Brevet FR2660732A1 — publié le 19911011

Bras à extrémité translatable et appareil de traitement thérapeu- tique, en comportant application. La présente invention concerne essentiellement un bras à extrémité translatable ainsi qu'un appareil de traitement thérapeu- tique, en comportant application. Il est connu par le document FR-A-2 502 485 un appareil d'exploration à sonde pour le diagnostic par ultrasons, comprenant un bras essentiellement rigide ayant deux extrémités, une première extrémité articulée relativement à un bâti support par au moins un axe d'articulation, et de préférence par au moins deux axes d'arti- culation, et une deuxième extrémité comprenant deux axes d'articu- lation perpendiculaires supportant un deuxième bras à l'extrémité libre duquel il est prévu un élément support d'une sonde d'explora- tion. La sonde d'exploration montée sur ce bras ne peut pas être translatée à l'extrémité du bras, ce qui constitue un inconvé- nient dans le cadre de certaines applications thérapeutiques, en particulier dans le cas d'exploration médicale, notamment par la voie endorectale. On connaît aussi par le document FR-A-2 598 073 du même déposant un dispositif de positionnement dans l'espace d'une sonde d'exploration occupant un volume limité Le dispositif de position- nement est particulièrement adapté pour le repérage de lithiase dans le cadre de la lithotritie. Cependant, ce dispositif ne prévoit pas la possibilité de translater la sonde d'exploration, ce qui limite son application dans le cadre thérapeutique, notamment pour l'exploration par voie endorectale. La présente invention a pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'un dispositif de positionnement dans l'espace d'un instrument, permettant un mouve- ment de translation de cet instrument. La présente invention a également pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'un dispo- sitif de positionnement dans l'espace d'un instrument, offrant un maximum de liberté de positionnement dans l'espace de cet instru- ment, d'une conception simple, de fabrication aisée, et relative- ment peu coûteuse à l'échelle industrielle. La présente invention a encore pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'un dispo- sitif de positionnement dans l'espace d'un instrument comprenant une sonde de repérage permettant de réaliser des repérages écho- graphiques, en particulier par la voie endorectale d'une manière extrêmement simple, efficace et fiable. Ces problèmes techniques sont résolus pour la première fois simultanément par la présente invention. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention fournit un dispositif de positionnement dans l'espace d'un instru- ment, comprenant au moins un bras essentiellement rigide ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité étant articulée relativement à un bâti support par au moins un axe d'articulation, et ledit instrument étant monté sur un élément sup- port relié à la deuxième extrémité du bras par au moins un axe d'articulation, caractérisé en ce que l'élément support de l'ins- trument comprend un dispositif de translation permettant de réa- liser une translation de l'instrument par rapport à la deuxième extrémité du bras. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif de translation précité comprend un élément fixe soli- daire de l'articulation de la deuxième extrémité du bras par un organe de liaison, et un élément mobile déplaçable en translation relativement à l'élément fixe, supportant ledit instrument; ou inversement. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avan- tageux de l'invention, l'élément mobile du dispositif de transla- tion comprend des moyens de mise en rotation de l'instrument, per- mettant un mouvement de rotation de l'instrument. Selon une caractéristique particulière de l'invention, les moyens de mise en rotation précités comprennent un organe de débrayage permettant une mise en rotation manuelle de l'instrument. Selon une autre caractéristique avantageuse du dispositif selon l'invention, l'élément mobile précité a une forme en L dont une branche se déplace en translation relativement à l'élément fixe du dispositif de translation, et dont l'autre branche supporte l'instrument, avantageusement de manière rotative. Selon un mode de réalisation préféré du dispositif de