Brevet FR2525891A1 — publié le 19831104

La présente invention concerne les appareils d'équipement médical permettant d'effectuer des investigations au niveau du cerveau, c'est-à-dire l'approche morphologique et fonctionnelle de ltencéphale. La suspicion d'une malformation pathologique ou de l'existence d'une tumeur à l'issue de l'examen d'un patient à partir des troubles externes que celui-ci présente conduit a' une série d'examens plus approfondis à l'aide des méthodes actuellement connues que sont la tomodensitométrie, la stéréotaxie et la stéréoscopie, les données recueillies par ces moyens d'investigation favorisant la préparation de l'acte médical. La démarche stéréotaxique repose sur l'utilisation d'un système de contention. Le cadre de stéréotaxie dit cadre de TALAIRACH qui en est la pièce maitresse permet une approche tridimensionnelle très précise fournissant le plan de référence indispensable à l'utilisation de toute une série d'instruments. La neuroradiologie stéréotaxique implique l'utilisation d'une distance tube-plaque permettant d' atténuer au maximum l'agrandissement de l'image radiologique; cette distance ayant été fixée à cinq mètres. L'axe des rayons X doit être nécessairement perpendiculaire au plan du film et passer par les plans médians du système de contention. Cette technique permet la réalisation du morphogramme radiologique ou ensemble d'informations vasculaires, ventriculaires, cdrébrales, en grandeur nature et non déformées, toutes superposables les unes aux autres, obtenues au cours d'un même examen. A partir de ces informations il peut être réalisé, avec précision et sécurité une série d'investigations soit au cours d'un même examen, soit dans un temps ultérieur : ceci constitue la palette technique. C'est ainsi qu'il peut être procédé à l'implantvtion d'électrodes pour les enregistrements stéréo-électro-encéphalographiques, avec mesure d'inpédance ou ou à la réalisation de biopsies étagées, ou à la ponction d'un kyste et à sa visualisation.Toutes les données concourent à fournir-les éléments précis relatifs au volume, a la topographie à la nature et aux rapports de la lésion avec les structures environnantes, l'ensemble constituant le morphogramme individuel. Cette méthode utilisée isolément présente cependant un inconvénient : la tumeur se retrouve située par son enveloppe extérieure; il y a donc exagération de son volume. La biopsie à pratiquer nécessairement avant toute intervention, devant s'ef fectuer dans les tissus malades et non dans les tissus sains, il s'en suit une difficulté pour cerner d'une façon effective le volume à atteindre, en raison de l'insuffisance des informations recueillies. Pour y remédier, il est fait appel a la stéréoscopie dont le principe simple permet d'atteindre deux buts : avoir un autre angle de vue de la tumeur pour mieux en définir le contour permettre la vue en relief du cerveau : sous un angle stéréoscopi- que de 60, cette vue est alors possible par l'usage de lunettes simples ou à l'aide d'un restituteur compatible avec la convergence naturelle de l'oeil. Il est alors possible en plaçant deux photos sous une lunette double stéréoscopique d'obtenir une vue en relief et de coter en X, Y, Z si les photos possèdent des repères fixes, tout point apparaissant sur les deux photos et plus particulièrement les points intéressants à biopsier de la tumeur. En résumé, la stéréoscopie donne une information relief. La tomodensitométrie consiste à restituer sur un écran de visualisation, à l'aide d'un appareil dénommé scanner, une image constituée d'une mosaïque de dégradés de gris conçue à partir de carrés élémen- taires d'un millimètre de cté. Le gris obtenu correspond en fait à un codage de la densité de la matière rencontrée dans un volume élémentaire appelé pickcell, le tomodensitométre intégrant cette densité de matière traversée par le faisceau de rayons X dans le dit pickcell. A l'aide du scanner il est donc possible d'effectuer une visualisation sur une console et de l'agrandir, de discriminer certains éléments et de stocker l'information par disquette avec, à la relecture les possibilités précédentes.Cet appareil non traumatisant offre l'avantage d'une bonne souplesse d'utilisation : il permet de plus d'effectuer rapidement un diagnostic sans mobiliser l'infrastructure d'une salle de stéréotoxie. La préparation de l'acte médical passe donc à l'heure actuelle par les moyens d'investigation