodes d'une manière établissant le mode de fonctionne-

ment germicide et qui est susceptible de prendre, sous l'ef-

fet d'un organe de commande extérieur tel qu'aimant, un

second état dans lequel il relie les électrodes d'une maniè-

re établissant le mode de consolidation. Dans une autre

réalisation, l'appareil comporte une électrode supplémen-

taire et un élément qui coopère avec l'électrode de traitement pour former un couple galvanique afin d'établir le mode de fonctionnement germicide puis, au bout d'un temps

préfixé, forme un couple biogalvanique avec un liquide orga-

nique pour établir le mode de fonctionnement consolidant.

Dans l'une ou l'autre réalisation, un-circuit conformateur d'onde peut être associé avec l'électrode de traitement

pour fournir une forme d'onde de courant facilement discer-

née par un appareillage de surveillance extérieur.

On va maintenant décrire en détail, à titre d'exemples, deux réalisations de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:

- la figure 1 est un schéma de câblage d'appa-

reil selon l'invention;

- la figure 2 illustre schématiquement une ap-

plication type dans laquelle l'appareil selon l'invention est implanté dans le corps d'un patient au niveau d'une greffe osseuse; - la figure 3 représente schématiquement un appareil suivant une variante;

- la figure 4 est une vue schématique de l'ap-

pareil selon la figure 3 implanté dans le corps du patient au niveau d'une greffe osseuse; et - la figure 5 est un schéma de montage d'un dispositif utilisable avec l'appareil selon l'invention pour

permettre la surveillance de l'extérieur.

Sur la figure 1, on voit en 10 un appareil

selon l'invention, pour le traitement germicide et de conso-

lidation de tissu tel que tissu osseux, qui comprend une électrode de traitement sous forme de conducteur ou fil 12 à mettre en contact actif avec du tissu vivant à un endroit à consolider. L'électrode de traitement 12 est en une matière qui libère des ions, pour créer un milieu germicide

à l'endroit traité, en réponse à du courant électrique pas-

sant dans un premier sens par rapport à l'électrode 12, et qui stimule la consolidation du tissu traité en réponse

au passage de courant électrique dans le sens opposé. Sui-

vant un aspect préféré de l'invention, le fil 12 est en argent. Sur une partie de sa longueur, le fil 12 est entouré d'une enveloppe ou gaine protectrice 14, en une matière inerte vis-à-vis du corps humain, telle que caoutchouc de silicone approprié. La gaine 14 sert à éviter un contact actif entre le fil 12 et le tissu organique ailleurs qu'à l'endroit o doit intervenir la consolidation. L'appareil comporte encore une autre électrode à placer à un endroit

espacé de celui à cicatriser. Dans l'appareil selon la -

figure 1, cette électrode est indiquée en 16 et on la décrira

ci-dessous en détail.

L'appareil 10 selon l'invention comporte encore des moyens pour l'établissement d'un trajet de passage de

courant électrique entre les électrodes et des moyens per-

mettant d'appliquer une tension continue d'une première

polarité à l'électrode 12 pour faire passer du courant élec-

trique dans le premier sens afin d'établir un milieu germi-

cide A l'endroit à traiter, puis d'appliquer, au bout d'un temps préfixé, une tension continue de polarité opposée à l'électrode de traitement pour stimuler la consolidation du tissu traité. Plus particulièrement, l'appareil comporte une

source de tension continue formée par une pile 20 qui pré-

sente des bornes de sortie 22 à polarité positive et 24 à polarité négative. La pile 20 est du type capable de débiter sous 2,0 V et peut être une pile au lithium-iode de modèle

implantable et rigoureusement étanche pour incorporation à.

des stimulateurs cardiaques artificiels, vendus par la

Wilson Greatbath Ltd., Clarence, New York, sous la désigna-

tion "model 752". Un moyen de commutation est couplé aux électrodes et aux bornes de la source. Plus particulièrement,

ce moyen de commutation comprend un premier bras de commuta-

tion 28 mobile entre deux contacts de commutation 30 et 32.

Le moyen de commutation comprend encore un second bras de commutation 34, mobile entre deux contacts de commutation 36 et 38. Les traits interrompus 40 reliant les bras 28 et 34 indiquent que le moyen de commutation est du type dans lequel les deux bras 28 et 34 se déplacent conjointement, ou simultanément, entre des positions d'application contre les contacts des deux jeux. Plus particulièrement, le moyen de commutation présente un premier état, dans lequel son bras

28 porte contre le contact 32 et son bras 34, contre le con-

tact 38 et un second état, dans lequel ses bras 28 et 34 prennent respectivement des positions d'application contre les contacts 30 et 36. Un modèle de moyen de commutation

comprend deux commutateurs implantés à lame souple magnéti-

que, unipolaires à deux directions, commandés par un même aimant permanent extérieur, du type servant couramment avec des stimulateurs cardiaques à la demande implantés pour faire passer le stimulateur du mode de réponse à la demande au mode asynchrone. De tels commutateurs sont vendus, par exemple, par la Gordos Corp., Bloomfield, N.J., sous la

désignation "MR 5204-1". L'aimant peut être un aimant perma-

nent du commerce du type petit maniable à la main.

