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FAULHABER France SAS

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460 06 Liberec

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Marte Científica e Instrumentação Industrial Ltda

Av Fco Andrade Ribeiro 430

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Moteurs brushless pour instrument médical cathéter

Nous observons l’athérectomie et/ou la thrombectomie décrites ici (les praticiens utilisent différentes terminologies pour l’élimination selon la nature du caillot) à travers un tube en plastique transparent représentant l’artère. Cette démonstration est une simulation très réaliste du traitement de l'artériopathie oblitérante des membres inférieurs (AOMI). Selon les extrapolations, rien qu'en Allemagne, environ deux millions de personnes, âgées pour la plupart, sont atteintes d'une AOMI. Cette pathologie est le résultat du rétrécissement d’une artère fémorale, suivie par un ralentissement du flux sanguin et la formation subséquente d’un caillot de sang.

Moteurs brushless pour instrument médical cathéter
© Straub Medical
Moteurs brushless pour instrument médical cathéter
© Straub Medical

Contraint de faire du lèche-vitrine

La formation d'un caillot débute souvent par une cicatrisation ou une calcification de vaisseau. À un endroit rétréci appelé sténose, le flux de sang est considérablement réduit. À un certain moment, à cause des mouvements constants du genou, par exemple, et de la pression occasionnée par la calcification, la couche interne de l’artère se rompt et le processus de formation de caillot débute à cet endroit. Le thrombus (le caillot de sang) qui en résulte obture complètement l'artère. En raison de l'engorgement, ce thrombus continue de se développer vers le haut jusqu'à obturer le vaisseau entier pour s'étendre souvent sur des longueurs de 25-30 cm. D'autres petits vaisseaux cherchent alors à alimenter la jambe en sang mais leur tentative est vaine étant donné que le débit de sang est insuffisant. Les muscles sont moins oxygénés, ce qui, en substance, est comparable à un moteur fonctionnant sans essence. Marcher devient douloureux au bout de seulement quelques pas. Le patient est contraint de s'arrêter régulièrement. C'est la raison pour laquelle le nom attribué communément à l'AOMI est le « syndrome des vitrines ». Pour cacher son affection aux autres, le patient préfère faire une pause devant une vitrine de magasin.
Il existe de nombreuses méthodes pour éliminer les thrombus et les rétrécissements sous-jacents. La thrombolyse est fréquemment utilisée. Au cours de ce  procédé, les substances qui dissolvent le thrombus sont passées dans un cathéter directement vers le thrombus. De tels traitements thrombolytiques ont néanmoins de nombreux effets secondaires, l'un d'entre eux étant l'hémorragie. Par ailleurs, les patients doivent être surveillés en soins intensifs pendant une durée allant jusqu'à deux jours. À ceci s'ajoute le fait que la thrombolyse est uniquement efficace en cas de nouveaux thrombus et n'a aucun impact sur d'autres matières occlusives telles que les calcifications ou le tissu cicatriciel. Le rétrécissement initial persiste également avec cette méthode. Si le thrombus date de plus de deux semaines, la thrombolyse n’est plus efficace.
Une élimination purement chirurgicale à l'aide d'un cathéter (méthode de Fogarty) au moyen d'un ballon est également possible. Une fois l’artère exposée chirurgicalement par le chirurgien (généralement, l’artère inguinale), le ballon est entièrement vidé et dirigé dans le vaisseau pour traverser le caillot. De l’autre côté de l’obstruction, une solution saline est injectée pour gonfler le ballon jusqu’à ce qu’il atteigne le diamètre du vaisseau. Le ballon rempli est ensuite retiré par le chirurgien, l’idée étant que le caillot de sang soit éliminé du vaisseau en même temps. Il est néanmoins fréquent de devoir répéter ce procédé plusieurs fois, sans qu’il soit pour autant certain que le caillot puisse être entièrement délogé. Tout résidu de thrombus peut devenir le noyau d’un nouveau caillot. De plus, cette méthode consistant à utiliser un ballon gonflé sur toute la longueur du vaisseau provoque également des dommages importants sur la paroi vasculaire qui entraînent souvent une nouvelle obstruction soudaine du vaisseau.

