Brevet FR2576774A1 — publié le 19860808

La présente invention a pour objet un dispositif de positionnement tridimensionnel de deux parties d'un ou de deux os longs les unes vis-a-vis des autres et plus largement un dispositif de positionnement tridimensionnel de deux pièces quelconque l'une vis-à-vis de l'autre. La présente invention a en particulier pour objet un dispositif de simulation des positions respectives dans l'espace de deux pièces quelconques, permettant le rEgla- ge du dispositif de positionnement tridimensionnel selon l'invention. On pratique en chirurgie osseuse une méthsds dont l'initiateur a Et8, il y a quelques décennies, le médecin soviétique Illizarov-, qui consiste à fracturer un os mal forum6, accidentellement ou csagenitalement, pour ensuite lui imprimer une configuration souhaitée en utilisant les propriétés de croissance des tissus osseux. Cette méthode permet ainsi d'allonger un os, de le cintrer ou de le décintrer, de lui faire subir une torsion longitudinale, etc.La mise en oeuvre de cette méthode nécessite un dispositif grâce auquel on puisse modifier les positions relatives de deux parties d'os dans une, deux ou trois dimensions.Etant donné la vitesse de croissance des os (jusqu'à huit dixièmesde millimètre par jour ), ce dispositif doit pouvoir être réglé quasi-quotidiennement et, par conséquent, facilement. En outre, comme il doit étre porté par l'usager pendant un laps de temps assez long et qu'il ne doit pas trop entraver ses mouvements (pour le bon détoulement de l'opération, le patient doit pouvoir se servir de son membre soigné, en particulier marcher, si ce membre est une jambe) il doit être peu encombrant et léger. La présente invention a pour objet un dispositif, qu'on appellera "fixateur externe", satisfaisant à ces impératifs. Et comme un tel dispositif n'est utilisable que si on peut, sur les instructions du chirurgien qui dirige l'opération, en modifier le réglage fréquemment et facilement,on prévoit en outre un dispositif de simulation des positions respectives dans l'espace de deux pièces qui permette d'obtenir, en lecture directe, toutes les indications nécessaires au réglage du fixateur externe pour le positionnement de deux parties d'os dans une configuration précise. Selon l'invention, un dispositif de positionnement tridimensionnel comporte deux parties, comprenant chacune un moyen de préhension des pièces à positionner, reliées par des jambes de force de longueur réglable, non parallèles et dont les extrémités sont disposées respectivement sur deux circonférences et sont articulées auxdites parties. Selon une caractéristique de l'invention, chacune des parties du dispositif comporte un ou deux anneaux,situés dans des plans parallèles, leur centre appartenant à une droite perpendiculaire à ces plans, et reliés par des tiges. Selon une autre caractéristique de l'invention, les jambes de force sont en nombre pair et forment deux à deux les deux cotés d'un triangle dont le troisième est la corde d'un arc de l'une des circonférences. Avantageusement, les jambes de force sont au non'bre de six. Selon l'invention, un dispositif de simulation des positions respectives dans l'espace de deux pièces quelconques comporte deux platines reliées par des réglet- tes de longueur réglable dont les extrémités sont dispo sées respectivement sur deux circonférences et sont articulées aux platines; deux tiges pouvant pivoter l'une par rapport à autre autour de leur axe longitudinal, l'une de ces tiges éatnt fixée sur l'une des platines et lui étant perpendiculaire, l'autre de ces tiges pouvant coulisser dans un trou percé dans l'autre des platines perpendiculairement à ses surfaces et comportant deux parties pouvant pivoter autour dg un axe diamétral. Selon une caractéristique de l'invention, cette seconde tige comporte une règle graduée longitudinale et, au niveau de l#articulation de ses deux parties, un cadran gradué. Selon une autre caractéristique de ltinvention, les réglettes comportent chacune un vernier. