Brevet FR2571605A1 — publié le 19860418

La présente invention concerne un adaptateur des- tiné à déterminer la position des structures cérébrales sur la tête d'un patient, à partir de coordonnées spatiales obtenues par tomographie assistée par ordinateur et par résonance magnétique nucléaire, en vue du transfert des coordonnées à un appareil stéréotactique, l'adaptateur comprenant des supports d'oreilles, un support frontal central et des systèmes indicateurs de latéralité destinés à assurer une fixation reproductible de l'adapta- teur sur la tête du patient. Au cours des examens de la tête d'un patient et d'opérations effectuées dans celle-ci, par exemple lors d'un examen par tomographie assistée par ordinateur ou par résonance magnétique nucléaire, appliqué au cerveau, il est important que la position des structures cérébrales puisse être déterminée à l'aide d'un système de référence qui peut être fixé d'une manière reproductible et de façon répétée dans la même position sur la tête du patient. Ceci peut permettre l'étude pendant un examen répété du changement de configuration ou de position de ces structures ou non, par exemple à la suite d'une croissance d'une tumeur. Il est aussi souhaitable que les coordonnées utilisées en tomographie assistée par ordinateur puissent être transmises à un appareil stéréotactique afin que des mesures chirurgicales (thalamotomie, traitement des tumeurs, implantation d'électrodes, etc.) puissent être exécutées sans examen supplémentaire tel que la pneumo- encéphalographie ou l'angiographie. En outre, il est souhaitable d'irradier stéréotactiquement les structures profondes du cerveau avec un accélérateur linéaire clas- sique, avec guidage par les coordonnées obtenues par examen de résonance magnétique nucléaire et par tomographie assistée par ordinateur. Un adaptateur idéal à cet effet doit avoir les propriétés suivantes. 1. Il ne doit pas être traumatisant (il ne doit pas être fixé au crâne par des vis). 2. Il doit être relativement commode pour le patient, facile à fixer et à détacher. 3. Il doit pouvoir être fixé sur la tête de manière répétée dans la même position. 4. Il doit permettre une détermination précise des coordonnées du cerveau par rapport à l'adapteur. 5. Il doit pouvoir être utilisé avec divers types d'instruments stéréotactiques. 6. Un seul et même adaptateur doit pouvoir être utilisé avec tous les patients. Plusieurs tentatives connues ont porté sur la résolution des problèmes précités et on peut les ranger en trois types principaux. Dans le premier, une étude tomographique assistée par ordinateur est exécutée alors que le patient est fixé dans un appareil stéréotactique. Ce procédé ne correspond qu'à la propriété 4 indiquée pré- cédemment. Un autre procédé, utilisé dans les examens tomographiques assistés par ordinateur, comprend l'utilisa- tion de points de référence osseux dans le crâne et l'uti- lisation des mêmes points de référence pour l'opération stéréotactique. Ce procédé ne nécessite donc aucun appareil- lage du tout mais il est peu précis puisqu'il est rarement possible de trouver les mêmes points de référence dans des images radiographiques assistées par ordinateur et dans des images radiographiques stéréotactiques. Un autre procédé comprend la fixation d'un adaptateur à la tête du patient d'une manière reproduc- tible, et une solution met en oeuvre un masque de matière plastique qui est moulé sur la tête du patient, alors qu'une denture placée dans -la bouche facilite le maintien du masque en position convenable. Ce procédé donne les propriétés 1, 3 et 4, mais il est peu commode pour le patient, il rend très gênante l'opération stéréotactique et il ne donne absolument pas les propriétés 5 et 6. Il existe d'autres procédés et appareils connus qui comprennent la fixation de la tête du patient, au cours d'examens radiographiques, mais ils ne prennent pas en considération la position des structures cérébrales. Des exemples de tels procédés et appareils sont décrits dans le brevet suédois n 131 423 et dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2 532 967, 2 717 314, 2 846 587, 3 154 683, 3 514 606 et 4 256 112. Aucun des