Moteurs brushless pour instrument médical cathéter
La tête rotative disloque la matière occlusive solidifiée et la fait voler en éclats de manière à pouvoir évacuer les fragments qui en résultent à travers le cathéter par le biais de l’hélice vers un sac collecteur à l’extérieur de l’organisme. © Straub Medical
Moteurs brushless pour instrument médical cathéter

Fragmentation et élimination

La méthode Straub Medical est quant à elle élégante et efficace : Un moteur situé en dehors de l’organisme est connecté au cathéter par le biais d’un accouplement magnétique sans contact. La rotation générée par le moteur est transférée à l’intérieur de l’organisme vers la tête au moyen d’une spirale en acier robuste (également appelée hélice) à l’intérieur du tube du cathéter. Semblable à un ciseau, la tête du cathéter est biseautée à l’avant, sur deux côtés. Dès que la tête commence à tourner, ces zones en surface délogent les matériaux solidifiés de l’intérieur et entraînent les fragments dans un tourbillon puissant qui nettoie ensuite toute la partie du vaisseau sanguin qui a été traversée. La tête du cathéter est également équipée de deux petites ouvertures latérales exposant l’hélice. Conformément au principe de la vis d'Archimède, la rotation de l'hélice produit une aspiration. Cette aspiration extrait les fragments de matière occlusive vers un tuyau. Ces fragments sont à nouveau broyés par des lames internes lorsqu’ils pénètrent dans les ouvertures, afin que les débris éliminés passent sans encombre vers le sac collecteur situé à l’extérieur de l’organisme.
« La matière occlusive n’est pas seulement totalement dissoute, elle est aussi complètement éliminée », explique Dirk Dreyer, Directeur des ventes et du marketing chez Straub Medical. « Ainsi, les effets secondaires associés à la thrombolyse et toute autre procédure sont évités. Dans la plupart des cas, la matière occlusive peut être enlevée avec un haut degré de fiabilité en un ou deux passages. En moyenne, le problème est résolu en trois minutes. » La thrombolyse et ses nombreux effets secondaires ne sont plus requis pour dissoudre et retirer les thrombus récents qui ne se sont pas encore solidifiés en caillots importants. Pour ceux-ci, il existe la variante Aspirex®S, dont la tête d’aspiration fonctionne sans le ciseau rotatif du Rotarex®S. L’effet d’aspiration de la spirale rotative suffit pour extraire le caillot sanguin par les ouvertures de la tête puis pour l’éliminer de l’organisme, comme avec le Rotarex®S. Les cathéters Straub peuvent également être utilisés pour les obstructions dans les veines, les pontages, les endoprothèses ou les fistules artérioveineuses pour dialyse.

De la Formule 1 au bloc opératoire

L'histoire de l'évolution de la méthode Rotarex®S est caractéristique des moyennes entreprises appartenant à l'industrie des technologies médicales en Suisse : un ingénieur en haute technologie entend parler (souvent par hasard) d'un problème médical non résolu et trouve une solution. Le fondateur de la société, Immanuel Straub, décédé en 2012, développait depuis les années 1950 de nouveaux ressorts à haute performance qui étaient entres autres installés dans les soupapes des moteurs de Formule 1. À la fin des années 1980, un ami médecin attira son attention sur la difficulté à éliminer les occlusions vasculaires. L’ingénieur eut alors l’idée de combiner le cathéter, alors largement utilisé en médecine vasculaire, à un ressort à haute performance qui correspond à la base à ce qu’est la spirale métallique interne et au ciseau rotatif de sa conception. Par la suite, Straub développa une méthode de traitement entièrement nouvelle dont l'utilisation clinique fait ses preuves depuis l'an 2000.
Pour que la tête du Rotarex®S puisse dissoudre le caillot et que l'aspiration soit suffisante, elle doit tourner à une vitesse relativement élevée et constante. Comme valeur indicative, les vitesses de 40 000, voire 60 000 t/min sont utilisées, selon la taille et le modèle de cathéter. Cette plage doit être respectée autant que possible pour des raisons techniques. Le transfert de force du boîtier du moteur au cathéter est généré par le biais d'un accouplement magnétique. Il est essentiel de maintenir la vitesse au sein d’une plage très étroite pendant l’utilisation, qu’il s’agisse du traitement d’un caillot fragmenté ou de l’évacuation des dernières particules.