La borne positive 22 de la pile 20 est couplée par un conducteur 42 au contact de commutateur 30. Elle est

aussi couplée par un conducteur 44 à une borne d'une résis-

tance 46 dont l'autre borne est reliée au contact de commu-

tateur 38. La borne négative 24 de la pile 20 est reliée,par un conducteur 48, au contact de commutateur 32 et, par un conducteur 50, à une borne d'une résistance 52 dont l'autre borne est reliée au contact de commutateur 36. Ainsi, le moyen de commutation présente un premier état, dans lequel l'électrode en argent 12 est couplée à travers la résistance 46 à la borne positive 22 de la pile 20, pour être excitée en anode, l'autre électrode 16, de référence, étant reliée à la borne négative 24 de la pile 20, et un second état, dans lequel l'électrode en argent 12 est couplée à travers la résistance 52 à la borne négative 24 de la pile, pour être excitée en cathode, l'électrode de référence 16 étant reliée à la borne positive 22 de la pile. Quand le moyen de commutation est dans son premier état, le sens de passage de courant, par rapport à l'électrode en argent 12, est tel qu'il y a libération d'ions argent, ce qui établit un milieu germicide au niveau du tissu et, quand le moyen de commutation est dans son second état, le courant passe en sens opposé par rapport à l'électrode 12, ce qui provoque une

consolidation du tissu traité.

A titre d'exemple, avec une pile 20 débitant une tension de sortie de 2,8 V, les valeurs ohmiques sont d'environ 150 kilohms pour la résistance 46 et 2 mégohms

pour la résistance 52. L'électrode 16 est solidaire du bot-

tier extérieur 56 ou étui de la pile 20, lequel est en

matière conductrice de l'électricité telle qu'acier inoxy-

dable. En conséquence, l'électrode 16 est en contact actif

avec le tissu organique avoisinant grâce au contact du bol-

tier 56 avec ce tissu. Quand l'aimant amène les bras de

commutation 28 et 34 contre les contacts 32 et 28 respec-

tivement, l'électrode en argent 12 est excitée en anode et applique un courant germicide positif d'environ 15 pA à l'endroit traité du tissu. Au bout d'un temps préfixé, on retire l'aimant et les bras de commutation 28 et 34 prennent leurs positions normales d'application contre les contacts et 36, ce qui excite l'électrode 12 en cathode. En ce mode, l'électrode 12 applique un courant de consolidation

négatif d'environ 0,1 P dans la zone tissulaire traitée.

-Dans un modèle d'appareil, les composants constitués par le moyen de commutation-, les résistances 46, 52 et les conducteurs sont assemblés de manière adéquate sur le dessus ou couvercle de la pile 20, puis enrobés dans une masse de matière époxyde appropriée telle que "Scotchcast V" ou matière équivalente. En variante, la pile

et les autres composants tels que commutateurs, résis-

tances et conducteurs sont placés dans une autre enceinte

ou récipient métallique que l'on scelle ensuite. Le réci-

pient métallique extérieur peut être, par exemple, en titane ou acier inoxydable et présente des bornes d'alimentation

rendues étanches par du verre ou une matière céramique.

L'appareil est typiquement implanté dans un tissu organique et, s'il faut envisager une implantation de longue durée, la corrosion anodique de l'électrode en acier inoxydable ou titane peut être inadmissible; dans ce cas, l'électrode de référence peut être en platine. Bien que, dans l'exemple

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considéré, le bottier ou étui métallique constitue l'élec-

trode de référence, on peut laisser l'étui électriquement

"flottant" et prévoir une électrode de référence indépen-

dante, telle que fil de platine. Quand l'appareil est im-

planté dans l'organisme d'un patient, l'aimant de commande de commutation est appliqué extérieurement contre la région adjacente du corps et maintenu en place par un bandage ou

moyen de maintien analogue. L'aimant demeure en place pen-

dant un temps préfixé, par exemple de plusieurs jours, pour maintenir l'appareil en mode germicide. On retire ensuite l'aimant pour inverser la polarité de la tension de sortie de l'appareil, ce qui assure une commutation établissant le mode consolidant. L'appareil demeure ensuite en mode

consolidant pendant le temps voulu, qui peut être approxima-

tivement de douze semaines pour la consolidation de frac-

tures simples, ou atteindre environ 12 ans pour le traitement de pseudarthrose du tibia. Cette affection, congénitale, apparaît chez l'enfant et provoque des fractures périodiques

du tibia. Après la puberté, elle disparaît spontanément.