appareils re- présentés dans ces brevets ne permet cependant une défini- tion précise des coordonnées du cerveau par rapport à l'adapateur et ils ne peuvent donc pas être utilisés avec des instruments stéréotactiques. L'invention concerne essentiellement un adapta- teur du type décrit dans l'introduction, rendant possible la détermination de la position des structures du cerveau à l'aide d'un système de référence, qui peut être fixé de manière reproductible dans la même position sur la tête d'un patient, de façon répétée. Elle concerne aussi la détermination de la position des stuctures cérébrales à l'aide de trois coordonnées spatiales, par rapport à des structures de référence afin que la définition tridimen- sionnelle de la position de ces structures soit obtenue. L'invention concerne aussi un adaptateur ayant les pro- priétés précitées 1 à 6, réduisant la durée d'un examen de résonance magnétique nucléaire et de tomographie assistée par ordinateur à une valeur minimale et permettant l'utili- sation d'instruments stéréotactiques existant pour le traitement clinique neuro-chirurgical considéré. Elle concerne aussi un adaptateur dont la fabrication est peu coûteuse et facile. Elle concerne aussi l'utilisation d'un même adaptateur lors de l'irradiation stéréotactique externe de cibles intracrâniennes à l'aide d'un accélérateur linéaire classique que dans les examens par résonance magnétique nucléaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une perspective d'un adaptateur selon l'invention; la figure 2a est une coupe du palier du support frontal central, suivant la ligne II-II de-la figure 2b; la figure 2b est une élévation frontale du support frontal central; la figure 2c est une vue en plan du support des figures 2a et 2b; la figure 3 montre comment l'adaptateur de la figure 1 est fixé à une table d'étude tomographique assistée par ordinateur; la figure 4 est une élévation latérale de l'adap- tateur fixé à la table de tomographie assistée par ordina- teur après application sur la tête du patient; la figure 5 montre comment les coordonnées de tomographie assistée par ordinateur sont déterminées sur une image obtenue par ordinateur; la figure 6 est une élévation frontale schématique de la tête du patient, montrant comment les coordonnées de tomographie assistée par ordinateur sont transférées aux images radiographiques stéréotactiques; et la figure 7 est une élévation latérale schéma- tique correspondant à l'élévation frontale de la figure 6. L'adaptateur représenté sur la figure 1 comporte un bâti fixé à la tête du patient par deux supports d'oreil- les et un support frontal central. Les constituants du bâti peuvent être en un matériau convenable ayant une certaine élasticité, par exemple en matière plastique ou en métal léger, de préférence en alliage dur d'aluminium qui est élastique, mais d'autres matériaux peuvent aussi être utilisés. Les supports 10 d'oreilles, en forme d'amande, sont fixés auxbras 12 qui se trouvent en arrière par rapport à la face du patient (figure 4) dans une partie de châssis rectangulaire qui comporte aussi un bras antérieur 14 et un ou plusieurs bras 16 qui relient les bras 12 et 14. Les supports 10 ont de préférence des trous de circulation d'air permettant la diminution de la pression exercée dans l'oreille et la communication avec le patient. La partie de châssis triangulaire 12, 14, 16 a, dans le mode de réalisation représenté, la forme d'un triangle rectangle, le bras postérieur 12 et le bras 16 constituant les plus petits côtés alors que le bras antérieur 14 forme l'hypoténuse. L'angle U des bras 12 et 14 est aigu et il est de préférence compris entre 10 et 30 , avantageusement de l'ordre de 20 . En plus du bras 16 qui relie les bras 12 et 14 et qui est perpendiculaire au bras postérieur 12, un ou plusieurs bras transversaux 18 sont disposés en direction perpendiculaire au bras postérieur 12 et relient les bras 12 et 14, à une distance prédéterminée connue des supports d'oreilles. Un support 20 de palier par lequel passe l'extré- mité fendue de deux bras 22, 24 de support frontal central, est fixé à l'extrémité pointue de la partie de chassis 12- 