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W O 98/03212 PCTAFR97/01385-
I
COEUR BIO-MECANIQUE A CONTRE-PULSION DIASTOLIQUE
EXTRA-AORTIQUE
La présente invention concerne des
perfectionnements aux coeurs bio-mécaniques du type
utilisant, en tant qu'élément moteur, un muscle
squelettique, et plus particulièrement un système de
contre-pulsion diastolique extra-aortique inclus dans
o un tel coeur.
On connaît des coeurs bio-mécaniques qui se
présentent sous la forme d'une pompe circulatoire
susceptible d'être complètement implantée dans la cage
thoracique d'un patient, en particulier dans les cas
d'insuffisance cardiaque terminale. Cette pompe est
actionnée par un muscle squelettique, par exemple le
muscle grand dorsal, qui est soumis à une
électrostimulation de telle façon que toute llénergie
pulsatoire de la pompe provienne du métabolisme du
muscle qui en constitue en quelque sorte le moteur.
On sait qu'un tel coeur bio-mécanique offre
l'avantage qu'il n'entraîne pas une réaction de rejet
de l'organisme, du fait que le muscle est prélevé sur
le patient dans lequel le coeur bio-mécanique est
implanté. Pour pouvoir utiliser, en tant que moteur, un
tel coeur bio-mécanique, il s'est avéré nécessaire de
soumettre celui-ci, préalablement à sa mise en
fonction, à un entraînement dynamique. Pour ce faire,
le muscle squelettique est enroulé autour d'un appareil
. ~
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d'entraînement déformable susceptible de pouvoir se
contracter en opposant une résistance à la contraction,
et reprendre ensuite sa forme initiale, et on stimule
le muscle squelettique, au moyen d'impulsions
électriques périodiques, de manière à provoquer sa
contraction et celle de l'appareil d'entraînement
déformable et leur relaxation subséquente.
On a proposé, dans la demande de brevet WO
94/26326, de stimuler au cours d'une première étape, le
muscle squelettique au moyen d'impulsions électriques
ayant une fréquence allant en croissant en fonction du
temps et au cours d'une seconde étape d'augmenter
progressivement la résistance de l'appareil
d'entraînement déformable à la contraction, les
premières et seconde étapes se chevauchant
éventuellement quelque peu.
Un inconvénient majeur de ce système est qu'il
nécessite, pour être pleinement efficace, de soumettre
préalablement le muscle squelettique à l'entraînement
précédemment mentionné, si bien qu'il n'est efficace
qu'après un délai de l'ordre de 8 à 12 semaines, de
sorte qu'il ne peut être utilisé que sur des patients
en insuffisance cardiaque pré-terminale. Il ne peut
donc pas être utilisé sur des patients en insuffisance
cardiaque très évoluée exigeant un traitement immé~iat.
Dans ce dernier cas, on fait habituellement appel
à des systèmes dits de contre-pulsion diastolique
intra-aortique qui ont pour effet d'augmenter le flux
coronaire au moment de la diastole et diminuer la
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postcharge en aspirant le sang du coeur au moment de la
systole. Pour mettre en place de tels appareils, on
introduit dans l'aorte du patient, à partir de l'artère
- fémorale, un ballon que l'on gonfle au moment de la
diastole et que l'on dégonfle au moment de la systole.
L'introduction de ce ballon dans le système artériel du
patient présente l'inconvénient de provoquer, lorsque
son utilisation se prolonge dans le temps, des
hémorragies, des infections des ischémies du membre
o inférieur et des thromboses fémoro-iliaques.
La présente invention se propose de remédier aux
inconvénients des deux techniques d'intervention
précitées en proposant un coeur bio-mécanique en mesure
d'être opérationnel sitôt son implantation effectuée,
lS Si bien qu'il est en mesure d'être utilisé sur des
patients qui possèdent une insuffisance cardiaque très
évoluée, exigeant un traitement mécanique immédiat.