La figure 2 illustre une application type de

l'appareil selon l'invention: traitement germicide et con-

solidant au niveau d'une greffe osseuse. Les méthodes cli-

niques sont décrites plus en détail dans l'article de Becker, Spadro and Marino "Clinical Experiences in Low Intensity Direct Current Stimulation of Bones Growth",

Journal of Clinical Orthopedics, 124:75, 1977. Dans l'orga-

nisme 62 du patient existe un os vivant 60 qui a été scindé par fracture ou autrement, en deux tronçons 60a et 60b. Les tronçons d'os 60a et 60b présentent des canaux médullaires 64a et 64b respectivement. Entre les extrémités des tronçons a et 60b séparées par fracture-ou autrement est inséré un

tronçon de greffe 66 en os mort qui présente un canal médul-

laire 68. On a exagéré pour plus de clarté l'espacement entre le tronçon de greffe 66 et les extrémités adjacentes

des tronçons d'os vivant 60a et 60b. L'appareil selon l'in-

vention, désigné par la référence générale 10', est implanté dans le tissu osseux 62 du patient, près de l'emplacement de

la greffe osseuse. Cet appareil est semblable à celui repré-

senté sur la figure 1 et ses pièces homologues portent les mêmes références numériques, affectées du suffixe ""'. La pile 20' présente un boîtier extérieur 56' en métal et, dans l'exemple illustré, ce boîtier est relié par un conducteur à une électrode de référence 72 implantée dans le tissu 62 près de la greffe. En variante, le boîtier de pile 56'

peut constituer lui-même l'électrode de référence. Les com-

posants de l'appareil 10', notamment le moyen de commutation, les résistances et les conducteurs sont enrobés dans une masse de matière époxyde 74 façonnée sur le couvercle de la pile 20' contre les bornes positive 22' et négative 24'. Un passage ou alésage 78 est ménagé, par forage chirurgical ou autrement, dans le tronçon d'os vivant 60a, de la surface de ce dernier à l'intérieur du canal médullaire 64a, et est

incliné à angle aigu sur l'axe longitudinal du tronçon d'os.

De même, un autre passage ou alésage 80 est ménagé dans le

tronçon d'os vivant 60b, de la surface de ce dernier à l'in-

térieur du canal médullaire, et fait un angle aigu avec l'axe longitudinal du tronçon d'os. L'électrode ou fil en argent 12' part de l'appareil 10', traverse le passage 78, pénètre dans le canal médullaire 64a et le longe vers le tronçon de greffe 66, à partir du tronçon d'os 60a, traverse le tronçon de greffe 66 et longe son canal médullaire 68, pénètre dans le canal médullaire 64b de l'autre tronçon d'os vivant 60b,- puis longe de part en part le passage 80 ménagé dans ce dernier et se termine à la surface du tronçon d'os vivant 60b. La gaine ou enveloppe 12' en matière protectrice telle que caoutchouc de silicone s'étend du corps 74 de l'appareil jusqu'à la surface du tronçon d'os vivant 60a de sorte que, sur ce tronçon de sa longueur, le fil 12' n'est pas exposé au tissu avoisinant 62. Par contre, sur le reste de sa longueur, le fil d'argent 12' est entièrement exposé

- aux tronçons d'os vivant 60a, 60b et d'os greffé 66. En -

variante, le tronçon exposé du fil 12' peut être placé direc-

tement à l'endroit de la fracture, près des zones que l'on souhaite consolider, ceci pour la raison suivante: ce peut être soit le champ d'intensité établi à travers la fracture

osseuse, soit le champ de tension établi autour de l'élec-

trode 12 quand celle-ci est excitée en cathode qui favorise le plus efficacement l'ostéogénèse. En outre, au lieu d'être d'un seul tenant, le tronçon de greffe 66 peut être consti-

tué de petits éclats ou fragments osseux.

Une fois l'appareil 10' implanté et disposé comme décrit ci-dessus, on applique extérieurement un aimant sur la peau du patient, en regard de l'appareil 10'. Cet aimant est maintenu en place par un bandage ou autre moyen de fixation approprié, comme précédemment exposé. Cet aimant agit sur les deux commutateurs à lame souple implantés pour faire fonctionner l'appareil en mode germicide, auquel du courant positif d'une intensité d'environ 15 pA passe dans l'électrode en argent 12', provoquant une corrosion anodique de l'argent et la libération d'ions argent dans la région de la greffe osseuse. Il s'établit ainsi un milieu germicide

qui protège cette région contre une infection bactérienne.

Il est aussi possible que cette libération d'ions argent débarrasse cette région de cellules cancéreuses, selon la

découverte divulguée par Spadero en 1976.

Au bout d'un temps prédéterminé, qui peut aller d'environ un jour à environ une semaine, on retire l'aimant extérieur, de sorte que les lames souples prennent leurs positions normales, ce qui fait fonctionner l'appareil en mode consolidant. En ce mode, la polarité de la tension appliquée par l'appareil s'inverse, le courant débité est ramené à un niveau d'environ 1,0 >A et le courant passe en sens opposé. L'appareil selon l'invention comporte une pile

d'une capacité de 1,5 Ah et demeure donc en état de fonc-

tionner pendant plus de 10 ans. Toutefois, après l'obtention d'une bonne consolidation, on peut soit retirer l'appareil, soit le laisser simplement implanté, sans aucun danger, dans le tissu organique. La croissance osseuse normale progresse suffisamment pour qu'on puisse retirer l'appareil au bout d'environ 12 semaines. Toutefois, certaines affections, qui étaient incurables jusqu'à présent, peuvent exiger une stimulation répartie sur un temps atteignant 12 ans, que

l'appareil selon l'invention est tout à fait apte à assurer.