16. Les extrémités des bras 22, 24 sont sous forme de crémaillères qui sont en prise avec un pignon supporté dans le support 20 de palier et qui peut être commandé de l'extérieur à l'aide d'un bouton 26. La position des bras 22 et 24 réglée à l'aide des boutons 26 peut être bloquée par un bouton 28. L'extrémité des bras 22, 24 sup- portée dans le support 20 a aussi une échelle, par exemple une échelle millimétrique permettant un réglage reproduc- tible des bras. Le support frontal central 30 qui, comme indiqué précédemment, est formée d'une matière plastique ou d'aluminium, a une forme telle qu'il est en appui sur une surface large, contre la partie frontale supérieure du nez. Comme l'indiquent les figures 2a à 2c, le support est fixé aux bras 22, 24 par un raccord, par exemple un axe 32. Une vis 34 de réglage placée au-dessus du raccord 32 permet le rapprochement des bras 22, 24 alors que les supports 10 d'oreilles sont simultanément repoussés dans le conduit auditif lorsque la vis 34 est serrée. Lorsque la vis 34 est serrée, les bras 22, 24 qui sont maintenus l'un dans l'autre par le raccord 32 et qui ont des extrémités imbriquées comme indiqué sur la figure 2c, sont repoussés vers le bas avec le support 30 comme l'indique la partie supérieure de la figure 1. Les bras de support frontal central sont formés d'une matière 2 5 7 160 5 élastique gardant sa forme, et cette disposition permet la détermination d'une pression et d'une position du support 30 et des supports 10 qui soient permanentes mais tolérables par le patient. Comme l'indique la figure 2a, un dispositif de fixation 36 ayant un orifice, destiné à porter l'indicateur frontal 38 de latéralité qui est sous forme d'une tige dont l'extrémité rectiligne ou pliée est en coopération avec le dispositif 36 de fixation, est placé à la face supérieure du support 30, au centre de l'articulation du raccord 32. Le rôle de cette tige 38 est décrit plus en détail dans la suite. Une tige filetée ayant une partie rectangulaire de base réglée dans une fente longitudinale 40 d'une plaque 42 de raccordement est fixée au milieu du bras 16 du châssis triangulaire. De cette manière, le châssis triangulaire peut être réglé le long de la fente 40 et la position de réglage est bloquée par un écrou 44, sous forme d'un bouton, la position de réglage étant fixée de manière que les parties 12, 14 du châssis triangulaire soient sensiblement perpendiculaires à la plaque de rac- cordement et/ou au contact du cuir chevelu du patient. La plaque 42 de raccordement a une échelle permettant la lecture du réglage des parties du chassis triangulaire afin que la position réglée soit indiquée. Un bras fendu 46 dans la fente duquel la tige 38 est disposée et est fixée, est placé au bord supérieur de la plaque 42 de raccordement comme l'indique la figure 1. La plaque 42 a aussi un dispositif 48 de fixation qui est maintenu par une vis 54 de blocage sur un support 50 en forme de cornière qui est lui-même réglable dans une fente, et un bouton 56 coopère avec un autre support 52 en forme de cornière afin que l'adaptateur puisse être bloqué sur une plaque rectan- gulaire portée par la table d'examen tomographique assisté par ordinateur comme décrit plus en détail dans la suite. Un système comprenant des indicateurs de latéra- lité postérieure comprend deux systèmes rectangulaires symétriques formés de fil métallique 58 dont les extrémités sont repliées et peuvent être fixés en un point repéré 7 160 5 prédéterminé des bras postérieurs 12 de support. Dans la partie postérieure du système, un axe d'aluminium est placé de chaque côté sous forme d'un indicateur 58a de latéralité postérieure. Lorsque les indicateurs gauche et droit 58 sont reliés par une bande 60 de caoutchouc passant derrière l'arrière de la tête du patient, les axes d'aluminium sont appuyés contre le cuir chevelu (fi- gures 1, 3, 4). L'adaptateur convient aussi à la définition d'une position des structures cérébrales convenant à un examen par résonance magnétique nucléaire lorsque les bras 12 et 18 de l'adaptateur et les indicateurs 38 et 58a de latéralité sont formés de tubes de matière plastique remplis d'un liquide