Brevet FR2499399A1 — publié le 19820813

"Système de chirurgie stéréotaxique" La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la chirurgie stéréotaxique, et elle porte plus particulièrement sur un procédé et un appareil destinés à l'emploi de la tomographie assistée par ordinateur dans les opérations chirurgicales. On décrira l'invention en considérant plus particulièrement les exigences de la chi- rurgie cérébrale, mais il apparaîtra clairement que l'in- vention peut être avantageusement employée pour d'autres procédures. La chirurgie stéréotaxique est une sous-spécia- lité de neurochirurgie et désigne une catégorie d'opéra- tions dans lesquelles des sondes, telles que des canules, des aiguilles, des forceps ou des électrodes, sont placés dans des régions du cerveau ou dans des objectifs anato- miques qui ne sont pas visibles à la surface du cerveau. L'emplacement général de ces régions est déterminé par des mesures à partir de repères visualisés par des rayons X ou d'autres moyens, et ces mesures sont basées sur des atlas établis à partir d'études anatomiques et d'autopsies. Du fait de la variabilité de l'anatomie, on peut détermi- ner un emplacement plus précis dans un patient particulier quelconque à l'aide de réactions physiologiques dans ce patient. Le degré de succès en chirurgie stéréotaxique dépend de l'expérience du chirurgien ainsi que de la pré- cision de l'instrument stéréotaxique et de la technique radiologique utilisée pour former une image du cerveau. Un instrument stéréotaxique est un dispositif de guidage qu'on utilise en neurochirurgie humaine dans le but de diriger un instrument vers un point particulier à l'intérieur du cerveau, par visualisation radiographique ou autre de repères, en passant à travers une petite ou- verture dans le crâne. Les instruments stéréotaxiquessont construits de façon à donner au chirurgien la possibilité de placer des instruments dans des zones objectifs avec pré- cision et sûreté. On vérifie souvent le positionnement correct de la sonde au moyen de rayons X pour réduire les erreurs de calcul et pour corriger la déviation de la sonde pendant l'insertion. On peut utiliser des paramètres phy- siologiques pour définir encore davantage l'objectif op- timal. A l'heure actuelle, les instruments stéréotaxiques sont utilisés le plus fréquemment, mais non exclusivement, dans les opérations suivantes: Thalamotomie pour la maladie de Parkinson et d'autres types de tremblements Implantation d'électrodes pour le traitement de l'épilepsie; Insertion d'aiguilles et/ou d'aimants pour le traite- ment d'une thrombose résultant d'un anévrisme; Opérations thalamiques ou sous-thalamiques pour le traitement de mouvements involontaires, comme dans le cas de chorée ou d'hémichorée; Ablation de noyaux cérébelleux profonds pour le trai- tement de la spasdomicité; Cingulotomie et chirurgie thalamique ou sous-thalami- que pour le traitement de la douleur; Mésencéphalotomie pour le traitement de la douleur Ablations de structures sous-corticales des lobes tem- poraux pour le traitement de l'épilepsie Procédures psychochirurgicales; Implantation d'électrodes de stimulation en profondeur pour le traitement de la douleur; Insertion de forceps ou d'aiguilles pour le prélèvement d'échantillons de biopsie Extraction de corps étrangers Implantation de matières radioactives; et Biopsie ou traitement de tumeurs. Cette liste n'est présentée que pour donner des exemples de quelques applications. Il n'est pas nécessaire d'atteindre un point dans l'espace, mais d'atteindre un volume ou de produire une lésion dans une masse. L'appareil stéréotaxique a pour but de guider l'avance-d'une électrode ou de toute autre sonde d'une manière précise et commandée, vers un point donné dans l'espace, par rapport à l'appareil, ce point constituant l'objectif stéréotaxique. Ainsi, lorsque pi 2499399 l'appareil est fixé au crâne, on peut faire avancer la sonde vers un point "géographique" donné à l'intérieur de la cavité crânienne, près de la base du crâne ou dans le canal vertébral. Dans la technique qui est généralement employée, on identifie les ventricules ou les cavités à l'intérieur du cerveau, ou d'autres repères cérébraux, par radiographie ou par d'autres moyens et, en consultant un atlas ou toute autre table, on mesure la distance moyenne et la direction entre le repère visualisé et un objectif anatomique donné. On introduit ensuite la sonde vers l'ob- jectif stéréotaxique, c'est-à-dire le point dans l'espace à l'intérieur de la cavité crânienne, qui est calculé à partir de la distance et de la direction entre le repère visualisé et l'objectif désiré, dans le système de coor- données de l'appareil stéréotaxique. On sait qu'il y a une variabilité anatomique considérable en ce qui concerne la taille et la forme du cerveau, ce qui fait que le point objectif qui est identifié à partir de l'atlas ou de la table n'est qu'approximatif. Habituellement, lorsque c'est possible, on utilise également une vérification physiologi- que. On doit distinguer entre la précision anatomique, qui présente une erreur due à la variabilité du cerveau, et la précision mécanique qui est fonction de la précision de l'instrument stéréotaxique. Dans l'utilisation de la tomographie assistée par ordinateur pour la chirurgie stéréotaxique, certains objectifs, comme une tumeur du cerveau, peuvent être visua- lisées directement dans une image. Comme indiqué précédemment, on utilise couramment en neurochirurgie des images radiographiques du cerveau pour localiser les repères appropriés. En principe, une série d'images dans des plans orthogonaux permet au neuro- chirurgien de déterminer les coordonnées des repères. Mal- heureusement, un repère peut être difficile à identifier à cause de la mauvaise résolution de densité des images radiographiques classiques et des incertitudes sur l'orien- tation de la tête. La tomographie assistée par ordinateur permet de disposer d'une nouvelle technique de formation d'images qui, outre le fait qu'elle offre d'excellentes possibilités de résolution de densité, fournit également une informa- tion quantitative concernant l'anatomie. Conformément à l'invention, on peut intégrer la tomographie assistée par ordinateur dans une procédure neurochirurgicale pour par- venir à une amélioration considérable de l'identification de l'objectif. Les principes fondamentaux du balayage pour la tomographie assistée par ordinateur et les présentations d'images correspondantes sont décrits dans le brevet U.S. 3 778 614. Une analyse complète de l'intégration de la tomographie assistée par ordinateur dans une procédure neurochirurgicale nécessite de définir les différences entre les exigences chirurgicales, d'une part, et la confi- guration de balayage et la présentation des données dans les'scanners'commerciaux pour la tomographie assistée par ordinateur, qui sont conçus pour satisfaire les exigences de diagnostic, d'autre part. L'information fondamentale que fournit une ima- ge classique de tomographie assistée par ordinateur consis- te dans la valeur de la densité locale des tissus, qu'on utilise pour le diagnostic d'anomalies des tissus. La dis- tribution spatiale de densité génère l'information concer- nant l'anatomie et l'emplacement et les dimensions des anomalies des tissus. Ainsi, pour le diagnostic, la réso- lution spatiale dans le plan de l'image, ainsi que l'épais- seur de la "tranche" de tissus couverte dans chaque bala- yage, sont sélectionnées pour obtenir une sensibilité maximale dans la discrimination de la densité des tissus. Ceci s'oppose aux exigences d'une procédure chirurgicale, dans laquelle l'anatomie et en particulier le contour des organes du corps, constituEnle paramètre prépondérant pour déterminer l'emplacement d'un point objectif ou d'un repère. Les paramètres de balayage et l'algorithme de reconstruc- tion d'image doivent donc être sélectionnés pour obtenir une précision maximale dans la mesure de l'emplacement de l'objec- tif, tandis que la discrimination de la densité des tissus peut devenir d'importance secondaire. Dans une procédure normale d'utilisation d'un scanner pour la tomographie assistée par ordinateur, dans un but de diagnostic, on peut effectuer plusieurs bala- yages pour explorer la totalité de la région du cerveau, ainsi que pour déterminer les propriétés tridimensionnelles de l'élément de tissu examiné. La distance entre les plans de balayage ou les tranches, ainsi que l'épaisseur et le nombre de tranches dépendent de l'information particuliè- re que recherche le médecin dans chaque cas particulier. Dans une procédure chirurgicale, la séquence de balayage doit fournir les coordonnées spatiales d'un point objectif. Ainsi, dans un cas général, l'élément de volume intéressant doit être exploré uniformément par une séquence de bala- yages à des intervalles sélectionnés de façon à maintenir une résolution spatiale uniforme dans tout l'élément de volume. En ce qui concerne les dimensions du volume à explorer, une série de balayages totaux de la tête sont nécessaires pour un diagnostic, tandis que dans le cas d'une procédure chirurgicale, les balayages peuvent être limités à la région intéressante, du fait qu'au