La figure 3 représente un appareil selon un

autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce cas, l'ap-

pareil comporte une électrode de traitement, une électrode annexe et un élément destiné à former un couple galvanique avec l'électrode de traitement pour établir dans le tissu traité un couple galvanique qui est remplacé, au bout d'un temps préfixé, par un couple biogalvanique établi avec du

liquide organique et le tissu pour provoquer la consolida-

tion du tissu traité. Plus particulièrement, l'appareil,

désigné par la référence générale 90 sur la figure 3, com-

porte une électrode de traitement 92 conçue pour être reliée à un tissu vivant à l'endroit à consolider. L'électrode de traitement est en une matière, de préférence argent, de nature à libérer des ions pour établir un milieu germicide in situ, en réponse à du courant électrique passant dans un sens par rapport à l'électrode de traitement, et à stimuler la consolidation du tissu in situ en réponse au passage de courant électrique dans le sens opposé. Selon un aspect préféré de l'invention, l'électrode 92 est formée d'un fil d'argent mince. L'appareil comporte une autre électrode 94 conçue pour être reliée à un point espacé de l'endroit à

consolider. De préférence, l'électrode annexe 94 est cons-

tituée par un fil de platine. L'appareil comprend encore un moyen propre à établir un trajet de passage de courant entre les électrodes et constitué, dans l'appareil représenté, par une résistance 96 montée en série entre les électrodes 92 et 94. Comme illustré par la figure 3, la résistance 96, ses bornes électriques et les tronçons des fils 92, 94 qui sont reliés à ces bornes par brasage, soudage ou analogue sont enrobés dans une masse 98 d'une matière époxyde, par exemple celle vendue sous la désignation "Scotchcast V". La masse 98 est elle-même enfermée dans une feuille ou couche 100 de matière inerte vis-à-vis du corps humain, par exemple matière adhésive médicale vendue par la Dow Corning Corp.

sous la désignation "Silicon Type A".

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L'appareil selon l'invention comorend encore des moyens propres à appliquer à l'électrode de traitement 92 une tension continue d'une première polarité pour y faire passer du courant électrique dans un premier sens, afin d'établir un milieu germicide dans le tissu traité, puis, au bout d'un temps préfixé, une tension continue de polarité

opposée pour stimuler la consolidation du tissu. Plus par-

ticulièrement, l'appareil comporte un minuscule élément ou fragment de magnésium 104, relié à l'extrémité ou pointe de l'électrode en platine 94. On peut réunir l'élément en

magnésium 104 avec le fil de platine 94 par technique appro-

priée, par exemple en plongeant l'extrémité du fil de pla-

tine 94 dans une certaine quantité de magnésium en fusion, puis en laissant le magnésium refroidir et adhérer ainsi à la pointe du fil 94. Le magnésium ayant une grande activité chimique, l'élément 104 constitue avec l'électrode en argent 92 un fort couple galvanique, ce qui excite initialement l'électrode en argent en anode en la portant à une tension positive d'environ 1 500 mV, mesurée en circuit ouvert. De plus, le magnésium est attaqué par la solution saline physiologique tiède présente dans le tissu organique. Un courant d'environ 15 pA est appliqué à travers l'électrode en argent 92 au tissu traité, dans lequel l'argent libère par corrosion des ions argent qui y établissent un milieu germicide. Cette corrosion, jointe à l'effet galvanique de la pile, suffit pour consommer en quelques jours la totalité

du minuscule élément en magnésium 104. La quantité de magné-

sium est assez faible pour que le total, négligeable, de

produits résiduels soit aisément entraîné dans la circula-

tion. Ensuite, une fois l'élément en magnésium 104 consommé, l'appareil passe automatiquement au mode consolidant, auquel

le fil d'argent 92 est excité en cathode. Plus particulière-

ment, les électrodes en argent 91 et en platine 94 établis-

sent, avec le tissu et le liquide organiques, un couple biogalvanique qui applique à l'électrode en argent 92, excitée en cathode en ce mode, une tension à vide d'environ

250 mV. La valeur ohmique de la résistance 96 est de préfé-

rence d'environ 100 kilohms.

Ainsi, l'appareil 90 fonctionne initialement en mode germicide auquel du courant anodique d'environ 15 FA est appliqué à travers l'anode en argent 92 au tissu traité, pendant quelques jours. L'argent est corrodé et crée un milieu germicide d'ions d'argent pour combattre toute infec- tion éventuelle du tissu traité. Après quelques jours de fonctionnement en ce mode, la polarité électrique du courant

de sortie de l'appareil s'inverse automatiquement. L'élec-

trode en argent 92 se transforme automatiquement en cathode et favorise la consolidation au niveau de la fracture pendant le temps voulu. La résistance série 96, à valeur ohmique

d'environ 100 kilohms, sert à limiter l'intensité entre envi-

ron 10 et 15 nA en mode germicide et à environ 1 pA pour le

sens de passage opposé correspondant au mode consolidant.