positionnement selon l'invention, au moins une articulation, de préférence toutes les articulations, sont des articulations de type rotule. Selon un mode de réalisation avantageux, l'articulation de type rotule à la deuxième extrémité du bras précitée est de type inversé, de sorte que le bras est solidarisé à sa première extrémité et à sa deuxième extrémité à la partie interne, habituel- lement mobile, de l'articulation de type rotule. Selon encore un autre mode de réalisation avantageux, le dispositif de positionnement est caractérisé en ce qu'il comprend deux bras articulés entre eux par au moins une articulation à rotule, ainsi qu'à chacune de ses extrémités libres, soit au total trois articulations de type rotule. Selon une autre caractéristique particulièrement préférée de l'invention, au moins certains des éléments fixes des articula- tions type rotule ont leur axe de symétrie formant un angle d'inclinaison aigu relativement à l'axe général du bras Cet angle d'inclinaison est avantageusement compris entre 20 et 65 , de pré- férence entre 35 et 60 , encore de préférence d'environ 55 . Selon une autre caractéristique avantageuse de l'inven- tion, l'angle d'inclinaison entre l'élément dit fixe de la dernière articulation de type rotule à la deuxième extrémité du bras et l'organe de liaison à l'élément fixe du dispositif de translation est différent de celui des autres articulations de type rotule. Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne aussi un appareil de traitement thérapeutique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de positionnement dans l'espace d'un instrument, tel que précédemment défini. Selon un mode de réalisation avantageux de cet appareil de traitement thérapeutique, l'instrument précité est un instrument de visualisation, en particulier une sonde échographique, de pré- férence de type rectal, permettant une exploration endorectale, avantageusement pour l'exploration de la prostate par voie endo- rectale. On comprend ainsi que l'on obtient tous les avantages techniques déterminants précédemment mentionnés, en permettant ainsi notamment de réaliser une translation d'un instrument sup- porté par le dispositif de positionnement, tout en maintenant des degré de liberté maximum pour permettre un positionnement de l'ins- trument dans n'importe quelle position dans l'espace. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront clairement à la lumière de la description expli- cative qui va suivre faite en référence aux figures annexées repré- sentant un mode de réalisation actuellement préféré du dispositif de positionnement selon l'invention, donné simplement à titre d'illustration et qui ne saurait donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les dessins: la figure 1 est une vue schématique en perspective des parties essentielles du dispositif de positionnement dans l'espace d'un instrument, tel qu'une sonde d'exploration, en particulier de type échographique, selon un mode de réalisation actuellement pré- féré de l'invention, pouvant être utilisée dans un appareil de traitement thérapeutique, en particulier pour un traitement par hyperthermie, notamment de la prostate; la figure 2 est une vue en coupe partielle transversale longitudinale montrant les articulations de type rotule du dispo- sitif de positionnement représenté à la figure 1, le dispositif de translation étant enlevé; la figure 3 est une vue de dessus représentant le dis- positif de translation dans deux positions de translation diffé- rentes montrant le déplacement par translation de l'instrument sup- porté par le dispositif; la figure 4 représente une vue en coupe de détails agrandis d'une articulation de type rotule selon l'invention; la figure 5 représente une vue en coupe selon la ligne de trace V-V de la figure 1; et la figure 6 représente une vue en coupe selon la ligne de trace VI-VI de la figure 1. En référence plus particulièrement aux figures 1 à 3, on a représenté un dispositif de positionnement dans l'espace selon l'invention, représenté par le numéro de référence général 10 per- mettant le positionnement dans l'espace d'un instrument 12, par exemple une sonde d'exploration, en particulier de type échogra- phique Le dispositif de positionnement 10 comprend un bras 14 essentiellement rigide ayant une première extrémité 14 a, et