suivants - le scanner, - la stéréotaxie, - la stéréoscopie. Chacune de ces étapes pouvant éventuellement nécessiter la suivante en vue d'obtenir une meilleure précision, il apparaît judicieux que ces trois moyens soient exploités qualitativement puis quantitativement et complémentairement pour favoriser le recoupement des informations afin de réduire les erreurs ou imprécisions dues à l'un ou l'autre des moyens. Compte-tenu de ce que le médecin cherche toujours à intervenir lorsque la tumeur en est à son point de départ c'est donc la dimension de celle-ci qui conditionne la qualité thérapeutique. A titre indicatif, par l'usage de la seule stEréotaxie, il était possible de détecter des tumeurs lorsque celles-ci atteignaient quatre à cinq centimètres de diamètre.L'association de la stéréoscopie à cette méthode permettait une intervention à un stade de développement moins avancé, correspondant à un diamètre de la tumeur de l'ordre de trois à quatre centimètres. De nos jours, le cumul de ces deux méthodes avec celle de la tomodensitométrie permet la détection d'une tumeur de diamètre égal ou même inférieur au centimètre suivant la localisation dans le cerveau. Cette précision crois sante demande des moyens technologiques adoptés aux biopsies in sur tervenant/des dimensions devenues faibles. Le dispositif de contention humaine suivant l'invention permet d'exploiter communément, qualitativement et quantitativement les informations relevées en tomodensitométrin, en steréotox- t en stéréoscopie dans le but de définir las coordonnées da toi point du cerveau, en assurant à cet effet le maintien de la tee du malade dans un cadre de stéréotaxie du type cadre de Talair en stodaptant toutes les morphologies et sons restreindre le champ opératoire, le dit moyen de contention permettant d'adapter un référentiel en vue de définir les contours spaciaux d'une lésion à partir des données mathématiques et de permettre des biopsies sans démonter le support de référentiel, hors du cadre de stéréotaxie. L'invention~consiste dans l'utilisation d'un dispositif réfé- rentiel adapté à la technique médicale et au matériel spécifique antérieur. C'est ainsi que le référentiel doit s'intégrer dans la technique du cadre de Talairach utilisé en stéréotaxie. Ce référentiel devant constituer la base de lecture, il doit occuper une position fixe et indépendante de la forme du crâne du patient. Son adaptation à la tête du malade s'effectue à l'aide d'un support constituant l'élément adaptateur.Celui-ci utilisable dans les trois méthodes d'investigations doit être d'une grande fiabilité, garantir une répétitivité en.cas d'examens successifs, être léger pour être supportable par le patient et ne pas être traumatisant pour ce dernier ; son volume doit être aussi faible que possible afin de ne pas réduire le champ opératoire : les éléments le constituant doivent être radiotransparents pour ne pas créer d'artéfact sur les clichés. L'idée directrice du dispositif consiste à utiliser les ancrages de la fête du patient dans le cadre de Talairach pour fixer en même temps le support du référentiel, ce dernier venant ensuite se fixer sur son support. A l'aide d'un tel dispositif les informations du référentiel utilisables en scanner le sont en stéréotaxie et en stéréoscopie, sans modifier la méthode de travail du chirurgien. Sur le plan dimensionnel, le dispositif doit respecter les dimensions externes du cadre de Talairach, mais pouvoir passer dans le tunnel du scanner. En conséquence, le référentiel doit tout en étant intérieurement le plus spacieux possible, ne pas dépasser le diamètre de 240 mm par exemple pour pouvoir pénétrer dans le scanner. Les matériaux ne doivent pas s'opposer à la pénétration des rayons X. C'est ainsi que pour toutes les pièces entrant dans le champ d'investigation il est souhaité d'utiliser des matériaux plastiques tels que le polychlorure de vinyle et l'altuglas pou, le référentiel et des matériaux c '3's t-~ @@@ @@@@ fibres de @@ @@@ rZ eP @@ @@@ @@@@ les toutes les pièces tels que les z @@@ @@@@ î t @@@ @@@@ d'investigation.En dehors de cet espace, les éléments X es en alliage léger dans un #i de gan du PO1;J'SJ le dispositif #.