A titre d'exemple, l'élément en magnésium 104 peut avoir un

poids d'environ 15 mg.

La figure 4 illustre une application type de l'appareil selon cette variante, qu'elle montre implanté près de l'emplacement d'une greffe osseuse. Un os vivant 100 comporte un premier tronçon lîQa et un second tronçon llOb qui ont été séparés par fracture. L'os 110 est logé dans le

tissu organique 112 d'un patient. Le tronçon d'os lloa pré-

sente un canal médullaire 114a et le tronçon d'os llOb un canal médullaire 114b. Entre les tronçons d-'os fracturé 110a et llOb, un tronçon de greffe osseuse 116, à canal

médullaire 118, est placé comme dans le cas de la figure 2.

L'appareil 90' selon la présente variante est ancré sur l'os près de l'emplacement de la fracture. Cet ancrage peut être assuré par divers moyens, par exemple par deux fils métalliques, indiqués en 120, 122, sur la figure 4, enroulés autour du tronçon d'os llOb pour fixer l'appareil 90' sur ce dernier. Le fil ou électrode en platine 94' qui ressort de l'enrobage époxyde longe à une certaine distance la surface du tronçon llOb, comme représenté sur la figure 4. L'élément en magnésium 104' porté par la pointe de ce fil 94' flotte

librement dans le liquide organique voisin. Un premier alésa-

ge ou passage 124 est ménagé par forage chirurgical dans le tronçon d'os llOa, entre la surface de ce dernier et le canal médullaire 114a, et fait un angle aigu avec l'axe longitudinal du tronçon d'os llOa. D'une manière analogue, un alésage ou passage 126 est ménagé dans le tronçon d'os llOb, entre la surface et le canal médullaire 114b de ce tronçon et fait un angle aigu avec l'axe longitudinal du tronçon d'os llOb. Le fil ou électrode en argent 92' de l'appareil part de la masse d'enrobage, passe à travers le

passage 126 dans le canal médullaire 114b, traverse le tron-

çon de greffe 116 en longeant son canal médullaire 118, puis

pénètre dans le canal médullaire 114a du tronçon d'os lloa.

Le fil 92' longe encore ce canal médullaire 114a, puis tra-

verse le passage 124 du tronçon d'os llOa pour se terminer près de la surface de ce tronçon. En variante, le tronçon de greffe 116 peut être formé d'éclats ou fragments d'os au

lieu d'être d'un seul tenant.

La figure 5 représente à titre d'exemple un

montage permettant de surveiller le fonctionnement d'un ap-

pareil du type représenté sur les figures 1 à 4. Plus parti-

culièrement, l'appareil du type selon les figures 1 à 4 pour la croissancecontrôlée de tissu fonctionne avec des courants continus de niveau faible, ce qui rend difficile, sinon impossible, sa surveillance par des appareils et techniques de surveillance de type courant. Selon la présente invention, un circuit conformateur d'onde est associé à l'électrode de

traitement pour faciliter la surveillance externe de l'appa-

reil implanté. La figure 5 représente un appareil à implanter pour favoriser la consolidation de tissu tel que tissu osseux en réponse à la traversée de l'électrode par du courant électrique, et des moyens désignés par la référence générale 142.pour l'application à l'électrode d'une tension provoquant

le passage de courant. Par exemple, la combinaison de l'élec-

trode de traitement 140 et des moyens d'application de ten-

sion 142 peut constituer l'appareil indiqué en 10 sur la figure 1. Dans l'agencement selon la figure 5, l'électrode de traitement, par exemple forméed'un mince fil d'argent comme dans les réalisations précédentes, est en deux tronçons 140a et 140b. L'appareil comporte aussi une autre électrode 144, interposée sur un trajet de passage de courant qui comporte l'électrode de traitement 140 et appliquée en un point espacé

de l'endroit à consolider. Selon le présent mode de réalisa-

tion de l'invention, il est prévu des moyens conformateurs d'onde, dont l'ensemble est indiqué en 146, couplés aux moyens d'application de tension et à l'électrode de traitement

pour conférer au courant électrique qui traverse l'élec-

trode de traitement une forme d'onde que peut facilement discerner un appareil externe de surveillance du patient. Les moyens conformateurs d'onde 146 comportent des moyens de commutation montés entre les moyens d'application de tension