moment o le patient est amené dans la salle d'opération, le diagnos- tic a été effectué et le chirurgien dispose des résultats d'une exploration classique. Pour le cerveau, des dimen- sions de l'ordre de 5 cm conviennent pour le volume dont on doit former une image pendant la procédure chirurgicale. Le scanner chirurgical peut donc être conçu pour un bala- yage partiel, ce qui amène deux avantages importants. Pre- mièrement, l'étendue limitée de la région de balayage par- tiel permet d'obtenir une résolution spatiale élevée sans augmenter la dose totale de rayons X. Secondement, la taille et le poids du portique d'un scanner conçu pour un balayage partiel dans une aussi petite région peuvent être considérablement réduits par rapport à un scanner classi- que. Les considérations qui précèdent concernent essen- tiellement la technique de formation d'images et les moda- lités de balayage. Des considérations importantes supplé- mentaires sont à envisager en ce qui concerne l'instrumen- tation et la procédure chirurgicales, ainsi que la manipu- lation du patient. En tout premier lieu, le guide stéréo- taxique et le support de tête doivent être conçus de façon à perturber au minimum le faisceau de rayons X pen- dant toute la séquence de balayage. On peut aisément con- cevoir le guide stéréotaxique de façon à maintenir les commandes et les supports hors des plans de balayage. Au contraire, les supports de tête classiques ne s'adaptent pas aussi aisément à ce système, à cause de la liberté relativement faible dont on dispose en ce qui concerne l'emplacement des tiges de maintien qui maintiennent le crêne dans la position appropriée. Si la structure de tiges doit traverser le plan de balayage, il faut-apporter un soin considérable dans le choix des matières et dans la conception du support pour éviter la création d'arte- facts importants dans toute l'image. Cependant, la con- ception de ces composants chirurgicaux ne constitue qu'une partie du problème d'ensemble consistant à satisfaire à la fois les exigences chirurgicales et les exigences de balayage. On sait parfaitement que la reconstruction de l'image nécessite l'acquisition de données sur une rota- tion d'au moins 180 de la source de rayons X dans le plan de balayage. Ceci a conduit à la configuration fermée de tous les scanners du commerce, avec une ouverture dont les dimensions sont imposées par la section transversale du corps humain. La configuration fermée et la position du plan de balayage par rapport au support du patient font qu'un scanner du commerce convient difficilement aux procé- dures chirurgicales stéréotaxiques, du fait qu'il gêne l'accès du chirurgien à la zone chirurgicale. La taille et la forme du portique du scanner constituent donc également un facteur important dans la conception d'un système chirur- gical intégré. En outre, les procédures de manipulation du patient utilisées dans un but de diagnostic peuvent ne pas convenir aux applications chirurgicales. Dans un scanner du commerce, si on accepte l'inclinaison du portique, c'est le support du patient qui est soumis à un mouvement axial ainsi que vertical pour positionner une section donnée du corps du patient dans le plan de balayage. Dans une procédure chi- rurgicale, une phase préliminaire consiste à placer le patient dans une position satisfaisant à la fois les exi- gences chirurgicales et de balayage. Cette phase peut faire intervenir la commande de position et d'orientation du por- tique du scanner comme du support du patient. Cependant, une fois que cette phase préliminaire est terminée et que la tête du patient est bloquée dans son support, la situa- tion idéale est de maintenir le patient immobile et de li- miter tous les mouvements à l'instrumentation, ces mouve- ments comprenant l'indexage des positions de balayage pendant la séquence de balayage. Conformément à l'invention, on choisit l'algorith- me de reconstruction d'image et l'orientation des plans d'image de façon à optimiser essentiellement la présenta- tion de l'anatomie des tissus, plutôt que des caractéris- tiques des tissus. De plus, la procédure de balayage est limitée à un balayage partiel du volume intéressant, avec une résolution spatiale uniforme dans le plan de balayage, ainsi que perpendiculairement au plan de balayage. On doit sélectionner une vitesse de balayage faible, pour optimi- ser la qualité de l'image, à titre de compromis entre la dose de rayons X dans la région de balayage partiel et le temps de balayage total du volume intéressant. Les dimen- sions du volume exploré dans la procédure de balayage par- tiel sont choisies en faisant un compromis entre les exi- gences chirurgicales, la quantité de données et le temps de calcul. Le support de tête et le guide stéréotaxique sont de préférence conçus de façon à gêner au minimum la procédure de balayage dans tout le volume intéressant. Le portique est conçu de façon à minimiser les obstacles qui gênent l'accès du chirurgien à la zone chirurgicale, et de façon à offrir une souplesse maximale dans le position- nement du patient. Les translations et les orientations angu- laires que nécessite la procédure de balayage sont réali- sées par le portique du scanner plutôt que par, le support du patient. Dans-un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, des caractéristiques de sécurité sont incorporées dans le scanner pour les cas d'urgence possibles, et ces caractéristiques comprennent la séparation rapide du por- tique par rapport au support du patient en cas de besoin. Des caractéristiques supplémentaires sont de préférence incorporées pour contrôler la procédure chirur- gicale réelle. A l'achèvement de la phase d'identifica- tion de l'objectif et de réglage des commandes d'orienta- tion du guide stéréotaxique, la sonde est introduite dans le cerveau pour atteindre la profondeur du point objectif. La pénétration doit aêtre contrôlée en mesurant les coor- données de la position de la pointe de la sonde avant qu'elle atteigne le point objectif. On utilise ainsi le système à rayons X du scanner pour contrôler la position de la pointe de la sonde à des points déterminés de la trajectoire de la sonde. Un aspect de l'invention porte sur un système de chirurgie stéréotaxique caractérisé en ce qu'il comprend des moyens équipés d'une sonde et un dispositif de balayage pour tomographie assistée par ordinateur, ce dispositif de balayage comprenant un dispositif d'affichage et des moyens destinés à reconstruire des images sur le dispositif d'affichage en utilisant des procédures de balayage partiel, avec un algorithme qui fournit la dif- férence entre les valeurs locales du coefficient d'atté- nuation linéaire et la moyenne de ces valeurs à l'intérieur d'un cercle centré à chaque point de reconstruction, et il comprend également des moyens destinés à maintenir une liaison mutuelle rigide entre les systèmes de référence des moyens équipés d'une sonde et du dispositif de bala- yage. Un autre aspect de l'invention porte sur un sys- tème de chirurgie stéréotaxique caractérisé en ce qu'il comprend des moyens équipés d'une sonde et un dispositif de balayage pour tomographie assistée par ordinateur,ce dis- positif de balayage comprenant un dispositif d'affichage, des moyens destinés à reconstruire des images sur le dispositif d'affichage,etdes moyens destinés à main- tenir une liaison mutuelle rigide entre les systèmes de référence des moyens équipés d'une sonde et du dispositif de balayage; les moyens équipés d'une sonde comprennent une structure de sonde montée de façon à avoir plu- sieurs degrés de liberté; et le dispositif de balayage comprend une structure verticale qui est munie d'un ensemble source et détecteur conçu de façon à tourner autour d'un point et à se déplacer le long d'un axe recti- ligne, et l'ensemble source et détecteur est construit selon une configuration ouverte, ce qui permet une mise en position rapide du dispositif de balayage par rapport à un sujet exploré au moyen de ce dispositif. Un autre aspect de l'invention porte sur un système de chirurgie stéréotaxique caractérisé en ce qu'il comprend des moyens équipés d'une sonde qui définissent un premier système de référence; un dispositif de balay2ge pour tomographie assisté par ordinateur, comprenant une source d'énergie pénétrante, une structure de détec- teur destinée à recevoir cette énergie et à produire des signaux de balayage, la source et la structure de dé- tecteur définissant un second système de référence, un dispositif d'affichage, et un ordinateur destiné à recevoir ces signaux et à reconstruire une image sur le dispositif d'affichage; et des moyens qui établissent une liaison rigide entre les premier et second systèmes de référence. Un autre aspect de l'invention porte sur un sys- tème de chirurgie stéréotaxique caractérisé en ce qu'il comprend des moyens équipés d'une sonde qui définissent un premier système de référence et qui comportent une sonde qui peut être déplacée d'une manière définie dans le premier système de référence; et un dispositif de balayage pour tomographie assistée par ordinateur, comprenant une source d'énergie pénétrante et une structure de détecteur destinée à recevoir cette énergie et à produire des si- gnaux de balayage, cette source et cette structure de détecteur définissant un second système de référence, le dispositif de balayage comprenant en outre un dispositif d'affichage et un ordinateur qui est destiné à Yecevoir les signaux et à reconstruire une image sur le dispositif d'affichage, grâce à quoi on peut déterminer dans le second système de référence les coordonnées de points d'une image présentée sur le dispositif d'affichage, et les premier et second systèmes de référence ont une rela- tion spatiale qu'on peut déterminer, ce qui permet de positionner la sonde avec précision à un point défini par des coordonnées dans le premier système de référence. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une représentation simplifiée, en vue d'extrémité,d'un mode de-réalisation d'un appareil conforme à l'invention -; La figure 2 est une représentation simplifiée en vue latérale. d'une partie de l'appareil de la figure 1 La figure 3 montre des images obtenues par exem- ple sur un tube cathodique, conformément à l'invention La figure 4 est une représentation destinée à expliquer le principe de fonctionnement de l'invention; La figure 5 est une autre représentation qui con- cerne la configuration géométrique employée en liaison avec l'invention; La figure 6 est une représentation schématique des paramètres géométriques qui interviennent dans l'aspect balayage partier' de l'invention; La figure 7 représente une distribution à proxi- mité de la frontière entre des régions correspondant à différentes valeurs; La figure 8 est une coupe longitudinale d'une table d'opération montrant la position de l'appareil ce l'invention; La figure 9 est une vue d'extrémité de la configura- tion représentée sur la figure 8 La figure 10 est une représentation détaillée de la structure de sonde; La figure 11 représente un mode de réalisation d'un mécanisme de maintien qui assure la rigidité du pa- tient par rapport à la structure de sonde; et La figure 12 est une représentation géométrique qui fait apparaître la relation entre les systèmes de coor- données liés rigidement qui sont employés en liaison avec l'invention. On va maintenant considérer les dessins et plus particulièrement la figure 1 qui représente sous une forme simple un appareil conforme à l'invention. Cette figure représente une table 20 sur laquelle un patient est couché, et le sommet de la tête du patient est représenté par un cercle 21. La tête du patient doit être maintenue en posi- tion de façon rigide sur la table et, dans ce but, il peut exister un certain nombre de tiges 22 qui s'étendent radia- lement vers l'intérieur à partir d'un châssis de support 23. Les tiges 22 ou des éléments analogues viennent en contact avec le crâne du patient de façon à le maintenir rigidement. Ce procédé pour maintenir la tête du patient n'est évidemment qu'un exemple et on peut employer, à titre de variante, n'importe quel autre moyen classique pour maintenir rigidement la tête. La table comporte un appareil de balayage pour tomodensitographie destiné à effectuer un balayage partiel, conformément à la demande de brevet U.S. 635 165, déposée le 25 novembre 1975. Cet appareil de balayage partiel est employé avec une configuration ouverte du fait que son utilisation fait qu'il n'est pas nécessaire d'entourer la tête du patient avec un appareil de balayage, grâce à quoi le chirurgien dispose d'une plus grande liberté de mouve- ment au-dessus de la tête du patient. L'appareil de bala- yage est représenté par une source de rayonnement 25 et par une série de détecteurs désignés par la référence 26. La source 25 peut être une source pénétrante, comme une source de rayons X, produisant un faisceau en forme d'évantail, mobi- le sur un arc donné, et les détecteurs 26 peuvent consis- ter en un ensemble de détecteurs qui sont destinés à rece- voir un tel rayonnement et qui appliquent un signal de sortie à un ordinateur 27, par exemple du type PDP 11/35 de la firme Digital Equipment Corporation, New York, N.Y., E.U.A. La configuration de la source 25 et des détecteurs 26 permet d'effectuer un balayage sur un cercle de rayon donné, par exemple, à une position déterminée à l'intérieur du cerveau du patient. Il est important de noter que la reconstruction des images s'effectue conformément à un algorithme qu'on appelle ici algorithme delta p. Cet algorithme, qu'on en- visagera de façon plus détaillée dans les paragraphes qui suivent, procure une excellente définition des régions du cerveau, ce qui permet d'utiliser un appareil de ce type conformément à l'invention. L'ordinateur peut être couplé à un dispositif d'affichage 28, pour la présenta- tion des images reconstruites, comme on l'envisagera par la suite. Il existe également une mémoire M pour des don- nées qui correspondent à des emplacements mémorisés au préalable de caractéristiques particulières liées aux ré- gions explorées. Un clavier KB est destiné à l'introduc- tion de données dans l'ordinateur et un photostyle LP per- met à l'opérateur de localiser et d'introduire directement des données à partir de l'image présentée. La figure 2 représente une vue d'extrémité de l'appareil de la figure 1, sur laquelle on voit que la source 25, et donc également le détecteur 26, peuvent être déplacés sur une trajectoire s'étendant dans la direction axiale de la table, c'est-à-dire de la tête aux pieds du patient. La figure 2 montre également un certain nombre de lignes verticales 27 espacées de façon pratiquement équidistante dans la région du cerveau du patient. Ces lignes 27 représentent des plans de balayage qui peuvent être par exemple séparés les uns des autres de 2,5 mm. L'appareil de balayage comprenant la source 25 et le dé- tecteur 26 est ainsi mobile dans la direction axiale, pour permettre un balayage discret des divers plans 27. La figure 3 montre des images qu'on peut obtenir sur le dispositif d'affichage 28, conformément à un mode de fonctionnement représentatif de l'appareil. La figu- re montre 13 images, dans les quatre rangées supérieures, qui sont des images reconstruites dans différents plans verticaux traversant le cerveau du patient. Les trois images inférieures sur la figure 3 sont des images trans- verses reconstruites, c'est-à-dire des images reconstrui- tes à partir des données prélevées dans toutes les tran- ches, pour reconstruire des images dans des plans diri- gés axialement, c'est-à-dire de la tête vers les pieds du patient. La forme de reconstruction de telles images et les algorithmes correspondants ne constituent pas le sujet de l'invention, bien qu'ils soient explicités de façon un peu plus complète dans les paragraphes qui suivent. En retournant aux figures 1 et 2, on voit un support mobile 30 en position adjacente au sommet du crâne du patient, et le support 30 supporte une sonde 31. * Le support 30 permet de positionner la pointe de la sonde dans n'importe quelle position donnée adja- cente au crâne, et il définit des moyens destinés à indi- quer les coordonnées de la pointe de la sonde par rapport au système de référence du mécanisme de balayage, c'est- à-dire la source de rayonnement 25 et un système détec- teur 26. Le système de coordonnées peut par exemple compor- ter un axe de coordonnées dirigé horizontalement par rap- port au sommet de la table et dans la direction transver- sale de celle-ci; un axe de coordonnées Y dirigé vertica- lement; et un axe de coordonnées Z dirigé perpendiculai- rement au plan de balayage, par exemple, en passant par le centre de larégion de balayage du scanner. En d'autres termes, le support de la sonde permet de positionner la sonde avec précision par rapport au système de balayage. La sonde elle-même est également réglable dans 3 direc- tions différentes. Dans la première direction, on peut régler avec précision l'angle de la sonde par rapport au plan de la table, c'est-àdire le plan horizontal. En outre, on peut également fixer avec précision l'angle d'un plan vertical contenant la sonde par rapport à un plan ver- tical axial, c'est-à-dire un plan défini par les coordon- nées Y et Z. En outre, on peut également déterminer avec précision la longueur de la sonde à partir du point de référence, dans la direction définie par les angles don- nés. On notera à ce point que la sonde peut être n'importe quelle sonde classique, comme une sonde cryogé- nique, à titre d'exemple uniquement. On comprendra plus clairement le principe de fonctionnement du système conforme à l'invention en se référant à la figure 4 qui représente géométriquement les paramètres qui interviennent dans l'invention. Lorsqu'on effectue un balayage partiel, comme il a été envisagé ci-dessus, on obtient des données com- plètes dans une zone circulaire ayant un rayon faible. Lorsqu'on effectue une série de balayagesdans des posi- tions axiales espacées, on détermine un certain nombre de tranches S1 à SN qui sont étables par les balayages, ce qui définit une région cylindrique C dans laquelle tous les balayages ont lieu. La longueur 1 du cylindre est évidemment déterminée par le nombre de tranches et par la distance d'une tranche à une autre. Par exemple, dans le balayage qui est représenté sur la figure 3, 13 de ces