#uvont éventuellement être porté par le malade pendant plusieurs jours. La conception du référentiel découle d'une étude expérimentale comprenant la fabrication d'un fantome ou matériel cylindrique remplaçant la tête du malade dans le scanner et le cadre de stéréotaxie. Ce fantome muni d'un certain nombre de repères, de formes et de montures différentes permet d'expérimenter le moyen qui, à partir de cotes connues et réelles du dispositif et de la mesure faite sur les clichés et radios, donne la loi du passage de l'objet réel aux résultats du couple stéréotaxique et de là, toutes les cotes lues sur les images stéréotaxiques.Deux types de référentiels peuvent être utilisés pour sa réalisation. L'un basé sur les positions relatives d'un ensemble de billes dont les cotes sont connues dans des plans réels, dont les pointes du couple stéréotaxique permettent de relever la relation objet réel#résultats radios. Ce moyen bien que toujours détectable en stéréotaxie et stéréoscopie, ne donne pas une grande précision en scanner. L'autre type de référentiel et retenu dans le dispositif, objet de l'invention, est basé sur le repérage des plans de coupe, scanner et stéréotaxique par le relevé des intersections avec trois fils constituant par exemple un jeu de deux triangles simples et leur hauteur. Un calcul mathématique permet à partir de ce relevé, de situer le plan de coupe par rapport à un repère dépendant du travail en stéréotaxie ou en scanner. Le dispositif selon l'invention est constitué de quatre bras en fibre de carbone recevant chacun les pointes de stéréotaxie, et montés coulissants dans les branches d'une croix afin de pouvoir s'adapter aux conditions morphologiques des têtes. Le blocage en position des bras s'obtient au moyen de quatre vis dont deux d'entre elles placées sur l'un et l'autre des deux axes formant la croix agissent par l'intermédiaire d'un écrou flottant sur un contacteur établissant le courant sur une diode électro-luminescente alimentée par une pile. Le chirurgien, après avoir agi sur les vérins immob; lise les bras par les vis de serrage jusqu'à l'allumage de ces diodes. Une telle disposition permet le maintien en place du dispositif lorsque les vérins du cadre de Talairach sont enlevés, en examen scanner par exemple.Le référentiel vient en place sur la croix qui se trouve centrée sur la tête du malade et centrée également dans le cadre de Talairach. L'ensemble du dispositif est complété par un appui occipital pour le travail dans le cadre de Talairach ; une goulotte en makrolon avec un dispositif de centrage prenant appui sur le lit du malade en examen scanner sert de support pour la tête : elle est introduite entre le cylindre de contention et la tête. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Ceux-ci représentent - en figure 1, une vue en élévation demi-coupe du dispositif, - en figure e, une vue en bout demi-coupe par les moyens de guidage et de blocage des bras, - en figure 3, le détail en coupe du dispositif de visualisation du taux de serrage des bras, - en figure 4, une vue de dessus du dispositif, - en figure 5, une vue schématique du cadre de Talairach, et la position du crâne du patient maintenu à l'aide des vérins équipant le dit cadre, - en figure 6, une vue schématique de l'association du cadre de Talairach et du support de référentiel, - en figure 7, une vue schématique du support de référentiel seul. Tel que représenté, le dispositif de contention humaine est composé d'un support de référentiel et du référentiel lui-même. Le support est constitué d'une pièce centrale 1 en forme de croix à quatre branches égales, chacune desquelles comporte deux fourreaux de guidage 2 pour deux colonnes 3 supportant à leur partie supérieure un bras 4 disposé parallèlement à l'axe fictif passant par le centre de la croix 1 et correspondant à l'axe de symétrie de l'ensemble de l'appareil. L'extrémité de chaque bras est traversée par une pointe percutanée 5 dont l'extrémité orientée vers l'intérieur du dispositif est destinée à s'implanter dans la boite cranienne du patient, placé sous anesthésie totale. La manoeuvre de serrage de ces quatre pointes s'effectue à l'aide d'un bouton moleté 6 solidaire d'une tige filetée 7.Deux de ces quatre tiges filetées commandant la manoeuvre de coulissement des colonnes 3 dans les fourreaux de guidage 2, s'implantent dans un taraudage exécuté dans une plaque dynamométrique 8 ; les deux autres qui leur sont diamétralement opposées s'implantent dans un écrou flottant 9 maintenu entre des joints toriques 10, dans une cavité li usinée dans l'épaisseur de la plaque dynamométrique. L'opération d'approche des pointes percutanées par rapport au