142 et l'électrode de traitement 140 pour établir et inter-

rompre alternativement la connexion entre les moyens 142 et cette électrode 140, et un moyen de commande relié aux moyens de commutation pour les commander, c'est-à-dire établir et

interrompre leur conduction. Dans un exemple de montage con-

formateur d'impulsions, les moyens de commutation comportent un premier transistor commutateur 150 qui présente des bornes de collecteur 152, de base 154 et d'émetteur 156. La borne de collecteur 152 est reliée au tronçon 140a de l'électrode de traitement et la borne d'émetteur 156, au tronçon 140b de cette électrode. Pour que le courant puisse passer dans deux sens, comme dans l'appareil selon la figure 1, les moyens de

commutation comportent encore un second transistor commuta-

teur 158 qui présente des bornes d'émetteur 160, de base 162 et de collecteur 164. La borne d'émetteur 160 est reliée au tronçon 140a de l'électrode de traitement et la borne de

collecteur 164, au tronçon 140b de cette électrode. Les bor-

nes de commande ou de base 154 et 162 des transistors commu-

tateurs 158 et 150 respectivement sont reliées l'une à l'autre par un conducteur 166 et couplées à la sortie d'un moyen de commande 170. Le moyen de commande 170 fournit des impulsions de commande de sortie qui atteignent les bornes de base 154 et 162 pour mettre les transistors commutateurs 150 et 158 à l'état passant et à l'état bloquant à un rythme contrôlé, d'une manière connue. Le moyen de commande 170 comporte un moyen temporisateur 172 qui règle la durée des impulsions de commande. En d'autres termes, la combinaison du moyen de commande et du moyen temporisateur, qui peut être par exemple un circuit du type multivibrateur à commande de temporisation RC, établit et interrompt la conduction des transistors commutateurs 150 et 158 à une vitesse contrôlée. De préférence, selon l'invention, les transistors prennent l'état passant, puis l'état bloquant environ toutes les secondes et restent à l'état passant environ deux fois plus longtemps qu'à l'état bloquant. La forme d'onde résultante qui traverse l'électrode de traitement 140 présente des flancs menants et arrière qui sont nettement discernés par l'appareil externe de surveillance du patient. La tension d'alimentation du moyen de commande 170 est prélevée, dans

l'exemple illustré, sur le composant 142 par une ligne 176.

Pour surveiller le fonctionnement de l'appa-

reil de croissance contrôlée implanté, on décèle la forme d'onde du courant électrique qui passe dans l'électrode de

traitement 140 au moyen d'un appareil de surveillance exté-

rieur au corps du patient et sensible à la forme d'onde conformée. Par exemple, les flancs menants et arrière de

la forme d'onde de courant haché sont clairement discerna-

bles sur un électrocardiographe courant. On peut en outre

surveiller le fonctionnement de l'appareil sur un oscillos-

cope comportant des électrodes épidermiques à placer sur la peau du patient, l'une en regard de la zone à laquelle est reliée l'électrode de traitement 140 et l'autre en regard de la région à laquelle est reliée l'électrode de référence 144. Ainsi, on détermine facilement si l'appareil implanté continue à fonctionner. En outre, on discerne clairement le mode en lequel fonctionne l'appareil de consolidation implanté, c'est-à-dire s'il s'agit du mode germicide ou consolidant selon les modes de réalisation illustrés par les figures 1 à 4, d'après la polarité de la forme d'onde,

d'après la grandeur et/ou la fréquence de répétition du si-

gnal décelé par l'appareil. La différence est nette parce

que les courants sont de sens opposés et aussi de Iran-

deurs différentes en les deux modes; en outre, la fréquence 2461t06 de répétition du signal peut être différente pour les deux

modes, germicide et de consolidation.

On voit donc qu'on atteint selon l'invention les buts énoncés dans l'introduction. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, notamment par substitution de moyens techniques

équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims

REVEND ICAT IONS

1 - Appareil pour le traitement germicide et de consolidation de tissu tel que tissu osseux, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une électrode de traitement conçue pour être mise en contact actif avec un tissu vivant à un endroit à consolider, cette électrode de traitement étant en une matière de nature à libérer des ions pour établir un milieu germicide audit endroit en réponse à du courant électrique passant dans l'électrode de traitement dans un sens, et à stimuler la consolidation du tissu audit endroit en réponse à du courant électrique passant en sens opposé; b) une autre électrode conçue pour être reliée à un endroit espacé de celui à consolider; c) des moyens pour l'établissement d'un trajet de passage de courant électrique entre lesdites électrodes; et

d) des moyens propres à appliquer à l'élec-

trode de traitement une tension continue d'une première pola-

rité pour faire passer du courant électrique dans ledit pre-

mier sens, afin d'établir un milieu germicide audit endroit, puis, au bout d'un temps préfixé, une tension électrique de polarité opposée pour faire passer du courant électrique dans le sens opposé afin de stimuler la consolidation du

tissu audit endroit.

2 - Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que l'électrode de traitement est en argent.

3 - Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que l'électrode de traitement est formée d'un

fil métallique mince.