tranches sont représentées, bien qu'on puisse définir à volonté un plus grand nombre ou un plus petit nombre de telles tranches. La position de chaque tranche dans la direction Z, à partir du centre O du système de coordon- nées,est définie avec précision par la configuration géo- métrique du système, et cette donnée est dirigée vers l'ordinateur de façon que ce dernier puisse identifier avec précision la position axiale de chaque tranche. Dans un mode de fonctionnement du système de l'invention, on balaie un certain nombre de tranches du cerveau pour donner une présentation telle que celle qui est représentée sur la figure 3. En étudiant les tranches reconstruites sur l'écran du dispositif d'affichage, le chirurgien peut déterminer qu'un point particulier dans une tranche particulière présente de l'intérêt. Conformément à la pratique classique, n'importe quelle tranche peut être agrandie sur l'écran, en vue d'un examen plus approfondi. On supposera à titre d'exemple que la tranche présentée sur l'écran qui correspond à la tranche S2 de la figure 4 pré- sente de l'intérêt pour le chirurgien, et que le point T de cette tranche est le point vers lequel on désire intro- duire une sonde. En examinant l'image reconstruite corres- pondante sur l'écran, le chirurgien peut diriger un photo- style vers ce point, ce qui identifie le point pour l'or- dinateur. L'ordinateur obtient alors une information pré- cise concernant les coordonnées vraies de ce point T. De plus, à cause de l'accouplement mécanique rigide entre le système de référence du dispositif de bala- yage et le système de référence de la sonde P de la figure 4, les données qui correspondent aux coordonnées de la pointe P1 de la sonde peuvent être appliquées à l'ordina- teur de façon manuelle ou automatique. Ces coordonnées peuvent être par exemple X 1, YP1, et ZP1 Avec ces don- nées, l'ordinateur peut calculer aisément l'angle Q de la ligne D par rapport à l'horizontale, l'angle 0 de la li- gne D par rapport au plan axial vertical, et la distance entre le point T et le point P1. Avec cette information, qui peut être présentée sur le dispositif d'affichage, la sonde peut être dirigée manuellement ou automatiquement dans la direction appropriée vers le point T et introduite sur la distance exacte permettant d'atteindre ce point. Sur la figure 4, le point P1 est représenté au centre d'un cercle H, ce cercle représentant le trou qui doit être percé dans le crâne pour introduire la sonde T. Le point T1de la position initiale dela pointe de la sonde est de préférence défini au centre de ce trou, qui peut être percé soit avant soit après le balayage donnant la pré- sentation de la figure 3. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, pour lequel on se référera à nouveau à la figure 4, une tranche S3 est représentée avec deux points L1, L2. Ces points ont les coordonnées respectives XLî, yLl' z, 3 et XL2' yL2 et ZL3 Ces points L1 et L2 représentent des repères dans le cerveau et ce n'est qu'à titre d'exemple qu'ils sont représentés dans la même tranche. Les repères peuvent être constitués par exemple par la commissure antérieure et par la commissure postérieure. Du fait de l'utilisation de l'algorithme delta ji, on peut aisément localiser ces repères en examinant une image présentée, et on peut aisément identifier leurs coordonnées. Par exemple, en employant un photostyle et en identifiant un repère par- ticulier au moyen d'un dispositif d'entrée pour l'ordina- teur, comme par exemple par sélection par clavier ou par une liste présentée dont on désigne un article au moyen d'un photostyle, l'ordinateur peut identifier les données qui correspondent à chacun des repères. L'ouvrage intitulé "Atlas for Stereotaxy of the Human Brain", par Schaltenbrand et Wahren, seconde édition,édité par George Thieme, 1977, fournit des données de référence concernant la ligne si- tuée entre la commissure antérieure et la commissure pos- térieure, ce qui permet de localiser avec précision, en direction et en distance, les positions de points particu- liers dans le cerveau, par rapport à cette ligne. Les don- nées de cet atlas peuvent être enregistrées dans la mémoire de l'ordinateur, de façon qu'en introduisant les coordonnées des commissures antérieure et postérieure et en introduisant un code qui correspond à une autre position particulière dans le cerveau, l'ordinateur puisse calculer aisément les coordonnées de cet autre point. En -d'autres termes, conformément à l'invention, on peut employer les balayages partiels, utilisant l'algo- rithme delta y, pour localiser et identifier les commissu- res antérieure et postérieure, ce qui permet de positionner la sonde à un autre point particulier dans le cerveau, sans exiger que cet autre point soit effectivement identifié dans les plans qui sont présentés sur le tube cathodique. Cette procédure est possible à cause de l'accouplement mé- canique rigide entre les systèmes de référence du disposi- tif de balayage et du dispositif de support de sonde, et à cause de-la définition des images reconstruites qui résulte de l'utilisation de l'algorithme delta J. Le procédé et l'appareil de l'invention ne sont donc pas limités à des applications de diagnostic mais, au contraire, ils permettent l'utilisation de dispositifs d'opération en combinaison avec des dispositifs de balaya- ge, ce qui améliore l'utilité de chacun. En incorporant le dispositif de balayage partiel au dispositif de support de sonde et en accouplant rigidement les systèmes de réfé- rence de ces deux dispositifs, l'information concernant le positionnement de la sonde est disponible de façon pratiquement instantanée, ou dès que le chirurgien en a besoin. Le dispositif de balayage partiel libère en outre un espace considérable autour de la tête du patient, par comparaison aux dispositifs de balayage complet, ce qui simplifie les procédures chirurgicales. Du fait de l'uti- lisation de l'algorithme delta p, on peut identifier effec- tivement et avec une précision suffisante des repères par- ticuliers ou d'autres régions intéressantes dans le cer- veau, ce qui fait que l'accouplement rigide des systèmes de référence est d'une grande valeur dans le positionne- ment de la sonde. La précision que procurent le procédé et l'appareil est donc suffisante pour assurer le position- nement correct de la sonde à l'emplacement désiré, sans qu'il soit nécessaire de transporter un patient entre une zone d'opération et, par exemple, une zone de radiogra- phie, pour s'assurer que la position de la sonde produit les effets désirés. En ce qui concerne la précision de l'emplacement des tranches dans la direction axiale ou direction de coordonnée Z, chacune des tranches est localisée par rap- port à l'origine du système de référence, ce qui fait qu'il n'y a pas d'erreurs cumulatives. On peut donc posi- tionner chaque tranche avec une précision qui est par exemple de 0,5 mm. Dans un exemple caractéristique, les tranches peuvent avoir environ 5 cm de diamètre, tandis que l'image reconstruite à une résolution de 1 mm, c'est- à-dire qu'on a une matrice de 50 éléments d'image sur éléments d'image, à cause de l'utilisation du balayage partiel. On peut obtenir ces dimensions de la tranche avec une configuration dans laquelle la source de rayonnement et le réseau de détecteurs ne s'étendent que sur 100 envi- ron au-dessus de la surface de la table d'opération, par rapport à la référence qui correspond à l'axe Z. Bien qu'on considère ici le mouvement du sys- tème de balayage, pour balayer les différentes tranches, on voit évidemment que, selon une variante, le patient peut être déplacé par rapport au système de balayage. On a indiqué que les tranches envisagées ci- dessus ont une épaisseur de 3 mm. Ce paramètre est natu- rellement déterminé par le dispositif de balayage lui- même. Il est cependant préférable que les centres de ces tranches soient distants de 2,5 mm, afin d'obtenir un chevauchement désiré entre les tranches. Dans le dispositif de balayage qui est employé conformément à l'invention, la vitesse de balayage n'est pas essentielle, mais l'interaction en temps réel entre le dispositif de balayage et le dispositif de support de sonde a une grande importance. Dans les algorithmes de balayage classiques, la reconstruction des images fournit une information concernant les propriétés des tissus, mais ne localise pas nettement les structures anatomiques. Dans l'utilisation de sondes, conformément à l'invention, le chirurgien doit identifier des positions anatomiques et c'est pour cette raison qu'on doit employer l'algorith- me delta p, car cet algorithme définit les conditions cor- respondant aux frontières de la structure anatomique avec une précision suffisante pour les procédures opératoires. Le principe du balayage partiel consiste à ne considérer dans l'algorithme de reconstruction qu'une par- tie d'un volume balayé donné. Ainsi, en considérant la figure 5, on suppose que la ligne 40 définit le contour, en coupe transversale, de la tête du patient. En chirur- gie cérébrale, il n'est évidemment pas nécessaire d'obte- nir une information complète sur toute la coupe. On ne considère donc que les données qui concernent