Moteurs brushless pour instrument médical cathéter
Moteurs brushless pour instrument médical cathéter

Équilibrage de précision pour l'entraînement

La commande réagit donc très rapidement à toute variation de charge et le moteur doit être capable de convertir ses signaux avec la précision adéquate. « Il n'existe pas beaucoup de moteurs qui satisfont à nos normes de qualité, explique Dirk Dreyer. « FAULHABER nous a fourni son assistance dès la phase de développement des premiers prototypes et nous a fait bénéficier d'un important savoir-faire. L’un des problèmes auxquels il nous a fallu faire face pour pouvoir utiliser le moteur dans un appareil médical était l’agrément des produits médicaux. FAULHABER possède les certifications requises, ce qui nous donne un avantage supplémentaire en termes de preuve de l'origine et de la traçabilité des pièces de l'appareil. »

Le moteur est intégré dans la pièce à main de l'appareil et doit par conséquent être aussi petit et léger que possible. Il doit également produire le moins de bruit et de vibrations possible pendant l'utilisation. L'entraînement sans balais de la série 2444 ... B est pour cette raison déjà équilibré pendant la fabrication. La matière est enlevée milligramme par milligramme de l'aimant rotatif jusqu'à ce que la concentricité soit optimale à une vitesse élevée. Les moteurs fabriqués pour Straub Medical sont ensuite soumis à un équilibrage de précision supplémentaire, au cours duquel la cloche de l'accouplement magnétique subit également un traitement. Cette dernière sert à transmettre sans contact la force entre l’entraînement et l’hélice sans liaison mécanique fixe. L’écart minimal entre les éléments d’accouplement permet de séparer les composants stériles du système insérés dans l’organisme et les composants non stériles en dehors de l’organisme. Pour ce faire, la pièce à main et le moteur sont enroulés dans un feuillet stérile inséré dans cet écart, et le cathéter stérile est ensuite attaché à la pièce à main par le feuillet. L’accouplement magnétique offre également une protection contre la torsion : Lorsque l’hélice ou la tête du Rotarex est bloquée pendant l’opération, l’élément d’accouplement sur le moteur continue de tourner sans qu’il soit nécessaire d’ajouter une force supplémentaire. De cette façon, on évite un endommagement du moteur ou de l'appareil et, chose encore plus importante, les parois du vaisseau sanguin sont protégées de toute dégradation ou de toute destruction.

Les cathéters Rotarex®S et Aspirex®S sont disponibles dans des diamètres de 2 à 3,3 millimètres. Les vaisseaux sanguins doivent avoir un diamètre de 3 millimètres au moins pour être accessibles aux appareils de Straub Medical. Ces diamètres incluent, par exemple, les vaisseaux des jambes, souvent touchés par des maladies occlusives, ainsi que ceux de l’abdomen. Cependant, les veines du cerveau et les artères coronaires sont trop étroites ou trop courbes pour les cathéters actuellement disponibles. Cette méthode n’est pour l’instant pas adaptée pour les victimes d’un accident vasculaire cérébral ou d’un infarctus. « Nos ingénieurs en développement travaillent à la conception de cathéters encore plus petits, pour que ces patients puissent également bénéficier de notre méthode, déclare Dirk Dreyer. « C'est un enjeu technologique et médical unique que nous avons l'intention de relever avec le soutien de FAULHABER. »

FAULHABER B
2444 ... B
Technologie 2-pôles
Fiche technique (PDF)
Particularités clés
Diamètre:
6 ... 44 mm
Longueur:
18 ... 90 mm
Tension nominale:
6 ... 48 V
Vitesse jusqu'à:
100000 min⁻¹
Couple jusqu'à:
217 mNm
Puissance continue jusqu’à:
282 W
Détails sur le produit

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