contenant H+. Comme l'indiquent les figures 3 et 4, l'adapta- teur est introduit sur une plaque 62 placée sur la table d'examen tomographique assisté par ordinateur, à l'aide du support 52. Celui-ci est introduit dans un bras 64 de serrage ayant le bouton 66 de blocage. La fixation de la tête sur la table est assurée à l'aide d'une plaque rectangulaire 62, de préférence de matière plastique telle que le "Plexiglas", ayant une partie de forme cubique en saillie, par exemple formée de matière palstique, avec une cavité dans laquelle l'arrière de la tête du patient peut reposer confortablement. L'adaptateur repré- senté sur la figure 1 est ainsi fixé alors que la tête du patient se trouve sur la plaque 62, sur la table (figure 4), à l'aide d'un système permettant une immobilisation stable. Le but de l'opération n'est pas l'obtention d'une même position par rapport à la table pendant des examens répétés mais plutôt l'immobilisation de la tête pendant l'examen. L'adaptateur décrit précédemment est fixé à la tête du patient de la manière suivante (figures 1 à 4). La vis 34 de réglage du support 30 doit être desser- rée, les bras 22, 24 doivent être dans leur position externe dans les supports 20 et la plaque 42 de raccordement doit être fixée avec du jeu sur les bras 16 des châssis triangulaires, alors que les supports 10 en forme d'amande sont enfoncés dans les conduits auditifs, d'abord d'un côté puis de 1.'autre de la tête. Lorsque les deux supports sont à l'intérieur, la vis 34 de réglage du support est serrée afin que les supports d'oreilles restent fixes à l'intérieur des conduits. Ensuite, le support est repoussé contre le pontet nasal du patient, par rotation simultanée des boutons 26, des deux côtés. Lorsque la vis de réglage 34 a été resserrée et lorsque les boutons ont aussi été serrés, ces derniers sont bloqués par les vis 28. Les parties des châssis triangulaires sont alors réglées jusqu'à ce que la plaque 42 de raccordement soit symétrique par rapport aux bras 16 des parties de châssis et perpendiculaire sensiblement afin que ses bras soient proches du cuir chevelu, des deux côtés. L'adaptateur a alors une position reproductible sur la tête du patient concerné et les valeurs lues sur les quatre échelles, c'est-à- dire sur les deux bras 22, 24 et aux extrémités de la plaque 42, sont enregistrées. Les indicateurs 58 de latéralité postérieure sont serrés symétriquement à un niveau convenable sur les bras 12. La tige ou indica- teur antérieur 38 est alors fixé entre le support 36 et la fente formée dans le dispositif 46 de fixation. Au cours des fixations répétées de l'adaptateur, les indicateurs de latéralité antérieur et postérieur se trouvent ainsi dans la même position reproductible au niveau du cuir chevelu. Ces systèmes indicateurs augmentent encore la stabilité de l'adaptateur et sont utilisés pour l'indication de l'axe médian de l'adaptateur dans la tête afin que les coordonnées z puissent lui être reliées à la fois pendant l'examen tomographique par ordinateur et pendant l'opération. Le patient se trouve alors couché sur la plaque 62, l'arrière de la tête étant dans la cavité du tube 68 et la tête étant tournée de manière que l'ordinateur puisse analyser une tranche tomographique parallèlement aux bras transversaux 18 et ainsi perpendiculairement aux bras 12. L'adaptateur est alors fixé rigidement à la table par les supports 50, 52 et 64. Les coordonnées de tomographie et les coordon- nées de résonance magnétique nucléaire correspondant à la cible voulue T sont mesurées de la manière suivante, en référence à la figure 5 qui représente schématiquement une tranche formée dans la tête du patient parallèlement aux bras transversaux 18 de la figure 4. La distance comprise entre les ombres des bras antérieur 14 et posté- rieur 12 de support indique indirectement la coordonnée y qui est la mieux référencée par rapport au niveau des bras transversaux 18. Ces derniers sont aussi utilisés pour la vérification, c'est-à-dire que l'ensemble du bras doit être visible dans les tranches qui se trouvent au niveau des bras tranversaux 18. Si les bras sont visibles à des niveaux différents du