4 - Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que lesdits moyens d'application de tension continue comprennent: a) un moyen électrochimique qui présente des sorties de tension continue à polarités positive et négative et b) un moyen de commande de mode, en liaison active avec ledit moyen électrochimique et lesdites

électrodes, ce moyen de commande de mode établissant initia-

lement un circuit électrique qui comporte la sortie de ten-

sion continue positive et l'électrode de traitement montée en anode pour assurer un mode de traitement germicide, et établissant ensuite, au bout d'un temps préfixé, un circuit

électrique qui comporte la sortie de tension continue néga-

tive et l'électrode de traitement, de manière à alimenter cette électrode en cathode pour assurer un mode de traitement

de consolidation. -

5 - Appareil selon la revendication 4, carac-

térisé en ce que le moyen de commande de mode comporte un moyen limiteur de courant faisant en sorte que la grandeur du

courant qui passe pendant consolidation du tissu soit nette-

ment inférieure à celle du courant qui passe pendant traite-

ment germicide.

6 - Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que les moyens d'application de tension conti-, nue comprennent:

a) une pile qui présente des bornes sous ten-

sion continue-positive et négative-;

b) des moyens de commutation, en liaison ac-

tive avec lesdites bornes de pile et lesdites électrodes, qui présentent un premier état, établissant un circuit électrique qui relie ladite borne de pile positive à l'électrode de

traitement et ladite borne négative de pile à l'autre élec-

trode, et un second état, établissant un circuit électrique

qui relie la borne de pile négative à l'électrode de traite-

ment et la borne de pile positive à l'autre électrode; et c) un moyen de commande assurant la mise des moyens de commutation, initialement, dans ledit premier état

puis, au bout dudit temps préfixé, dans ledit second état.

7 - Appareil selon la revendication 6, carac-

térisé en ce qu'il comporte un premier moyen à résistance ohmique monté entre la borne de pile positive et les moyens de commutation et un second moyen à résistance ohmique monté entre la borne de pile négative et les moyens de commutation, ce second moyen résistant ayant une grandeur ohmique

246 1506

nettement supérieure à celle du premier moyen résistant, de

sorte que l'intensité du courant qui passe pendant consoli-

dation du tissu est nettement inférieure à celle du courant

qui passe pendant traitement germicide.

8 - Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il est enfermé, ainsi que le tronçon de l'électrode de traitement non en contact actif avec le tissu à consolider, dans une enveloppe, en matière inerte vis-à-vis du corps humain, ce qui permet d'implanter l'appareil dans le

corps d'un patient.

9 - Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que lesdits moyens d'application de tension con-

tinue comprennent des moyens en liaison active avec ladite autre électrode pour établir avec l'électrode de traitement un couple galvanique qui crée un milieu germicide au niveau

du tissu traité, ce moyen d'établissement de couple galvani-

que agissant, au bout dudit temps préfixé, pour faire établir par ladite autre électrode et l'électrode de traitement un couple biogalvanique avec le liquide organique présent au voisinage du tissu traité, afin de stimuler la consolidation

de ce tissu.

- Appareil selon la revendication 9, carac-

térisé en ce qu'il comporte un moyen conformateur d'onde en liaison active avec l'électrode de traitement pour conférer au courant électrique qui traverse l'électrode de traitement une forme d'onde facilement discernable par un appareil

externe de surveillance du patient.

11.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une électrode en argent conçue pour entrer

en liaison active avec un tissu vivant à l'endroit à conso-

lider; b) une autre électrode conçue pour être reliée à un endroit espacé de celui à consolider; c) une source de tension continue présentant des bornes de sortie de polarités positive et négative; et d) des moyens de commutation, en liaison active avec lesdites électrodes et lesdites bornes de la

source, qui présentent un premier état, dans lequel l'élec-

trode en argent est reliée à ladite borne positive et l'autre électrode est reliée à la borne négative, et un second état, dans lequel l'électrode en argent est reliée à la borne

négative et l'autre électrode est reliée à la borne posi-

tive e) de sorte-que quand les moyens de commutation sont dans ledit premier état, du courant traverse l'électrode en argent dans un sens tel que des ions argent sont libérés pour établir un milieu germicide à l'endroit traité et que, quand les

moyens de commutation sont dans ledit second état, du cou-

rant passe en sens opposé, provoquant la consolidation du

tissu à l'endroit traité.

12 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commande en liaison active avec lesdits moyens de commutation pour les

faire sélectivement changer d'état.

- 13 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent deux commutateurs à lame souple magnétique, unipolaires à deux directions, ainsi qu'un élément de commande magnétique

en liaison active avec ces commutateurs pour changer sélec-

tivement leurs états.

14 - Appareil selon'la revendication 11, caractérisé en ce que ladite source de courant continue est

une pile.

- Appareil selon la revendication 13,

caractérisé en ce que ladite pile est du type au lithium-

halogène. 16 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'électrode en argent est constituée par un fil d'argent conçu pour être inséré dans le tissu

à traiter.

17 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un premier moyen résistant électrique monté entre ladite borne de source positive et lesdits moyens de commutation et un second moyen résistant électrique monté entre ladite borne de source négative et lesdits moyens de commutation, ce second moyen résistant ayant une grandeur ohmique nettement supérieure à celle du premier moyen résistant, de sorte que le courant qui passe est nettement moins intense pendant la consolidation du

tissu que pendant le traitement germicide.