l'atténuation du rayonnement qui traverse une zone circulaire 41, ayant un rayon rS. La ligne en trait épais 42 représente le fais- ceau de rayons X et sa position est identifiée par les coordonnées polaires,A dans le système de référence dont l'origine est choisie au centre du cercle, comme l'in- dique la figure 5. Si on désigne par ( (9,t) la valeur de l'atténuation subie par le faisceau de rayons X en traversant le corps, dans le cas du balayage partiel on mesure pour toutes les valeurs de la coordonnée angu- laire v et pour les valeurs de inférieures ou égales à rS. En considérant maintenant la représentation agrandie de la zone 41 qui est faite sur la figure 6, et en supposant qu'il existe dans le plan de l'image un sys- tème de coordonnées polaires r, 0, à chaque point P (r, 0), on déduit des mesures de f une moyenne pondérée zp> du coefficient d'atténuation linéaire: r +oo 4 1 2- [ 3 Ircos(1-Q) + jr1,1]d I (I) o Dans cette relation, r1 est l'intervalle d'échantillonnage pour le calcul et les coefficients P. définissent le J noyau de convolution. Dans l'équation (I), on fait l'hy- pothèse que les valeurs manquantes de ( pour I\l>rS sont constantes pour chaque valeur de ' et sont égales àladernière vileur mesurée poar1l=rs,et onsuppose donc la contiruité de fsurXre ce/e derayonrs.La valeur locale apparente pa du coefficient d'atténuation linéaire dans le plan de l'image dépend de la configuration optique du système à rayons X et est une moyenne appropriée de la valeur locale vraie du coefficient d'atténuation sur la section transversale du faisceau. L'algorithme de reconstruction d'image est basé sur la relation entre et Pa: 2X oo 4pl> = do j Pa(s, ow(e). od(II) d a(S o).().d o o dans laquelle W(p) est la fonction de pondération et: s = [r + + 2r9 cos(0-0)] 1/2 |. sin(0-9) =! sin(o- ) p, 0 étant les coordonnées polaires relatives au point reconstruit P, comme il est indiqué sur la figure 6. La fonction de pondération qui est sélectionnée pour les reconstructions d'image est une distribution gaussienne: w (e) 2 1 e _ 2 (rl (IV) dans laquelle ? est un coefficient arbitraire. La valeur de est alors pratiquement égale à la valeur moyenne de Pa' à l'intérieur d'un cercle de rayon Ar1. Les multiplicateurs de convolutiL j sont liés à w par les équations: if + 9,,j v +29 2, l -1 2±-... + l j, fi :(lil +1)] /= 2 Tr1 Jj 1J ri (v) W (e) pe dp Ghk 1 h (h+k)2- h2 9h,k: IVh+k et du fait donnée par l'équation (il (Iil 21r -V(h+k-1)2 -h2] (VI) de la valeur de la fonction de pondération l'équation (IV), le membre de droite de (V) devient: + 1)r1 J(p)l do = e 2 tOQ(p)p d? = e _ ( j +1)2 (VII) -e Le tableau I en annexe donne une liste des valeurs numériques de P. pour diverses valeurs du paramètre,. La valeur asymptotique de r. pour jIJ" \ est indépendante avec: de 1 et est égale à = 2 X 2 (VIII) fj ir.2 On va maintenant supposer qu'on prend la différence X Fi entre les valeurs de Zp> calculées pour deux valeurs différentes 7 il f 2 du paramètre A. On supposera égale- ment que â2 > ?1 et que la valeur de est de l'ordre de l'unité. A la limite pour laquelle ? 2" 1, de façon que A 2 r1 devienne supérieur aux dimensions de la sec- tion du corps, la seule différence entre l'image qui cor- respond à Al p et l'image de Zu> reconstruite pour A = > est un décalage arbitraire du coefficient d'atté- nuation linéaire. Inversement, si on choisit une valeur de > 2 proche de A et une valeur faible de r1, l'image correspondant à t lu devient la différence entre la valeur locale de pa et la moyenne de àa à l'intérieur du cercle de rayon 2 rl. On supposera par exemple que \2 = 2 t 1 et que r1 a une valeur faible par rapport aux dimensions des organes du corps. A la limite pour laquelle r1--O, la valeur locale de-!. devient lim X 3 a (IX) r- ri.40r12 4 e Dans cette relation, la moyenne de la dérivée seconde au point P est calculée sur la plage totale de 2'T de la coordonnée angulaire 0. Du fait de l'équation (IX), les régions ayant soit des valeurs uniformes de Pa' soit des gradients uniformes de Ma, donnentdesvaleurs de Ap égales à zéro. Ainsi, les valeurs non nulles de Ap sont limitées au voisinage des frontières entre des régions ayant des valeurs différentes de pl, comme le montre la figure 7, qui correspond au cas idéal d'une frontière plane entre deux régions uniformes. Conformément à l'équation (9), l'image correspondant à tt p se réduit à deux bandes de valeurs positives et négatives séparées par une ligne située à la frontière entre les deux régions. La largeur des bandes posi- tives et négatives dépend essentiellement de Pa et de r1 et, par conséquent, on augmente la résolution spatiale de l'image correspondant à A p, en augmentant la résolu- tion spatiale du scanner et en diminuant l'intervalle d'échantillonnage r1. La valeur de la variation de p lorsqu'on traverse la frontière dépend de l'orientation de la frontière par rapport au plan de balayage et elle augmente avec la différence entre les valeurs de l de partet d'autre de la frontière elle-même. Ces considéra- tions s'appliquent aux structures anatomiques aussi long- temps que le rayon de courbure local de la frontière entre des organes du corps est suffisamment supérieur à rl.-Ainsi, dans la limite (IX) de l'image correspondant à l, le contour des organes du corps est donné par l'équation: - - A * = o (X) On obtient les valeurs de L à partir des va- leurs d'atténuation P au moyen d'une équation identique à l'équation (I), dans laquelle les j sont remplacés par les nouveaux coefficients. a% = rj(1) P 2p (XI) Du fait que l'équation (VIII) est indépendante de , les termes en j-2 s'annulent dans le développement asymptotique de pour IjJ\2. Asymptotiquement, A diminue rapidement avec j, selon l'équation: i t J 2:1(1 42) (XII) (%) JJ 2 j4 dans laquelle K(A 1 2) est une constante numérique égale 1' 2 a: K1(1, 2) (?22 -) (XIII) Le tableau II, en annexe, donne une liste de valeurs de urj pour diverses combinaisons de valeurs de \1 et 2: La diminution rapide de t P. qui est indiquée par l'équa- tion (XII) permet de réduire le rayon rs du cercle de balayage à une fraction des dimensions du corps sans entraP- ner de distorsions importantes de l'image résultant de l'absence de mesures de P hors du cercle de balayage. Les figures 8 et 9 représentent, sous forme sim- plifiée, une technique au moyen de laquelle le procédé et l'appareil de l'invention peuvent être employés avantageu- sement dans des procédures chirurgicales. Dans cette confi- guration, on trouve une table d'opération 50 qui est mobile, grâce par exemple à des roues 51 montées sur ses pieds. De plus, un dispositif de balayage 52 pour tomographie assis- tée par ordinateur peut également être monté de façon mobile, par exemple sur des roues 53. Naturellement, on peut pré- voir des moyens destinés à immobiliser chacun de ces dis- positifs, pendant l'utilisation, de façon qu'ils ne puissent pas bouger. Du fait qu'on emploie le scanner 52 pour un bala- yage partiel uniquement, il n'est pas nécessaire que la partie de balayage de ce dispositif s'étende sur un cercle complet. Ainsi, l'ouverture 54 du cercle est positionnée de façon que la table 50 puisse être logée à l'intérieur, comme le montrent les figures. Ceci permet de positionner le patient, désigné par la référence 55 sur la figure 9, de façon à pouvoir l'introduire et l'extraire aisément de l'appareil tomographique. Du fait que, conformément à l'in- vention, il est essentiel de maintenir une liaison rigide entre les systèmes de référence du scanner et de la struc- ture de sonde 56, cette dernière peut être accouplée rigide- ment au scanner, comme il est représenté. De plus, du fait qu'il est nécessaire qu'il n'y ait absolument aucun mouve- ment entre le patient et la sonde pendant une procédure chi- rurgicale, la structure de sonde 56 peut être conçue de fa- çon à être maintenue rigidement sur la table, par exemple au moyen de vis 57 ou d'éléments analogues. Avec la configuration du type représenté sur les figures 8 et 9, on voit que l'appareil de balayage peut être éloigné de la table si c'est nécessaire, par exemple dans un cas d'urgence, mais on voit également que l'appareil de balayage et la structure de sonde sont aisément placés en position lorsque c'est nécessaire pour les procédures chirur- gicales, etc. On voit évidemment que les représentations des figures 8 et 9 sont simplifiées et sont employées pour mon- trer un exemple du type de configuration permettant d'emplo- yer le procédé et l'appareil de l'invention. On va maintenant considérer la figure 10 qui re- présente, sous une forme simplifiée, une structure de sonde qu'on peut employer conformément à l'invention et qui per- met un positionnement précis de la sonde à n'importe queli point déterminé. La structure de sonde peut comprendre par exemple une base 60 munie d'une colonne verticale 61 dans laquelle est formée une fente verticale 62. La fente est munie d'une crémaillère disposée verticalement et un bras 63 comporte une saillie qui pénètre dans cette fente. Un pignon approprié est incorporé dans la structure, pour per- mettre un mouvement vertical du bras 62 au moyen d'un bou- ton de commande 64. Cette commande permet donc de position- ner la sonde dans la direction de l'axe de coordonnées Y. Le bras 63 porte un chariot 65 qui peut se déplacer le long du bras. Le bras 63 comporte une crémaillère 66 qui peut engrener avec un pignon (non représenté) qu'on peut faire tourner au moyen d'un bouton 67 disposé sur le chariot 65, ce qui permet le mouvement de la sonde dans la direction de l'axe de coordonnées X. Un bras supplémentaire 68 peut !