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective schémati- que du fixateur externe selon 19 invention que l'on a re prdsentE maintenant en vis-à-vis les deux moitiés d'un os; La figure 2 est une vue en SlSvation partielle du fixateur externe selon l'invention;; La figure 3 est une vue de dessus partielle du fixateur externe de la figure 2, La -figure 4 est une vue en élévation de la concavité d'un demi-anneau du fixateur externe des figu res 2 et 3s La figure 5 est une vue- en coupe selon un plan radial (ligne A-A) du dem nneau de la figure 4; et La figure 6 est une vue en perspective schéma tique du dispositif de simulation des positions respectives dans l'espace de deux pièces quelconques. Sur les figures 1, 2 et 3 on voit qu'un fixa teur externe se compose essentiellement de deux parties 1, 2 identiques reliées rigidement entre elles par plu sieurs jambes de force 3 de longueur réglable. Les parties 1, 2 comportent chacune deux anneaux 4,5 reliés rigidement par des tiges 6. Les anneaux 4, 5 sont constitués de deux demi-anneaux 8 identiques, assujettis l'un à l'autre par des moyens de fixation permettant de les désolidariser à volonté* Chaque demi-anneau peut,comme il apparat t sur les figures 4 et 5, autre muni à ses extrémités d'une patte 9 percée d'un trou 10 au moyen de laquelle il sera couplé à un demi-anneau correspondant par un boulon et un écrou. Il comporte en outre avantageusement une gorge ll radiale le scindant en deux parties symétriques sur environ les neuf dixièmes de sa circonférence et permettant de lui assujettir divers moyens de support qu'on pourra déplia cerselon les besoins. Chaque anneau 4, 5 porte en effet Ses supports 7 de tige (au nombre de quatre sur la figu re) grace auxquels on peut régler la hauteur desdites ti es, c1est-à-dire la distance séparant les deux anneaux 4, 5 Les anneaux extérieurs 4 portent en outre plusieurs pinces à broche 12 (avantageusement quatre) à peu près diamétralement opposes dans lesquelles sont maintenues les extrémités de broches 13. Ces broches 13, au nombre minimal de deux, sont destinées à traverser le ou les os -de part en part. Elles sont situées dans des plans super posés et font des angles dFtermin.ant des secteurs à peu près égaux. Les anneaux intérieurs 5, outre les supports 7 de tiges correspondant à ceux portés par les anneaux extérieurs 4, portent des supports 14 pour jambes' de force 3. Chaque support 14 peut maintenir deux Jambes de force 3. A cet effet, il comporte deux rotules 15 destinées au logement de tatas sphériques 16 portées par les extré- mités des jambes de force 3. Les rotules 15 sont orientables et peuvent #tre bloquées dans une positon déteminée.De N rye des supports 14 fixés sur chaque amwau intérieur 5 est dbiz deux fois moindre que celui des jambes de force 3. Les supports 14 divisent les anneaux 5 en arcs égaux. Le fixateur repré- senté sur les figures 1,2 et 3 comporte six jambes de force 3 et ses anneaux intérieurs 5 sont donc munis de trois supports 14 disposés à 120 l'un de l'autre. La structure des parties 1, 2 résultant de l'assemblage des deux anneaux 4, 5 par les tiges 6 telle qu'el: a été décrite plus haut est à la fois rigide et légère. Dans un autre mode de réalisation de l'invention (non représenté sur les figures) on prévoit des parties 1, 2 ne comportant qu'un anneau portant à la fois les pinces à broche 12 et les supports 14 pour jambes de force 3. Les jambes de force 3 relient-les anneaux 5 et les assujettissent. Elle sont en nombre pair (avantageusement six) et forment deux à deux les deux côtés d'un triangle dont le troisième caté est la corde d'un arc d'anneau 5. Elles comportent une tête sphérique 16 à chacune de-leurs extrémités susceptibles de pivoter dans les rotules 15 des supports 14. Leur longueur est réglable soit manuellement, au moyen d'une molette 17 actionnant un mécanisme à cliquet connu en soi, soit au moyen d'un moteur électrique.La disposition angulaire de ces jambes de force 3 entre les anneaux 5, leur possible pivotement au niveau des supports 14 et leur possible variation de longueur permettent, par une modification appropriée de la longueur desdites jambes de force, de déplacer les parties 1 et 2 9une par rapport à l'autre dans toutes les directions et, par conséquent, les moitiés ou les fragments d'os qui leur sont assujet tisb Naturellement,plus la distance séparant les points d'assujettissement des moitiés d'os à chacune des parties 1 et 2 sera grande, moins la variation de longueur qu'on devra imposer aux jambes de force 3, pour un déplacement égal-, sera importante. Les dimensions du fixateur externe décrit cidessus dépendent du membre sur lequel le dispositif sera placé.On#a vu plus haut que la hauteur des tiges 6, c'est-a-dire la distance séparant les anneaux 4 et 5 était réglable.On prévoit aussi d'utiliser des jambes de force de caractéristiques mécaniques (résistance à la flexion etc.) et de débattement maximal (différence entre les deux longueurs limites) différents selon la destination du fixateur externe. Enfin, on choisit le diamètre intérieur des anneaux 4, 5 de façon que soit ménagé entre lesdits anneaux et le membre qu'ils entourent une distance de quelques centimètres. En ce qui concerne les matériaux utilisés pour réaliser les divers éléments du fixateur externe, ils sont choisis selon des critères de tenue mécanique, de légèreté