La présente invention a ainsi pour objet un coeur
bio-mécanique du type comportant des moyens de contre-
pulsion diastolique extra-aortique constitués d'une
cage de pompage, disposée entre deux conduits d'une
dérivation aortique, dont l'actionnement est commandé
par un muscle excité par des impulsions électriques,
caractérisé en ce que les parois internes de la cage de
pompage, reçoivent un ballon, de section droite
sensiblement annulaire, de façon à ménager un canal
axial en communication avec les deux conduits de la
dérivation aortique, qui est relié par un tube souple à
des moyens permettant d'injecter dans le dit ballon un
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flux gazeux apte à le gonfler, de façon à diminuer la
section de passage du canal axial et à le dégonfler de
façon à augmenter ladite section de passage. Dans une
variante de mise en oeuvre de l'invention, le flux
gazeux est constitué d'hélium.
La présente invention est particulièrement
intéressante en ce qu'elle permet de rendre un coeur
bio-mécanique immédiatement efficace, sans attendre un
délai d'entraînement du muscle 8. Par ailleurs, le
o système de contre-pulsion diastolique extra-aortique
suivant l'invention ne nécessite pas d'interrompre la
phase d'entraînement musculaire du muscle 8 et peut
même contribuer à améliorer l'entraînement de celui-ci.
On décrira ci-après, à titre d'exemples non
limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente
invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
La figure 1 est ùne vue schématique d'un coeur
bio-mécanique suivant l'état antérieur de la technique,
mis en oeuvre dans une application aorto-aortique.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale
d'un coeur bio-mécanique suivant l'invention.
La figure 3 est une vue schématique d'un coeur
bio-mécanique suivant l'invention, du type de celui
représenté sur la figure 2, et qui est mis en oeuvre
dans un application aorto-aortique du type de celle
représentée sur la figure 1.
La figure 4 est une vue schématique d'un mode de
mise en oeuvre, dans une application apico-aortique, du
coeur bio-mécanique représenté sur la figure 2.
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sur la figure 1, on a représenté un coeur 1 et
son aorte 3, sur laquelle on a branché une dérivation 6
formée d'un conduit 5 qui part de l'amont de l'aorte 3,
qui traverse une cage de pompage tubulaire 7 pour
ressortir de celle-ci par un conduit 9 qui est relié à
une partie aval de l'aorte 3. La cage de pompage 7 est
globalement constituée d'une enceinte déformable
formant pompe qui est actionnée par un muscle 8,
notamment par un muscle squelettique de type grande
o dorsal, qui pour ce faire est enroulé autour de la cage
de pompage 7. Les contractions du muscle 8 sont
déclenchées par un myostimulateur 11, lui-même
synchronisé avec les mouvements cardiaques par un
capteur 13 fixé sur le coeur 1 auquel il est relié.
Lorsque le muscle 8 n'est pas excité, c'est-à-dire
lorsqu'il est relâché, la cage 7 possède alors un grand
diamètre et lorsque le muscle 8 est excité, elle est
alors contractée si bien que la section de passage dans
la cage 7 est réduite .
Dans ces conditions, lorsque la valve aortique 10
est fermée (ce qui est détecté par le capteur 13, et ce
qui correspond à la diastole) le myostimulateur 11
envoie une impulsion électrique au muscle 8, qui est en
synchronisme avec la diastole. Le muscle 8 est alors
excité et comprime la cage de pompage 7, si bien que le
sang qui traverse celle-ci est refoulé à la fois vers
l'amont et vers l'aval. Vers l'amont, cet afflux de
sang augmente la circulation sanguine dans les artères
coronaires, et vers l'aval il améliore la circulation
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sanguine se faisant par l'aorte 3. Lorsque la valv-
aortique 10 est ouverte (ce qui correspond alors à la
systole), le muscle 8 n'est pas excité électriquement,
si bien qu'il se relâche et que la cage 7 retrouve son
volume, créant ainsi une dépression qui favorise la
circulation sanguine dans l'aorte 3.