être déplacé dans le chariot 65, transversalement par rap- port au bras 63. Ce bras 68 comporte une crémaillère 69 qui engrène avec un pignon accouplé à un bouton 70, ce qui per- met le mouvement de la sonde dans la direction de l'axe de coordonnées Z. Un arc horizontal 71 est fixé au bras 68 et un chariot 72 peut se déplacer sur l'arc 71. Dans ce but, l'arc 71 peut comporter une crémaillère 73 capable d'engrener avec un pignon fixé à un bouton 74, ce qui permet un mouvement de la sonde pour définir l'angle de la sonde par rapport au plan central vertical du balayage. Le chariot 72 porte un arc supplémentaire 75, qui s'étend verticalement à partir du chariot, et cet arc 75 porte un chariot 76. L'arc 75 comporte une crémaillère 77 qui peut engrener avec un pignon monté sur un bouton 78, sur le chariot 76, ce qui permet un mouvement de la sonde pour définir l'angle de celle-ci avec le plan vertical précité. Un bras supplémentaire 79 peut se déplacer dans le chariot 76, transversalement par rapport à l'arc 75, et le bras 79 porte une crémaillère qui peut engrener avec le pignon monté sur un bouton 81 dans le chariot 76, ce qui permet de commander la pro- fondeur de pénétration d'une sonde, représentée sous une forme simple par l'élément portant la référence 82, à l'extrémité du bras 79. On note évidemment que la configuration qui est représentée sur la figure 10 ne constitue qu'un exemple, et qu'on peut également employer d'autres techniques pour positionner la sonde avec précision dans son système de référence. Comme le montre également la figure 10, les divers bras de la structure peuvent porter des gra- duations appropriées, pour permettre de définir les an- gles et les coordonnées avec précision. Naturellement, selon une variante, on peut concevoir le dispositif de façon qu'il fournisse automatiquement des signaux de sortie correspondant à de tels paramètres, et le disposi- tif peut en outre être entraîné automatiquement par l'or- dinateur, en utilisant des mécanismes d'entraînement à mo- teur et des codeurs angulaires pour la réaction. Une fois que la séquence de balayage et les reconstructions d'image sont achevées, le processus d'identification des repères appropriés et de calcul de la trajectoire de la sonde peut commencer. Pour effectuer ceci, il est nécessaire d'établir une relation entre les commandes de translation et de rotation du guide stéréo- taxique, et les coordonnées des repères qui sont mesurées dans le système de référence du scanner. On se référera dans ce but à la figure 12 sur laquelle: x', y', z' est le trièdre de référence du guide stéréo- taxique, avec l'origine O' au centre de rotation de la sonde. Les axes x', y', z' sont respecti- vement parallèles aux axes x, y, z. x, y, z est le trièdre de référence fixe du scanner. Le plan x, y est le plan de balayage et l'origine O se trouve au centre de rotation du scanner. x est l'axe horizontal dirigé vers la droite du chirurgien. y est l'axe vertical dirigé vers le haut. z_ est l'axe perpendiculaire au plan de balayage et dirigé vers le chirurgien. r, 9, 0 est le système de référence sphérique, avec l'origine en 0'. r_ est la longueur de pénétration de la sonde. o _ est l'angle par rapport au plan horizontal. Une valeur positive de Q correspond au cas dans lequel la sonde est dirigée vers le bas. 0 est l'angle formé par l'arc vertical du guide par rapport au plan y', z'. Une valeur positive de 0 correspond à une rotation en sens inverse d'horloge autour de y'. z5 est l'incrément de progression du plan de bala- yage qui est utilisé dans la séquence de bala- yage. o Le système de coordonnées rectangulaires x, y, z, fixe par rapport au scanner, est sélectionné avec l'ori- gine O sur l'axe de rotation de la monture du scanner et l'axe z perpendiculaire au plan de balayage. Le plan de balayage est choisi à: z = 0 et les axes x, y sont orientés respectivement dans une di- rection horizontale et une direction verticale. Le système de référence sphérique r, 9, 0 est choisi de façon fixe par rapport au guide stéréotaxique. L'origine 0' de ce second système est choisie à la posi- tion de la pointe de la sonde qui correspond au réglage O de la commande de pénétration de la sonde. La position d'un point T dans ce système de référence est identifiée par sa distance r à partir de 0', par l'angle O entre la ligne O'T et un axe vertical parallèle à y, et par l'angle 0 entre un plan vertical passant par O'T et un axe hori- zontal parallèle à z. On supposera que xi, y!, z! désignent les ré- glages des commandes de translation dans les trois direc- tions du guide stéréotaxique et que x0, yO, z sont les coordonnées de O' dans le système de référence x, y, z, lorsque les commandes du guide stéréotaxique sont réglées à -. x1, = y! = z! = r = O On connaît évidemment les valeurs de xo, y0, z0 grâce à la phase d'étalonnage initiale du dispositif. Une fois que la tête est verrouillée dans la position choisie et qu'un trou de fraise est formé dans le crâne, la première étape de la procédure chirurgicale consiste à positionner la pointe de la sonde sur la surface corticale, au centre du trou de fraise. On effectue ceci en réglant les comman- des dans les directions x', y' et z', avec la commande de pénétration radiale fixée à r = O. La position du point d'entrée dans le système de référence du scanner est ainsi déterminée par les valeurs connues x, yo, z0 et xi, y{, z1. On change la position axiale de la tête par rap- * port au scanner au moyen de la commande d'indexage qui déplace la base supportant le guide stéréotaxique et le dis- positif de maintien de tête dans une direction perpendicu- laire au plan de balayage. On accomplit ensuite la séquen- ce de balayage en effectuant des balayages à des interval- les constants prédéterminés zs pour la position axiale zn La position d'un point objectif T dans le sys- tème de référence x, y, z est identifiée par ses coordon- nées xT, YT dans le plan d'image correspondant et par la position du plan d'image Zn =nz5 en désignant par le nombre n le balayage qui contient T. A partir des valeurs mesurées des coordonnées de O' et de T, on oriente la sonde dans la direction de la ligne O'T, en réglant les commandes angulaires du guide stéréotaxique pour qu'elles correspondent aux valeurs sui- vantes de g et 0: cosg = Y +Y'-YT cosO = (Xo+X-XT) + (yo+Y'-YT2 + (Z o+Z'nzs)2 x +x'-xt sinO = \(xo+x-xT) + (Zo+Z'-nzs) et la profondeur de pénétration de la sonde est donnée par: 2 _T2)2 r = +X-XT) + (y+Y-Y) + (z +z'-nz)2 V o T o s La situation la plus simple possible est celle dans laquelle le point objectif peut être identifié dans les images, auquel cas on mesure directement XT, YT' nzs. Une procédure directe permet alors de calculer les valeurs de r, O, 0 et d'atteindre le point objectif avec la pointe de la sonde. Cependant, dans une situation générale, le point objectif peut ne pas être visible dans les images et on doit déterminer sa position en relation avec des repères situés à l'intérieur du volume de balayage par- tiel qui sont clairement identifiables dans les plans d'image. Dans ce cas, la procédure consiste à identifier tout d'abord l'anatomie au moyen des images d'origine re- construites parallèlement au plan de balayage et des ima- ges reconstruites avec des orientations particulières par rapport au plan de balayage, pour obtenir une visualisa- tion tridimensionnelle des structures anatomiques qui sont examinées. Une fois qu'on a identifié les repères, les images d'origine fournissent leurs coordonnées et la connaissance de l'anatomie permet au chirurgien de déter- miner la position du point objectif. Ensuite, la procédu- re chirurgicale est guidée à nouveau au moyen des équa- tions ci-dessus. Pendant la procédure de balayage, et dans les procédures qui suivent, il est évidemment absolument nécessaire de maintenir une liaison rigide entre les sys- tèmes de référence de la sonde et du scanner, et il est évidemment également important de faire en sorte que le patient soit maintenu en position de façon rigide par rapport aux systèmes de référence. La procédure générale de maintien qui est représentée sur la figure 1 peut ne pas être capable de maintenir le patient de façon suffi- samment rigide, par exemple pour les opérations du cerveau. Pour obtenir une telle rigidité, conformément à une autre caractéristique de l'invention qui est représentée sur la figure 11, il existe un tampon creux 90 qui est destiné à être introduit dans le trou 91 du crâne 92. Le tampon 90 peut être annulaire et il comporte une lèvre 93 conçue de façon -à venir en contact avec la surface extérieure du crâne, comme il est représenté. Le tampon 90 est fixé de manière réglable à un châssis qui est désigné de façon générale par la référence 94, et ce châssis comporte des branches 95, ou