et de neutralité vis-à-vis des tissus vivants. Avantageusement, les anneaux 4, 5 et les tiges 6 sont en fibre de carbone; les supports 7 de tiges, les supports 14 de jambes de force, les pinces 12 a broche en acier inoxydable; les jambes de force 3 en alliage d'aluminium (du type AG3, par exemple) et en acier inoxydable. Lorsque le fixateur externe a été mis en place sur le membre d'un patient, et que le chirurgien qui dirige l'opération a déterminé la nature (allongement, flexion, rotation) et la fréquence des déplacements à imprimer aux parties de l'os ou des os concerné(s), il reste à fixer les longueurs des jambes de force qui permettront d'obtenir ces déplacements. On peut naturellement faire faire ce travail à un ordinateur. Solution satisfaisante sur le plan technique, mais onéreuse et qui fait du fixateur externe un dispositif peu souple d'emploi C'est pourquoi on prévoit selon l'invention un dispositif de simulation des positions respectives dans l'espace de deux pièces qui permette d'obtenir, en lecture directe, les données nécessaires au réglage du fixateur externe décrit plus haut. Comme on peut le voir sur la figure 6, le dispositif de simulation ou "simulateur" selon l'invention comporte deux platines circulaires 21, 22 (correspondant aux parties 1 et 2 du fixateur). La platine 21 comporte un trou cylindrique en son centre, destiné au passage d'une tige 23 cylindrique, de même diamètre.Une portion de cylindre surmonté éventuellement d'une collerette 24 et percé en son centre d'un trou de mEme diamètre que le précédent est fixé au centre de la platine 21, sur sa surface supérieure. La collerette 24 est percée radialement d'un trou taraudé qui reçoit une vis à t#te moletée 25, permettant de bloquer la tige 23. La tige 23 comporte deux parties articulées autour d'un axe 26 diamétral Au centre de la platine 22 est fixée perpendiculairement une tige 27 de même diamètre gBe la tige 23 avec laquelle elle coopère : la tige 23 porte un téton 28 cylindrique qui pénètre dans un trou cylindrique de meme diamètre pratiqué dans l'extr6- mité libre de la tige 27 De la sorte la tige 23 et la tige 27 peuvent pivoter l'une part rapport a l'autre autour de leur axe longitudinal.Les tiges 23 et 27 compor- tent chacune à leurs extrémités placées en vis-à-vis un disque 29, 30 sur la circonférence duquel sont portés des repères et des graduations permettant de mesurer leur déplacement relatif en rotation. De même, lçarticu- lation 26 est munie d'un cadran gradué 31 pour la mesure de l'angle des deux parties de ra tige 23, laquelle com- porte en outre une règle gradue 32 longitudinale pour repérer la position de la platine 21. Les platines 21, 22 sont reliées par des ré- glettes 33, en nombre pair (six sur la figure), formant deux à deux, comportant à leurs extrémités une tête sphérique 34 articulée dans un support 35 fixé sur lesdites platines. Les supports 35 sont disposés d la périphérie des platines 21, 22, à intervalles réguliers. Ainsi, lorsque les réglettes 33 sont au nombre de six, ces supports sont trois et sont disposés à 1200 les uns des autres. Les réglettes 33 correspondent aux jambes de force 3 du-fixateur externe. Leur longueur est réglable. Chacune comporte deux parties se recouvrant partiellement et pouvant glisser l'une sur l'autre longitudinalement, et un vernier 35 gradué de façon qu'on ait directement la mesure de leur longueur. On peut bloquer les deux parties des réglettes 33 l'une sur l'autre grace à une molette 36. Le simulateur selon l'invention est utilisé de la façon su-ivante. On desserre toutes les molettes 36 et on positionne les tiges 23, 27 et la tige 23 et la plati- ne 21 les unes par rapport aux autres dans la situation ot se trouvent initialement les parties de l'os sur lequel on veut intervenir. On relève sur les verniers 35 la longueur des réglettes 33. Ensuite, on positionne les tiges 23, 27 et la tige 23 et la platine 21 les unes par rapport aux autres selon les indications d'allongement, de flexionwde rotation données par le chirurgien. On relè- ve sur les verniers 35 la longueur des réglettes 33. A partir des deux suries de longueurs ainsi obtenues on peut calculer les variations de longueur qu'il faut imprimer à intervalles donnés à chacune des jambes de force 3 du fixateur externe mis en place sur l'os d'un patient, pour faire passer ledit os de sa configuration initiale à la configuration soua#aitée. Avantageusement, si les jambes de force sont #quîpés du mécanisme à com- mande manuelle évoqué plus haut, on établira une correspondance entre chacune de ces variations et un nombre de tours à faire faire aux molettes 17 dans le sens des aiguilles d'une montre ou en sens inverse La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'autre décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparattront a l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de positionnement tridimensionnel de deux pièces quelconques, caractérisé en ce qu'il comporte deux parties (1, 2), comprenant chacune un moyen de préhension (12, 13) des pièces à positionner, reliées par des jambes de force (3) de longueur réglable, non parallèles et dont les extrémités sont disposées respectivement sur deux circonférences (5) et sont articulées aux parties (1,2). 