une deuxième extrémité 14 b La première extrémité 14 a est articulée relativement à un bâti support 16 par au moins un axe d'articula- tion 18, 20, de préférence au moins deux axes d'articulation ( 18, 20) Par ailleurs, l'instrument 12 est monté sur un élément support 22 relié à la deuxième extrémité 14 b du bras 14 par au moins un axe d'articulation 24. Selon la présente invention, ce dispositif de positionne- ment est caractérisé en ce que l'élément support 22 de l'instrument 12 comprend un dispositif de translation 26 qui est représenté en détail dans la coupe de la figure 5, permettant de réaliser une translation de l'instrument 12 par rapport à la deuxième extrémité 14 b du bras 14. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, ce dispositif de translation 26 comprend un élément fixe 28 soli- daire de l'articulation 24 de la deuxième extrémité 14 b du bras 14 par un organe de liaison 29 et un élément mobile 30, déplaçable en translation relativement à l'élément fixe 28, l'élément mobile 30 supportant l'instrument 12 (voir figure 5). L'élément mobile 30 peut être déplacé en translation relativement à l'élément fixe 28 par tout système mécanique bien connu à l'homme de l'art Par exemple, il peut s'agir d'un système à crémaillère 90 engrenant avec une roue dentée 92 d'un moteur d'entraînement 94 monté sur une pièce support 100, par exemple en U faisant partie de l'élément fixe 28 Cette pièce support 100 sup- porte, par exemple, également des galets 98 disposés de part et d'autre d'un rail de guidage 96 solidaire de l'élément mobile 30, afin d'assurer un guidage précis du déplacement en translation de l'élément mobile 30. Il peut également être prévu un moyen de mesure de trans- lation 104, pour la mesure de la valeur de la translation de l'éLé- ment mobile 30 Ce moyen de mesure de translation peut, par exemple, comprendre un codeur de type potentiomètre 106 bien connu à l'homme de l'art. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément mobile 30 comprend des moyens 32, que l'on voit mieux à la figure 6, de mise en rotation de l'instrument 12 représenté en trait fantôme. Ces moyens de mise en rotation 32 peuvent, par exemple, comprendre un moteur d'entraînement en rotation 34 par un système de roue dentée 36 coopérant avec un élément d'entraînement 38 tel qu'une courroie crantée, entraînant en rotation une roue dentée 40 comportant un orifice central 42 coaxial à la roue 40 à l'intérieur duquel est inséré l'instrument 12, par exemple un instrument de visualisation, en particulier une sonde d'exploration, en particu- lier une sonde d'exploration échographique de type ultrasonique. Les moyens de mise en rotation 32 peuvent comprendre un organe de débrayage permettant une mise en rotation manuelle de l'instrument 12 Ici, cet organe de débrayage est tout simplement constitué par le système d'entraînement par courroie crantée 38 combinée au moteur 34 On comprend en effet que lors d'une mise en rotation manuelle de la sonde 12, cette mise en rotation manuelle réalise un entraînement en rotation de la roue 40 supportant l'ins- trument 12, de la courroie 38 et de la roue d'entraînement 36 du moteur 34 de manière tout à fait libre. Selon encore un autre mode de réalisation particulière- ment avantageux du dispositif selon l'invention, celui-ci comprend un moyen de mesure de rotation 50, pour la mesure de la valeur du déplacement en rotation des moyens 32, en particulier la roue 40. Ce moyen de mesure 50 peut, par exemple, comprendre un potentio- mètre 52 pourvu d'une roue dentée 54 engrenant également avec une roue dentée 36 asolidaire de la roue 36 du moteur 34, ce qui permet de calculer la valeur du déplacement en rotation de la roue 40, donc de l'instrument 12, à partir du nombre de tours de rotation de la roue 54, comme cela est bien connu à l'homme de l'art. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avan- tageux de l'invention, l'élément mobile 30 a une forme en L, comme clairement visible à la figure 1 et à la figure 6 dont une branche a se déplace en translation relativement à l'élément fixe 28 et l'autre branche 30 b supporte l'instrument 12 Cette autre branche b, en raison de la forme en L, est sensiblement perpendiculaire à la branche 30 a Cette autre branche 30 b comprend un orifice tra- versant 31 d'axe sensiblement perpendiculaire à cette autre branche b, donc sensiblement parallèle à la branche 30 a, dans lequel l'orifice 31 est monté de manière coaxiale à la roue dentée 40 et l'instrument 12 On comprend ainsi que l'axe de rotation de l'ins- trument 12 est parallèle à la branche 30 a, ce qui constitue une caractéristique structurelle avantageuse de l'invention. Selon un autre mode de réalisation actuellement préféré du dispositif de positionnement selon l'invention, au moins certaines des articulations 18, 20, 24 sont de type à rotule Ici, toutes les articulations 18, 20 et 24 sont de type à rotule. Selon un mode de réalisation particulier, tel que repré- senté, l'articulation 24 de la deuxième extrémité 14 b du bras 14 est de type inverse par rapport à l'articulation 18 de la première extrémité 14 a du bras Dans le mode de réalisation préféré o les articulations 18, 20 et 24 sont de type rotule, ces articulations comprennent respectivement un élément fixe ou berceau, respective- ment 18 a, 20 a, 24 a, essentiellement sphérique tronqué, et un élé- ment mobile essentiellement sphérique respectivement 18 b, 20 b et 24 b, l'élément 24 b étant clairement visible à la figure 2. L'articulation 24 de la deuxième extrémité 14 b du bras 14 étant inversée, l'élément dit fixe 24 a supporte l'élément fixe 28 du dispositif de translation 22 auquel il est solidarisé par un élément de liaison 60. Selon une autre caractéristique particulièrement avanta- geuse de l'invention, les articulations de type rotule 18, 20, 24 sont conçues de telle façon que l'organe de liaison tel que 60, 62, 64 de chaque élément fixe respectivement 24 a, 28 a, 20 a forme un angle d'inclinaison aigu î par rapport à l'axe de symétrie de l'élément fixe Cet angle d'inclinaison a peut être différent pour l'axe d'articulation 24 de la deuxième extrémité 14 b du bras 14. Avantageusement, cet angle d'inclinaison a est compris entre 20 et 65 , encore de préférence entre 35 et 650 Un angle d'inclinaison particulièrement préféré est d'environ 55 , comme représenté. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'inven- tion, il est prévu un deuxième bras 15, le dispositif de position- nement comprenant alors au total au minimum trois articulations 18, , 24, comme représenté La première extrémité 15 a du deuxième bras 15 peut être reliée à l'articulation 20 et la deuxième extré- mité 15 b à l'articulation 18 commune avec le premier bras 14. Grâce à cette structure, on obtient un dispositif de positionnement particulièrement simple, permettant un maximum de degré de liberté et dont l'instrument 12 est monté déplaçable grâce au dispositif de déplacement 22. Par ailleurs, il peut également être prévu des moyens 80 de blocage en position des articulations 18, 20, 24 Ces moyens de blocage 80 réalisent un blocage provisoire par déplacement relatif des éléments mobiles et fixes des articulations et sont en parti- culier de type pneumatique ou hydraulique Les moyens de blocage 80 constituent une invention indépendante du dispositif de positionne- ment et sont revendiqués en eux-mêmes. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, ces moyens de blocage 80 comprennent au moins un passage interne continu 82 a à 82 i, permettant le passage à l'intérieur du disposi- tif de positionnement 10 d'un fluide pneumatique ou hydraulique de mise sous pression, lors de l'activation du blocage, les bras 14 et étant alors formés par des tubes Le fluide pneumatique ou hydraulique est naturellement amené par des moyens d'amenée clas- siques (non représentés). Ces moyens d'amenée réalisent de préférence une amenée du fluide pneumatique ou hydraulique sous pression 102, de préférence comprise entre 4 et 7 bar. IL peut avantageusement être prévu vers l'extrémité libre de chaque éLément fixe 18 a, 20 a, 24 a de chaque articulation 18, 20, 24 un joint d'étanchéité 84, assurant simultanément un frottement entre les éléments fixes et mobiles des articulations. Pour ce faire, le joint d'étanchéité 84 peut être réalisé en un matériau de nature différente de celui de l'élément mobile de l'articulation pour augmenter le frottement Par exemple, ce joint d'étanchéité 84 est réalisé en PVC, tandis que l'élément mobile tel que 18 a, 20 a, 24 b est réalisé en une matière plastique telle qu'un acétal, par exemple du polyoxyméthylène (POM). On conçoit ainsi que la structure complète, telle que représentée aux figures 1 à 6, fait partie intégrante de l'inven- tion et fait donc partie intégrante de la présente description. L'invention comprend naturellement tous les moyens cons- tituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons. Cette structure permet de bloquer simultanément les rotules, ce qui est très pratique et assure un positionnement précis de l'instrument 12. REVENDICATIONS 1 Dispositif de positionnement dans l'espace d'un ins- trument ( 12), comprenant au moins un bras ( 14) essentiellement rigide ayant une première extrémité ( 14 a) et une deuxième extrémité ( 14 b), la première extrémité ( 14 a) étant articulée relativement à un bâti support ( 16) par au moins un axe d'articulation ( 18, 20), et ledit instrument ( 12) étant monté sur un élément support ( 22) relié à la deuxième extrémité ( 14 b) du bras ( 14) par au moins un axe d'articulation ( 24), caractérisé en ce que l'élément support ( 22) de l'instrument ( 12) comprend un dispositif de translation ( 26) permettant de réaliser une translation de l'instrument ( 12) par rapport à la deuxième extrémité ( 14 b) du bras ( 14). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de translation ( 26) comprend un élément fixe ( 28) solidaire de l'articulation ( 24) de la deuxième extrémité ( 14 b) du bras ( 14) par un organe de liaison ( 29); et un élément mobile ( 30), déplaçable en translation relativement à l'élément fixe ( 28), l'élément mobile ( 30) supportant l'instrument ( 12); ou inverse- ment. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément mobile ( 30) comprend des moyens ( 32) de mise en rotation de l'instrument ( 12), permettant un mouvement de rotation de l'instrument. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mise en rotation ( 32) précités comprennent un organe de débrayage permettant une mise en rotation manuelle de l'instrument ( 12). Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'élément mobile ( 30) a une forme en L, dont une branche ( 30 a) se déplace en translation relativement à l'élé- ment fixe ( 28) du dispositif de translation ( 26), et dont l'autre branche ( 30 b) supporte l'instrument ( 12), avantageusement de manière rotative. 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une articulation, de préférence toutes les articulations ( 18, 20, 24) sont des articulations de type rotule. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'articulation de type rotule ( 24) à la deuxième extrémité ( 14 b) du bras ( 14) est de type inversé, de sorte que le bras ( 14) est solidarisé à sa première extrémité ( 14 a) et à sa deuxième extrémité ( 14 b) à la partie interne ( 24 b), habituellement mobile, l'articulation de type rotule ( 24). 8 Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'au moins certains des éléments fixes ( 18 a, a, 24 a) des articulations type rotule ( 18, 20, 24) ont leur axe de symétrie formant un angle d'inclinaison aigu (a) relativement à l'axe général du bras ( 14); cet angle d'inclinaison (oc) est avan- tageusement compris entre 20 et 65 , de préférence entre 35 et 60 , encore de préférence d'environ 55 . 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (c) entre l'éLément dit fixe ( 24 a) de la dernière articulation ( 24) de type rotule à la deuxième extrémité ( 14 b) du bras ( 14) et l'organe de liaison ( 29) à l'éLément fixe ( 28) du dispositif de translation ( 22) est différent de celui des autres articulations de type rotule. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend deux bras ( 14, 15) articulés entre eux par au moins une articulation à rotule, ainsi qu'à chacune de ses extrémités libres ( 15 a, 14 b respectivement), soit au total trois articulations de type rotule ( 18, 20, 24). 11 Appareil de traitement thérapeutique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de positionnement ( 10) dans l'espace d'un instrument ( 12), tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12 Appareil de traitement thérapeutique selon la reven- dication 11, caractérisé en ce que l'instrument ( 12) précité est un instrument de visualisation, en particulier une sonde échogra- phique, de préférence de type rectal, permettant une exploration endorectale, avantageusement pour l'exploration de la prostate par voie endorectale.