des éléments analogues, conçus de façon à être fixés rigidement, par exemple par boulonnage, à la table ou à tout autre système de référence rigide. Il est préférable d'employer dans ce but trois points de fixa- tion, afin d'assurer la rigidité de la structure. Une au- tre branche réglable 96 du châssis comporte à son extré- mité une pièce de maintien 97 qui est conçue de façon à être logée dans la bouche 98 d'un patient, pour venir en contact avec le palais 99 dans la bouche. La possibilité de réglage des branches dans cette structure permet de bloquer fermement la tête dans le châssis, de façon qu'elle ne puisse pas se déplacer par rapport à la sonde qui est désignée de façon générale par la référence 100. On voit évidemment que la structure représentée n'est qu'un exemple, et qu'on peut employer en variante d'autres structures de ce type. L'élément de sonde peut être mainte- nu initialement au centre du tampon au moyen par exemple d'une lame 101 qu'on peut rompre, et la sonde est conçue de façon à être accouplée de manière libérable au support réglable, ce qui fait qu'elle suit l'insertion du tampon dans la tête. Le tampon peut également être accouplé de façon libérable au châssis pour simplifier le montage de la structure. Il en résulte que la configuration qui est représentée sur la figure 11 assure l'absence de mouve- ment du patient par rapport aux systèmes de référence du scanner et de la sonde, ce qui assure une précision tota- le dans l'utilisation de la sonde. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de tomographie assistée par ordinateur était constitué par un appareil du type Tomoscan 200 modifié, c'est-à-dire un scanner à translation-rotation du corps fabriqué par la firme rhilips Medical Systems, Inc., Shelton, Conn. E.U.A. Dans cette version modifiée, la partie d'acquisition de données de la longueur de fenê- tre de translation était réduite à 48 mm, définissant ainsi le diamètre de l'image des tissus dans le plan de balayage. On voit évidemment que ceci ne constitue qu'un exemple de l'invention et qu'on peut employer d'autres types d'appareils conformément à l'invention. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. AN N E X E TABLEAU I:. J J 0,250 O 0,200000E+01 1 -0,577350E+00 2 -0,164130E+00 3 -0,738420E-01 4 -0,413549E-Ol -0,263065E-01 6 -0,181722E-01 7 -0,132949E-01 8 -0,101451E-01 9 -0,799477E-02 -0,646205E-02 11 -0,533133E-02 12 -0,447342E-02 13 -0,380715E-02 14 -0,327940E-02 -0,285428E-02 16 -0,250679E-02 17 -0,221913E-02 18 -0,197831E-02 19 -0,177467E-02 -0,160094E-02 21 -0, 145154E-02 22 -0,1322L2E-02 23 -0, 120928E-02 24 -0,111029E-02 -0,102298E-02 26 -0,945586E-03 27 -0,876654E-03 28 -0,814996E-03 29 -0,759623E-03 -0,709709E-03 0,500 0,196337E+01 -0,556201E+00 -0,166309E+00 -0,742578E-01 -0,414827E-01 -0,263575E-01 -0,181963E-01 -0,133077E-01 -0,101525E-01 -0,799934E-02 -0,646503E-02 -0, 533335E-02 -0, 447484E-02 -0,380817E-02 -0, 328016E-02 -0,285485E-02 -0, 250724E-02 -0,221948E-02 -0,197858E-02 -0,177489E-02 -0,160112E-02 -0,145169E-02 -0,132224E-02 -0,120938E-02 -0,111038E-02 -0, 102306E-02 -0, 945649E-03 -0,876708E-03 -0, 815042E-03 -0, 759663E-03 -0,709744E-03 1,00 0,126424E+01 -0,163134E+00 -0,194570E+00 -0,841560E-01 -0,443852E-01 -0,274887R-01 -0,187244E-01 -0,135862E-01 -0,103130E-01 -0, 809827E-02 -0, 652929E-02 -0, 537689E-02 -0,450539E-02 -0,383023E-02 -0,329649E-02 -0, 286720E-02 -0,251674E-02 -0, 222692E-02 -0, 198449E-02 -0, 177964E-02 -0, 160498E-02 -0,145486E-02 -0, 132487E-02 -0,121158E-02 -0,111223E-02 -0, 102463E-02 -O,946990E-02 -0,877861E-02 -O,816038E-02 -0, 760528E-02 -0,710498E-02 2,00 0,442398E+00 0,109536E+00 -0,352457E-01 -0,775770E-01 -0,575726E-01 -0,347911E-01 -0,219224E-01 -O0,151109E-O1 -O,111357E-O1 -O,858510E-02 -O,683713E-02 -O,558159E-02 -O,464702E-02 -0,393146E-02 -0,337081E-02 -O, 292303E-02 -O, 255952E-02 -O, 226025E-02 -O, 201085E-02 -O, 180077E-02 -O, 162212E-02 -0, 146891E-02 -O, 133650E-02 -O, 122128E-02 -0,112039E-02 -0,103155E-02 -O, 952892E-03 -0, 882926E-03 -0,820411E-03 -O, 764323E-03 -O, 713808E-03 4,00 0,121173E+00 0,577497E-01 0,380649E-01 0,129448E-01 -0,722496E-02 -0,183476E-O1 -O,213030E-O1 -O,193324E-O1 -O,155668E-01 -O,118946E-01 -O,901663E-02 -O,696186E-02 -0, 553060E-02 -0,451774E-02 -0,377651E-02 -0,321459E-02 -O, 277564E-02 -O, 242448E-02 -0, 213822E-02 -O 190126E-02 -0, 170256E-02 -O, 153413E-02 -O, 138998E-02 -0, 126558E-02 -0, 115741E-02 -0,106273E-02 -0, 979364E-03 -0,905546E-03 -0,839859E-03 -0,781139E-03 -0, 728426E-03 ,00 0,199003E-01 0,1114884-01 0,110394E-01 0,100671E-01 0,865788E-02 0, 699149E-02 O,520595E-02 0,342184E-02 O, 174130E-02 0, 243563E-03 -O, 101796E-02 -0,201603E-02 -0, 274725E-02 -0,322775E-02 -0, 348773E-02 -O,356570E-02 -0,350326E-02 -0, 334073E-02 -0, 311418E-02 -O, 285355E-02 -0, 258206E-02 -O,231632E-02 -0,206715E-02 -0, 184064E-02 -0,163929E-02 -0, 146313E-02 -O,131063E-02 -O, 117939E-02 -O, 106671E-02 -O, 969870E-03 -0, 886378E-03 w N) J.- %0 %a TABLEAU II: AVj 1-2 0,82184E+00 -O,27267E+00 *-0,15932E+00 -0 65790E-02 0,13187E-01 0,78024E-02 O,31989E-02 0, 15247E-02 0, 82270E-03 0,48683E-03 0,30784E-03 O,20469E-03 0, 14163E-03 0, 10123E-03 0, 74324E-04 0,55832E-04 0,42772E-04 0,33330E-04 0,26363E-04 0, 21131E-04 0, 17137E-04 0, 14047E-04 0,11624E-04 0,97027E-05 0,81633E-05 0,69179E-05 0,59017E-05 0,50656E-05 0,43727E-05 0,37945E-05 0,33089E-05 1-5 0,11858E+01 -0,20322E+00 -O,22646E+00 -O,1 0311E+00 -0,50299E-01 -0,23067E-01 -0, 78649E-02 0,23700E-05 O,32979E-02 0,40250E-02 0,35684E-02 O,27536E-02 0, 19791E-02 0, 13790E-02 0, 95771E-03 O, 67532E-03 O,48810E-03 0, 36246E-03 O, 27602E-03 O, 21478E-03 O, 17018E-03 O, 13690E-03 O, 11156E-03 O, 91943E-04 O,76523E-04 O, 64252E-04 O, 54376E-04 O,46349E-04 O, 39765E-04 0,34320E-04 O, 29785E-04 î-lo O,12443E+01 -0,17428E+00 -O,20563E+00 -0,94223E-01 -0,53043E-01 -0,34480E-01 -0,23930E-01 -0,17008E-01 -0,12054E-01 -0 83458E-02 -0,55113E-02 -0, 33609E-02 -0 17581E-02 -0,60249E-03 0,19124E-03 0,69851E-03 0,98651E-03 0, 11138E-02 0,11297E-02 0, 10739E-02 0, 97708E-03 0,86148E-03 O, 74228E-03 O, 62906E-03 0,52706E-03 0,43851E-03 O,36364E-03 0,30153E-03 0,25067E-03 0,20934E-03 0, 17588E-03 2-4 O,32122E+00 0,51786E-01 -0,73311E-01 -0,90522E-01 -0,50348E-01 -0,16444E-01 -0,61940E-03 0,42215E-02 0,44311E-02 0,33095E-02 0, 21795E-02 0, 13803E-02 0, 88358E-03 0,58628E-03 0,40570E-03 0,29156E-03 0,21612E-03 0,16423E-03 0,12737E-03 0, 10049E-03 0, 80444E-04 0, 65226E-04 0,53484E-04 0,44297E-04 0,37019E-04 0,31187E-04 0,26472E-04 0,22620E-04 0,19448E-04 0, 16817E-04 O, 14618E-04 2-10 0,42250E+00 0,98387E-Ol -0,46285E-01 -0,87644E-01 -0,66230E-0Q -0,41783E-01 -0,27128E-01 -0,18533E-01 -0,12877E-01 -0, 88287E-02 -0,58192E-02 -0, 35656E-02 -0,18998E-02 -0,70371E-03 0,11691E-03 0,64267E-03 94374E-03 0,10805E-03 O, 11033E-03 O, 10528E-03 0,9599 4E-03 0,84741E-03 0, 73065E-03 O, 61936E-03 0,51890E-03 0,43159E-03 0,35774E-03 O,29647E-03 0,24630E-03 O,20555E-03 O, 17257E-03 2-20 0,43740E+00 0,10667E+00 -0,38226E-01 -O,80531E-01 -0,60442E-01 -0,37539E-0Q -0,24520E-0Q -0,17534E-0Q -0,13366E-01 -O,10606E-01 -0, 86390E-02 -0,71568E-02 -O,59923E-02 -0,50470E-02 0,42601E-02 -0,35928E-02 -0, 30192E-02 -0, 25215E-02 -0, 20873E-02 -0, 17076E-02 -O, 13755E-02 -0, 10857E-02 -0, 83400E-03 -O, 61658E-03 -0,43024E-03 -O, 27204E-03 -O, 13925E-03 -O, 29305E-04 0,60226E-04 O, 13165E-04 0,18717E-04 J 3SO r3 Po "O %o o REVENDICATIONS 1. Système de chirurgie stéréotaxique caractéri- sé en ce qu'il comprend des moyens équipés d'une sonde (30, 31) et un dispositif de balayage pour tomographie assistée par ordinateur, ce dispositif de balayage com- prenant un dispositif d'affichage (28) et des moyens (27C) destinés à reconstruire des images sur le dispositif d'affichage en utilisant des procédures de balayage partiel, avec un algorithme qui fournit la différence entre les valeurs locales du coefficient d'atténuation linéaire et la moyenne de ces valeurs à l'intérieur d'un cercle cen- tré à chaque point de reconstruction, et il comprend également des moyens destinés à maintenir une liaison mutuelle rigide entre les systèmes de référence des moyens équipés d'une sonde et du dispositif de balayage. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de balayage comprend des moyens destinés à balayer, à reconstruire et à afficher les ima- ges sous la forme d'une série d'images espacées obtenues à partir d'une séquence de balayages effectués dans une direction axiale à travers un sujet. 3. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une mémoire (M), cette mémoire enregistrant un ensemble de positions de repères; des moyens(KP, LP) destinés à introduire un point objectif désiré dans le système; et un ordinateur (27C) destiné à calculer les coordonnées du point objectif à partir d'un emplacement fixe dans le système de référence des moyens équipés d'une sonde. 4. Système selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que l'ordinateur (27C) calcule des données trans- versales à partir des données d'images espacées, pour afficher une image transversale représentant une coupe transversale par rapport aux images espacées. 