2 - Dispositif selon la revendication l,caractérisé en ce que les jambes de force (3) sont en nombre pair et forment deux à deux les deux côtés d'un triangle dont le troisième est la corde d'un arc de l'une des circonférences (5). 3 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les jambes de force (3) sont au nombre de six. 4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties (1, 2) comportent un anneau. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les parties (1, 2) comportent deux anneaux (4, 5) situés dans des plans parallèles, leur centre appartenant à une droite perpendiculaire à ces plans, et reliés l'un à l'autre par des tiges (6). 6 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau unique ou les anneaux (4, 5) de chaque partie (1,2) comportent deux demi-anneaux (8). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque demi-anneau (8) comporte une patte (9) percée d'un trou (10) à ses extrémités et une gorge (11) radiale le scindant en deux parties sur environ les neuf dixièmes de sa circonférence 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau unique ou l'anneau intérieur (5) de chaque partie (1,2) porte des supports (14) de jambes de force (3) déplaçables et comportant deux rotules (15). 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les rotules 15 peuvent autre orientées et bloquées dans une position déterminée. 10 = Dispositif selon l'une des revendications précédentes,caractérisé en ce que chaque jambe de force (3) comporte une tête sphérique (16 > pour coopérer avec les rotules (15). 11 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque jambe de force (3) comporte un mécanisme à cliquet actionné manuellement par une molette (17) pour le réglage de sa longueur. 12 - Dispositif selon ne des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque Jambe de force (3) comporte un mécanisme actionné par un moteur élec- trique pour le réglage de sa longueur 13 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes,où les pinces à positionner sont des fragments d'os , caractérisé en ce que les moyens de préhension sont des broches (13). 14 - Dispositif selon la revendication 13, ca- ractérisé en ce que l'anneau ou l'anneau extérieur (4) de chaque partie (1, 2) porte des pinces (12) à broches déplaçables. 15 = Dispositif selon la revendication 13 carac têrisé en ce que les anneaux (4 5 > sont en fibre de carbone 16 - Dispositif selon la revendication 13, ca ractérisé en ce que les tiges (6) sont en fibre de carbone. 17 ~ Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les broches (13) sont en acier inoxyda- ble. 18 - Dispositif de simulation des positions respectives dans l'espace de deux pièces quelconques, caractérisé en ce qu'il comporte deux platines (21, 223 reliées par des réglettes (33) de longueur réglable dont les extrémités sont disposées respectivement sur deux circonférences et sont articulées aux platines (21, 22); deux tiges (23, 278 pouvant pivoter lune par rapport à l'autre autour de leur axe longitudinal, l'une de ces tiges (27) étant fixée sur l'une des platines et lui étant perpendiculaire, l'autre de ces tiges (23) pouvant coulis ser dans un trou percé dans l'autre des platines perpendiculairement à ses surfaces et comportant deux parties pouvant pivoter autour d'un axe diamétral (26). 19 - Dispositif selon la revendication r8, caractérisé en ce que la platine (21) comporte un moyen de blocage (24, 25) de la tige 23. 20 - Dispositif selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que chaque réglette (33) comporte un vernier (35). 21 - Dispositif selon l'une des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que la tige (23) comporte une règle graduée ( longitudinale. 22 - Dispositif selon l'une des revendications 18 à 21, caractérisé en ce que la tige (23) comporte, au niveau de l'articulation de ses deux parties autour de l'axe (26), un cadran gradué (31). 23 - Dispositif selon l'une des revendications 18 à 22, caractérisé en ce que la tige (23) et la tige (27) comportent chacune à leurs extrémités situées en regard l'une de l'autre un disque gradué sur sa circonférence.