côté gauche ou droit, la différencedoit être prise en considération pour la détermi- nation de la coordonnée y des structures se trouvant à une distance variable de l'axe médian. Plusieurs bras transversaux indiquent qu'il est toujours possible de relier le niveau de la tranche à un bras adjacent si bien que l'exactitude de la détermination de la coordonnée y est accrue. La distance comprise entre la cible T et l'axe 71 reliant les bords frontaux des ombres des bras posté- rieurs 12 (plan passant par les deux oreilles) constitue la coordonnée x. La distance de la cible T à l'axe central 72 obtenue lorsque l'ombre de l'indicateur ou tige de latéralité antérieur 38 est reliée au point médian m de l'axe reliant les ombres des indicateurs postérieur droit et gauche 58a est prise comme coordonnée Z. Lorsque les coordonnées de tomographie assistée par ordinateur sont transmises à un appareil stéréotactique qui est indiqué schématiquement par la référence S sur les figures 6 et 7, l'adaptateur est fixé sur la tête comme décrit précédemment, avec la même lecture sur les quatre échelles que pendant l'examen tomographique précé- dent. Les indicateurs 58 doivent aussi être fixés au même niveau des bras postérieurs 12 que pendant l'examen tomographique. Ensuite, l'appareil stéréotactique est fixé sur la tête du patient, par introduction de vis. Sur la radiographie frontale (antéropostérieure) de la figure 6, les ombres des indicateurs antérieur 38 et postérieur 58a sont visualisées, et la latéralité de la cible par rapport à l'axe médian 72 de l'adaptateur peut ainsi être tracée et projetée sur l'ombre de l'axe z de l'appareil stéréotactique S. Sur la radiographie latérale de la figure 7, les ombres des bras transversal 18, antérieur 14 et postérieur 12 sont représentées et le plan b-b 71 passant par les deux oreilles et le plan de référence de coordonnée y (plan t des bras transversaux) peuvent être tracés. Ensuite, la cible tomographique T est dessinée par rapport aux coordonnées x et y et est projetée sur l'ombre s-s de l'axe x de l'appareil stéréotactique S. A cet égard, on ne décrit pas en détail l'influence du grossissement et de la direction d'irradiation de l'image radiographique sur les mesures de coordonnées purement stéréotactiques. Comme l'indique la desription qui précède, l'adaptateur selon l'invention permet l'obtention d'un système de référence qui peut être fixé d'une manière reproductible dans la même position sur la tête du patient dans des examens tomographiques et de résonance magnétique nucléaire, appliqués au cerveau, et le même système de référence peut aussi être utilisé pour le transfert des coordonnées ainsi déterminées à des images radiographiques stéréotactiques obtenues avec un appareil stéréotactique fixé à la tête du patient, si bien que la cible voulue dans le cerveau peut être atteinte avec une grande précision. Ceci est ainsi effectué à l'aide de trois coordonnées spatiales x, y et z par rapport à des structures déterminées de référence. L'adaptateur a toutes les propriétés indiquées dans l'introduction du présent mémoire et qui sont souhai- tables dans un tel appareil. Il est aussi important que l'adaptateur occupe un espace minimal dans l'appareil stéréotactique afin qu'il puisse être utilisé de manière satisfaisante dans une opération stéréotactique. La descrip- tion montre,que la précision obtenue est excellente. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Adaptateur destiné à déterminer la position des structures cérébrales sur la tête d'un patient à l'aide de coordonnées spatiales obtenues dans des examens tomographiques assistés par ordinateur et de résonance magnétique nucléaire, les coordonnées étant transférées à un appareil stéréotactique, l'adaptateur comprenant des supports d'oreilles (10) portés par un premier bras (12) et un support supplémentaire (30) destiné à assurer la fixation reproductible de l'adaptateur sur la tête du patient, deux parties latérales de chassis étant destinées à être montées de part et d'autre de la tête du patient, caractérisé en ce que l'adaptateur comprend un second bras (14) incliné par rapport au premier bras (12) et formant avec ce premier bras (12) et avec un troisième bras supplé- mentaire (16) une structure triangulaire (12, 14, 16) cons- tituant un chassis latéral, les parties des châssis latéraux placées de part et d'autre de la tête étant reliées par des dispositifs de raccordement (22, 24, 42) qui portent le support supplémentaire (30) et un dispositif indicateur de latéralité (38, 58a) comprenant un indicateur de latéra- lité antérieur (38) et deux indicateursde latéralité posté- rieurs (58a) destinés à déterminer un plan de référence passant par l'axe médian de l'adaptateur. 2. Adaptateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le support supplémentaire (30) est un support frontral central fixé sur le haut du nez, raccordé sous forme articulée à des bras de support (22, 24) qui sont eux-mêmes reliés de façon réglable à une extrémité du chassis latéral triangulaire (12-16). 3. Adaptateur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que, à l'autre extrémité, les chassis latéraux (12, 14, 16) sont reliés de façon réglable par une plaque (42) de raccordement. 4. Adaptateur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les bras (22, 24) de support frontal central sont raccordés aux châssis latéraux (12, 14, 16) par des paliers (20) disposés sur les châssis latéraux, et des crémaillères portées par les bras de support (22, 24) coopèrent avec des pignons (26) placés dans le dispo- sitif à paliers (20), ces bras de support {22, 24) pouvant être bloqués dans les supports de paliers (20) et leur position dans les supports pouvant être lue sur une échelle. 5. Adaptateur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que les bras de support (22, 24) du support frontal central sont reliés par un palier (32) qui, par l'intermédiaire d'une vis de réglage (34) donne un effet de levier avec appui sur les bras de support (22, 24) qui sont formés d'un matériau dur et relativement élastique, cet effet repoussant aussi les châssis latéraux (12-16) l'un vers l'autre afin que les supports (10) d'oreilles soient enfoncés dans les conduits auditifs du patient. 6. Adaptateur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif indica- teur de latéralité comprend un indicateur allongé de laté- ralité antérieure (38) fixé entre le support frontal central (30) et un dispositif de fixation (46) sur la plaque de raccordement (42), et deux indicateurs de latéra- lité postérieure (58a) qui sont disposes sous forme articu- lée sur le premier bras (12) des châssis latéraux, un dispositif (60) repoussant les indicateurs de latéralité postérieure (58a) contre la tête du patient. 7. Adaptateur selon la revendication 6, caracté- risé en ce que les indicateurs de latéralité postérieure sont portés, au niveau du bras postérieur (12) par des bras (58) ayant des crochets, et le dispositif (60) destiné à repousser les indicateurs contre la tête du patient comprend des bandes élastiques qui relient les indicateurs de latéralité postérieure (58a). 8. Adaptateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (48, , 52) de fixation à une table d'examen tomographique assisté par ordinateur ou analogue. 9. Adaptateur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les châssis latéraux (12, 14, 16) sont sous forme de triangles rec- tangles, le premier bras (12) et le troisième bras (16) formant les petits côtés et le second bras (14) formant l'hypoténuse. 10. Adaptateur selon la revendication 9, caracté- risé en ce qu'il comporte un ou plusieurs bras transversaux (18) parallèles au troisième bras (16) et placés à une distance connue du support d'oreilles (10). 11. Adaptateur selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que l'angle aigu formé par les chassis latéraux triangulaires (12, 14, 16) est compris entre 10 et 30 et est de préférence de 20 . 12. Adaptateur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'indicateur de latéralité antérieure (38), les indicateursde latéralité postérieure (58a), les premiers bras (12) et les bras tansversaux (18) sont formés de tubes remplis d'un liquide émettant un signal de résonance magnétique nucléaire pendant un examen par résonance magnétique nucléaire.