18 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est enfermé, ainsi que le tronçon de l'électrode en argent non en contact actif avec le tissu à consolider, dans une enveloppe, cette enveloppe étant en

matière inerte vis-à-vis du corps humain, de sorte que l'ap-

pareil peut être implanté dans le corps d'un patient.

19 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen conformateur d'onde en liaison active avec l'électrode en argent pour conférer au courant électrique qui traverse cette électrode une forme d'onde aisément discernable par un appareil de

surveillance extérieur au patient.

20.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une électrode en argent conçue pour entrer

en liaison active avec un tissu vivant à un endroit à conso-

lider; b) une électrode en platine conçue pour être reliée à un endroit espacé de celui à consolider; c) des moyens pour établir un trajet de passage de courant électrique entre lesdites électrodes; et

d) un moyen en liaison active avec l'élec-

trode en platine pour établir un couple galvanique avec

l'électrode en argent afin de faire passer du courant élec-

trique dans un premier sens à travers l'électrode en argent, de manière à libérer des ions argent pour créer un milieu

germicide à l'endroit traité du tissu, ce moyen d'établisse-

ment de couple galvanique agissant, au bout d'un temps 246t506 préfixé pour faire établir par l'électrode en argent et l'électrode en platine un couple galvanique avec du liquide organique présent au voisinage de l'endroit traité afin de faire passer du courant électrique en sens opposé à travers l'électrode en argent de manière à stimuler la consolidation

du tissu à l'endroit traité.

21 - Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que chacune des électrodes, en argent et

en platine, est sous-la forme d'un fil.

22 - Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que lesdits moyens établissant un trajet de

passage de courant comprennent des moyens résistants électri-

ques montés en série entre les électrodes en argent et en platine. 23 Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit moyen d'établissement de couple galvanique est constitué par une petite masse de magnésium, portée par l'électrode en platine, dont la grandeur est choisie de façon à déterminer la durée de présence dudit couple galvanique, la masse de magnésium étant consommée

pendant l'action du couple galvanique, ledit couple biogalva-

nique commençant à agir après consommation totale de la

masse de magnésium.

24 - Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il est enfermé, ainsi que le tronçon de l'électrode en argent non en contact actif avec le tissu à consolider, par une enveloppe, cette enveloppe étant en

matière inerte vis-à-vis du corps humain, de sorte que l'ap-

pareil peut être implanté dans le corps d'un patient.

25 - Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen conformateur d'onde en liaison active avec l'électrode en argent pour conférer au courant électrique qui traverse cette électrode une forme d'onde facilement discernable par un appareil de surveillance

extérieur au patient.

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26 - Appareil implantable selon la revendi-

cation 1 pour le traitement de consolidation de tissu tel que tissu osseux, comportant une électrode de traitement en une matière de nature à stimuler la consolidation du tissu en réponse à du courant traversant l'électrode caractérisé en ce qu'il comporte un moyen conformateur d'onde en liaison active avec lesdits moyens d'application de tension et ladite électrode de traitement pour conférer

au courant électrique qui traverse l'électrode de traite-

ment une forme d'onde facilement discernable par un appa-

reil de surveillance extérieur au patient.

27 - Appareil selon la revendication 26, caractérisé en ce que ledit moyen conformateur d'onde comprend: a) des moyens de commutation montés entre lesdits moyens d'application de tension et l'électrode de traitement pour établir et interrompre alternativement la connexion entre les moyens d'application de tension et l'électrode de traitement; et b) un moyen de commande monté de façon à commander lesdits moyens de commutation pour établir et

interrompre leur conduction.

28 - Appareil selon la revendication 27, caractérisé en ce que ledit moyen de commande comporte un moyen temporisateur pour commander les durées relatives de conduction et de non conduction desdits moyens de commutation. 29 - Appareil selon la revendication 1 pour le traitement de consolidation d'un tissu tel que le

tissu osseux, comportant des moyens permettant de sur-

veiller le fonctionnement électrique de cet appareil, caractérisé en ce que ces moyens comprennent: a) un moyen de mise en forme de l'onde du courant électrique débité par l'électrode de traitement, ce moyen permettant d'obtenir une forme d'onde facilement discernable, et; b) un moyen permettant de détecter l'onde

ainsi conformée.

- Appareil selon la revendication 29, caractérisé en ce que le moyen de détection comprend un dispositif de surveillance extérieur au corps du patient, ce moyen étant capable de répondre à l'onde ainsi conformée. 31 Appareil selon la revendication 29, caractérisé en ce que le moyen de mise en forme comprend

un moyen permettant d'établir et d'interrompre périodi-

quement la connexion entre le moyen servant à appliquer

une tension et l'électrode de traitement.

32 - Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce que le moyen de mise en forme comprend,

en outre, un moyen de temporisation permettant de com-

mander la vitesse et la durée d'établissement et d'in-

terruption entre le moyen servant à appliquer une tension

et l'électrode de traitement.