crâne ayant été effectuée à l'aide des vérins du cadre de Talairach, il est procédé à l'immobilisation des bras en agissant sur les boutons moletés 6. L'intensité de serrage est dosée par un dispositif de visualisation lumineux, incorporé à la plaque dynamométrique. Ce dispositif est constitué d'une diode électro-luminescente 12 alimentée par une pile bouton 13 associée à une résistance 14 de caractéris- tique définie pour obtenir une intensité compatible avec la diode. L'action sur les boutons moletés 6 provoque l'écrasement des joints toriques 10 ; l'écrou flottant vient alors en contact avec une lame conductrice 15 fermant le circuit d'alimentation de la diode 12. L'allumage de celle-ci est rendu visible en raison du caractère transparent du matériau utilisé pour la conception de la plaque dynamométrique en respect avec le cahier des charges du dispositif. En raison des impératifs d'usinage et de montage des composants qu'elle incorpore la plaque dynamométrique est constituée de l'as semblage de deux demi-plaques s'assemblant entre elles par pions de centrage et par vis en matière transparente. Le positionnement et lafixation de la plaque dynamométrique sur la pièce centrale 1 en forme de croix s'effectuent à l'aide d'un axe central 16 en matière transparente traversant la plaque et s'emmanchant à force dans la pièce centrale. Le support, ainsi constitué, une fois positionné et fixé sur le crâne du patient, il est procédé à la mise en place et à la fixation du référentiel. Celui-ci est constitué d'un flasque circulaire ou disque 17 disposé dans un plan vertical co-axialement par rapport à l'axe de symétrie du support. Sur le champ de ce disque sont disposés perpendiculairement trois supports en matériau transparent de faible épaisseur mais suffisamment rigide pour ne pas subir de déformation, tel que le plexiglass par exemple.Ceux-ci comprennent : un support frontal 18 et deux supports latéraux 19 et 20 sur lesquels sont matérialiséesà l'aide d'un fil de cuivre 21 de quelques dixièmes de millimètres collé sur le plexi, des figures géométriques constituant les éléments référentiels proprement dits, Dans l'exemple illustré, la figure géométrique commune aux trois référentiels est un triangle isocèle APt de haleur AH 7 dans support frontal 18 est pratiquée ine découpe 32 @@@@ un tin passage pour le nez du patient; au fil de cuivre matérialisant la hauteur AH il est substitué deux fils 1a Wr(1U DE t CD, is@@@@@ des pointes B et C, de longueur égale à la dite hauteur AH et parallèles à celle-ci.Le repéhoge des plans de coupe en tomoden sitométrie et en stéréotaxie s'effectue par le relevé de leurs intersections avec ces différents fils. En partie basse et sur le champ du disque 17 est montée à titre de support occipital une goulotte en makrolon 23 ou plaque incurvée de faible épaisseur dotée d'un orifice de centrage 24. Une équerre 25 formant gousset permet d'éviter tout risque de flexion du support. Dans un but d'allègement de l'ensemble ainsi constitué, le disque comporte une découpe centrale 26 et une série de perforations 27. La fixation du référentiel sur son support s'effectue à l'aide de quatre boutons moletés 28 se vissant sur des axes épaulés 29 implantés sur chaque branche de la pièce centrale en forme de croix 1.L'ensemble support de référentiel et référentiel peut ainsi rester fixé sur le crâne du patient lorsqu'on enlève les vérins du cadre de Talairach et se dégager de ce cadre pour une analyse sur le scanner, l'encombrement extérieur du dit ensemble étant tel qu'il puisse permettre son passage dans l'alésage cylindrique du scanner. Les matériaux utilisés dans la réalisation de l'ensemble du dispositif doivent satisfaire à deux critères : la transparence et la légèreté. En ce qui concerne les éléments placés dans le champ de tir des rayons X, il peut être fait usage de matériaux plastiques tels que le polychlorure de vinyle ou l'altuglas ainsi que des matériaux composites en fibre de carbone. L'usage des alliages légers en-dehors de ce champ d'investigation permet d'obtenir un ensemble léger, le dispositif pouvant être éventuellement maintenu sur la tête du patient pendant plusieurs jours. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans #e domaine médical dans le cas où une technique opératoire ou d'investigation fait appel à la combinaison de plusieurs machines. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de contention humaine permettant en neuroradiologie d'exploiter communément, qualitativement et quantitativement les informations relevées en tomodensitométrie, en stéréotaxie et en stéréoscopie dans le but de définir les coordonnées de tout point du cerveau, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un support adaptateur assurant le maintien de la tête du malade dans un cadre de stéréotaxie du type cadre de Talairach, quelle que soit la morphologie du crâne, sans restreindre le champ opératoire et sur lequel support adaptateur se fixe un dispositif référentiel permettant de définir les contours spaciaux d'une lésion à partir des données mathématiques et d'autoriser des biopsies sans démonter le support de référentiel hors du cadre de stéréotaxie. 2.- Dispositif de contention humaine selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support adaptateur du dispositif référentiel est constitué d'une pièce centrale en forme de croix à quatre branches égales, chacune d'elles comportant deux fourreaux de guidage de deux colonnes supportant à leur partie supérieure un bras disposé parallèlement à l'axe fictif passant par le centre de la croix et correspondant à l'axe de symétrie de l'ensemble du dispositif de contention, l'extrémité de chaque bras étant traversée par une pointe percutanée dont l'extrémité orientée vers l'intérieur du dispositif est destinée à s'implanter dans la boite cranienne du patient, l'approche des dites pointes percutanées par rapport au crâne s'effectuant à l'aide des vérins équipant le cadre de stéréotaxie. 3.- Dispositif de contention humaine selon les revendications 1 et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait que le serrage des bras s'effectue à l'aide de quatre vis de manoeuvre traversant les bras et s'implantant dans une plaque dynamométrique disposée co-axialement par rapport à la pièce centrale et en avant de celle-ci, l'intensité de serrage étant dosée par un dispositif de visualisation lumineux incorporé à la plaque dynamométrique. 4.- Dispositif de contention humaine selon la revendication 3, caractérisé par le fait que deux des quatre vis de manoeuvre de serrage des bras disposées selon les deux axes de la croix s'implantent dans un écrou flottant maintenu entre des joints toriques dans une cavité usinée dans la plaque dynamométrique, l'écrasement desquels joints sous l'action de la vis de serrage correspondante place l'écrou en contact avec une lame conductrice fermant le circuit d'alimentation d'une diode électro-luminescente à partir d'une pile bouton associée à une résistance électrique de caractéristique définie pour obtenir une intensité compatible avec la diode, l'ensemble du dispositif de visualisation lumineux ainsi constitué se logeant dans l'épaisseur de la plaque dynamométrique. 5.- Dispositif de contention humaine selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le référentiel est constitué d'un flasque circulaire disposé dans un plan vertical co-axialement au support adaptateur, sur les champs duquel flasque sont placés perpendiculairement un support frontal et deux supports latéraux sur lesquels sont materialisées à l'aide d'un fil métallique de quelques dixièmes de millimètres de diamètre, des figures géométriques constituant les éléments référentiels proprement dits, le repérage des plans de coupe en tomodensitométrie et en stéréotaxie s'effectuant par le relevé de leurs intersections avec ces différents fils. 6.- Dispositif de contention humaine selon les revendications 12 2, 3, 4 et 5 prises ensemble caractérisé par le fait que la fixation du référentiel sur le support adaptateur s'effectue à l'aide de boutons moletés se vissant sur des axes épaulés implantés sur chaque branche de la pièce centrale en forme de croix, l'ensemble support de référentiel et référentiel pouvant ainsi rester fixé sur le crâne du patient et se dégager du cadre de stéréotaxie pour une analyse en tomodensitométrie, l'encombrement extérieur du dit ensemble devant permettre son passage dans l'alésage cylindrique du scanner, le retour dans le cadre de stéréotoxie pouvant s'opérer sans nécessiter une nouvelle opération de centrage. 7.- Dispositif de contention humaine selon la revendication 51 caractérisé par le fait que le flasque circulaire portant les éléments référentiels comporte en sa partie basse, a' titre de support occipital, une goulotte ou plaque incurvée de faible épaisseur dotée d'un orifice de centrage.