5. Système selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que toutes les images sont affichées simultané- ment sur le dispositif d'affichage (28), et en ce que les moyens destinés à l'introduction d'un point objectif dési- ré comprennent un photostyle (LP)-couplé au dispositif d'affichage. 6. Système de chirurgie stéréotaxique caractéri- se en ce qu'il comprend des moyens équipés d'une sonde et un dispositif de balayage pour tomographie assistée par ordinateur, ce dispositif de balayage comprenant un dispo- sitif d'affichage (28), des moyens (27C) destinés à re- construire des images sur le dispositif d'affichage,et des moyens destinés à maintenir une liaison mutuelle rigide entre les systèmes de référence des moyens équipés d'une - sonde et du dispositif de balayage; les moyens équipés d'une sonde comprennent une structure de sonde (56) mon- tée de façon à avoir plusieurs degrés de liberté; et le dispositif de balayage comprend une structure verticale (52) qui est munie d'un ensemble source et détecteur con- çu de façon à tourner autour d'un point et à se déplacer le long d'un axe rectiligne, et l'ensemble source et détec- - teur est construit selon une configuration ouverte, ce qui permet une mise en position rapide du dispositif de balaya- ge par rapport à un sujet exploré au moyen de ce dispositif. 7. Système selon la revendication 6, caractéri- sé en ce qu'il comporte une table (50) destinée à suppor- ter le sujet, et cette table peut être positionnée à l'in- térieur de la configuration ouverte du dispositif de bala- yage, pour placer le sujet à proximité du dispositif de balayage et des moyens équipés d'une sonde. 8. Système selon l'une quelconque des revendi- cations 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens équipés d'une sonde comprennent une sonde (82) ayant trois degrés de liberté, chacun d'eux étant réglable individuellement au moyen d'un vernier, et en ce que le dispositif de bala- yage est lié rigidement aux moyens équipés d'une sonde, de façon que le dispositif de balayage et les moyens équi- pés d'une sonde partagent le même système de coordonnées. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ordinateur (27C) qui re- çoit des données correspondant aux images produites par cha- que balayage successif; des moyens (LP) destinés à intro- duire dans l'ordinateur un emplacement sur une image, l'or- -dinateur calculant une trajectoire depuis les moyens équi- pés d'une sonde jusqu'audit emplacement; et des moyens des- tinés à fournir cette trajectoire sous la forme de coor- données pour les moyens équipés d'une sonde. 10. Système selon la revendication 6, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre une mémoire (M) desti- née à enregistrer un ensemble de positions de repères; des moyens (LP) destinés à introduire un point objectif désiré dans le système; et un ordinateur (27C) destiné à calculer les coordonnées du point objectif à partir d'une position fixe dans le système de référence des moyens équipés d'une sonde. 11. Système selon la revendication 10, caracté- risé en ce que l'ordinateur (27C) calcule des données transversales à partir des données d'images espacées, pour afficher une image transversale représentant une cou- pe transversale par rapport aux images espacées. 12. Système de chirurgie stéréotaxique caracté- risé en ce qu'il comprend des moyens équipés d'une sonde qui définissent un premier système de référence; un dis- positif de balayage pour tomographie assisté par ordinateur, comprenant une source d'énergie pénétrante (25), une struc- ture de détecteur (26) destinée à recevoir cette énergie et à produire des signaux de balayage, la source et la structure de détecteur définissant un second système de référence, un dispositif d'affichage (28), et un ordina- teur (27C) destiné à recevoir ces signaux et à reconstrui- re une image sur le dispositif d'affichage; et des moyens qui établissent une liaison rigide entre les premier et second systèmes de référence. 13. Système selon la revendication 12, caracté- risé en ce qu'il est conçu pour effectuer un balayage partiel, grâce à quoi la reconstruction d'une image sur le dispositif d'affichage correspond seulement à une par- tie définie d'un objet qui est balayé. 14. Système selon la revendication 12, caracté- risé en ce que les moyens équipés d'une sonde ont plusieurs. degrés de liberté et peuvent être positionnés de façon re- productible selon chacun de ces degrés de liberté; la source d'énergie pénétrante (25) et la structure de détec- teur (26) peuvent être déplacés selon un axe donné par rapport à un sujet qui est balayé, pour produire des si- gnaux de balayage correspondant à un ensemble de tranches et l'ordinateur (27C) reconstruit des images de ces tran- ches sur le dispositif d'affichage (28), grâce à quoi des parties des images présentées sur le dispositif d'afficha- ge (28) peuvent être définies dans le second système de référence. 15. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 12 à 14, caractérisé en ce que l'ordinateur (27C) est programmé de façon à reconstruire des images selon un algorithme qui ne donne des valeurs non nulles qu'à proxi- mité des frontières entre différentes valeurs du coefficient d'atténuation linéaire d'un sujet qui est balayé. 16. Système selon la revendication 12, caracté- risé en ce que la source d'énergie pénétrante (25) et la structure de détecteur (26) sont montées de façon à bala- yer des tranches parallèles d'un sujet, et ont une configu- ration ouverte pour permettre de balayer un sujet qui se trouve à l'intérieur dans une direction parallèle aux plans des tranches. 17. Système selon la revendication 16, caractérisé-en ce qu'il comprend en outre des moyens destinés à maintenir une liaison rigide entre un sujet à balayer et les premier et second systèmes de référence, tel qu'un châssis (94) qui est maintenu rigidement par rapport aux systèmes de référence, et un tampon (90) qui est maintenu par le châssis et qui peut être maintenu rigidement dans une ouverture formée dans le sujet. tandis que les moyens équipés d'une sonde peuvent être fixés de facon libérable au tampon et, éventuellement, des moyens (97) destinés à maintenir une autre partie du sujet solidaire du châssis. 18. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 12 à 17, caractérisé en ce que l'ordinateur (27C) comporte une mémoire (M) et des données enregistrées dans cette mémoire définissent les coordonnées de repères dans le second système de référence. 19. Système selon la revendication 18., caracté- risé en ce que le dispositif de balayage comprend en outre des moyens (LP) destinés à indiquer à l'ordinateur un point sur le dispositif d'affichage; et l'ordinateur comprend des moyens qui réagissent à cette indication en déterminant les coordonnées pour le déplacement des moyens équipés d'une sonde vers une position dans le sujet.qui correspond au point indiqué sur le dispositif d'affichage. 20. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 12 à 19, caractérisé en ce que les coordonnées des premier et second systèmes de référence sont rapportées à une origine commune. 21. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 12 à 20, caractérisé en ce que le dispositif de bala- yage est conçu de façon à balayer des tranches parallèles équidistantes dans un sujet, et à balayer partiellement un volume comprenant ces tranches. 22. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 12 à 21, caractérisé en ce que les moyens équipés d'une sonde peuvent être déplacés, par rapport à un sujet, dans trois directions orthogonales d'un système de coor- données rectangulaires du premier système de référence, et ils peuvent en outre être déplacés le long d'une ligne dé- finie par un système de coordonnées polaires dans le pre- mier système de référence, l'ordinateur pouvant comprendre des moyens destinés à construire des images sur le dispositif d'affichage (28) conformément à un algorithme qui établit des valeurs distinctives à proximité de frontières entre régions d'un objet balayé qui ont différentes valeurs de coefficient d'atténuation linéaire. 23. Système de chirurgie stéréotaxique caractérisé en ce qu'il comprend des moyens équipés d'une sonde qui définissent un pre- mier système de référence et qui comportent une sonde (100) qui peut - 38 - être déplacée d'une manière définie dans le premier système de réfé- rence; et un dispositif de balayage pour tomographie assistée par ordinateur, comprenant une source d'énergie pénétrante (25) et une structure de détecteur (26) destinée à recevoir cette énergie et à produire des signaux de balayage, cette source et cette structure de détecteur définissant un second système de référence, le dispositif de balayage comprenant en outre un dispositif d'affichage (28) et un ordinateur (27C) destiné à recevoir les signaux et à reconstruire une image sur le dispositif d'affichage, grâce à quoi on peut déterminer dans le second système de référence les coordonnées de points d'une image présentée sur le dispositif d'affichage, et les premier et second systèmes de référence ont une relation spatiale qu'on peut déterminer, ce qui permet de positionner la sonde avec précision à un point défini par des coordonnées dans le premier système de référence.