On a représenté sur la figure 2, sous forme
schématique, un coeur bio-mécanique à contre-pulsion
diastolique qui peut aussi bien être utilisé dans des
applications aorto-aortiques, (figure 3) qu'apico-
aortiques (figure 4). Ce coeur a été disposé dans une
dérivation 6 crée sur l'aorte 3 par deux conduits 5 et
9, une cage de pompage 7 autour de laquelle a été
enroulée un muscle squelettique destiné, comme
mentionné précédemment, à comprimer la cage de pompage
7 lorsqu'il est électriquement excité.
Suivant l'invention, la cage de pompage 7
comprend sur sa surface interne 12, un ballon 15 de
section droite sensiblement annulaire, de fa,con à
ménager un canal axial 17 qui est relié au conduit
amont 5 et aval 9 de la dérivation 6. Le ballon 15 est
relié par un tube souple 19 qui sort de la peau après
un long trajet sous-cutané, à un générateur externe de
pression et de vide 20 en mesure de créer
successivement dans le ballon 15 une pression,
notamment par injection d'un gaz tel que de l'hélium,
et un vide par aspiration, de façon, en synchronisme
avec la diastole et la systole cardiaque, à gonfler et
à dégonfler le ballon 15. Pour assurer un tel
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synchronisme, le générateur de pression et de vide 20
est en communication avec le coeur natif 1 par une
liaison 22 et une électrode d'écoute 24 implantable ou
cutanee. Dans le mode de mise en oeuvre aorto-aortique
s representé sur la figure 3, le fonctionnement du
dispositif est du même type que celui décrit sur la
figure 1, à la différence que, au lieu d'exciter le
muscle 8 par une décharge électrique afin de comprimer
la cage de pompage 7 de façon à expulser le sang
o contenu dans la dérivation 6, on assure le gonflage du
ballon 15, en insufflant dans celui-ci de l'hélium par
la canalisation 19. De même, au lieu de laisser le
muscle 8 se détendre, ce qui avait pour effet de
permettre à la cage de pompage de reprendre son volume
créant ainsi une aspiration par la conduite 5, on crée
le vide dans le ballon 15 pour rétracter celui-ci.
La présente invention présente un certain nombre
d'avantages et tout d'abord celui de rendre un coeur
bio-mécanique immédiatement efficace, sans attendre un
délai d'entraînement du muscle 8. Par ailleurs, le
système de contre-pulsion diastolique extra-aortique
suivant l'invention ne nécessite pas d'interrompre la
phase d'entraînement musculaire du muscle 8 et peut
même contribuer à améliorer l'entraînement de celui-ci.
Lorsque la phase d'entraînement du muscle 8 est
terminée, on peut soit éliminer le tube 19 au travers
de l'orifice cutané, soit le laisser en place en le
coupant au ras de la peau et en l'enfouissant dans les
tissus sous-cutanés.
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Le système de contre-pulsion diastolique suivant
l'invention peut également être mis en oeuvre dans des
coeurs bio-mécaniques avec des valves d'admission et de
refoulement ainsi que ceux utilisés dans les
s dispositions dites apico-aortiques. Dans cette
disposition, le flux sanguin provenant du ventricule
gauche du coeur 1 pénètre dans le canal 17 au moment de
la systole et est éjecté dans l'aorte 3 au moment de la
diastole.
}o Une valve d'admission 25 et une valve de
refoulement 26 évitent le flux rétrograde dans le
ventricule gauche, ce qui serait extrêmement délétère
sur un plan hémodynamique. La valve d'admission 25 est
ouverte et la valve de refoulement 26 est fermée au
moment de la systole. La valve d'admission 25 est
fermée et la valve de refoulement 26 est ouverte au
moment de la diastole. Le ballon de contre-pulsion
extra-aortique 15 a les mêmes effets dans cette
configuration apico-aortique que dans la configuration
aorto-aortique. La déflation du ballon 15 pendant la
systole, la valve de refoulement 26 etant fermée,
facilite le remplissage du canal 17 où le sang est
aspiré du fait du vide créé. Le gonflage du ballon 15
pendant la diastole, la valve d'admission 25 étant
fermée, permet l'éjection de ce volume de sang dans
l'aorte 3 au travers de la valve de refoulement 26 qui
est alors ouverte.
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