Brevet FR2686498A1 — publié le 19930730

Détecteur de matériel d'ostéosynthèse. DESCRIPTION La présente invention a pour objet un détecteur de matériel d'ostéosynthèse permettant le repérage de pièces ou de corps étrangers métalliques situés dans le corps humain. Le secteur technique de l'invention est le domaine de la réalisation des instruments médicaux, plus particulièrement à buts chirurgicaux. L'application principale de l'invention est le repérage de corps étrangers métalliques ferreux ou non, pour l'ablation de matériel d'ostéosynthèse après consolidation d'une fracture, ou la recherche d'un corps étranger métallique, ayant pénétré accidentellement dans le corps humain, tel que, lors d'accidents de chasse, des plombs ou d'accidents de guerre, des éclats de mines ou de grenades, des balles etc... En effet, il est connu que, depuis le début de la chirurgie orthopédique, des implants métalliques plus ou moins biocompatibles ont été intégrés dans le corps humain au contact de l'os. Après plusieurs années de recherches sur l'animal, ceci a permis aux chirurgiens de l'orthopédie nouvelle, de réduire les fractures et de les stabiliser par ostéosynthèse, c'est-à-dire en mettant un implant métallique permettant la réduction et la contention de la fracture accidentelle, de même en ostéotomie intentionnelle cela permet la correction d'un varus ou d'un valgus prononcé, ou d'autres types d'interventions chirurgicales comme en chirurgie plastique, tel qu'en chirurgie maxillo-faciale qui n'est plus seulement une chirurgie de réparation mais qui peut être une chirurgie à but esthétique. Cependant, après un certain temps de contact avec l'os, lors de sa consolidation, il faut enlever ces implants. Certains matériaux s'enlèvent très facilement, mais d'autres de par leur emplacement dans le corps humain demandent beaucoup de temps de recherche et augmentent d'autant le temps d'anesthésie; de plus, cela nécessite l'apport en salle d'opération d'un matériel de radioscopie, la pose d'un garrot pneumatique, et souvent une décortication osseuse très prononcée, qui fragilise l'os. En effet, pour retrouver ces implants, posés il y a souvent plusieurs années, il faut faire des sondages en plusieurs endroits et agrandir la zone décortiquée, quand on ne retrouve pas directement ces implants jusqu'à réussir à les localiser pour les enlever : pendant la phase de consolidation, l'os s'est en effet reconstitué et a recouvert en général les implants, qui sont alors noyés dans la masse osseuse et donc invisibles de l'extérieur de celle-ci. C'est pour cela qu'il est nécessaire de disposer d'un matériel de radioscopie, mais malgré la présence en salle d'opération sur le négatoscope, d'une radiographie de face et de profil, il n'est pas toujours évident de trouver l'implant ou autre corps étranger et surtout de les localiser avec précision pour pouvoir décortiquer l'os directement à son aplomb. De plus, ces appareils de radioscopie soumettent le patient et le personnel soignant à des radiations directes ou indirectes. Ainsi, plusieurs fois par semaine le chirurgien reçoit sur les mains une certaine dose de rayons X : or il ne peut se permettre, pour se protéger lui-même, de mettre des gants plombés faisant sensiblement un kilo chacun, car ils nuiraient d'une part à sa dextérité et d'autre part à la stérilité du champ opératoire. Par ailleurs, le rayonnement indirect est néfaste pour l'organisme humain et il n'est pas aisé de porter une chasuble en plomb de plusieurs kilos sous la casaque stérile. L'encombrement d'un appareil de radioscopie, comprenant un écran de brillance, un générateur à l'extrémité d'un arceau de tube à rayons X et à l'autre une caméra, est important. Ceux-ci étant reliés par câbles à une alimentation électrique de secteur ainsi qu'au récepteur d'image, la stérilité est toujours également limite malgré la pose de champs stériles sur le tube ainsi que sur la caméra. Enfin l'écran récepteur ne reçoit qu'une image soit de face, soit de profil, après manipulation de l'arceau, dont la manipulation n'est pas toujours aisée à moins d'avoir un récepteur double, ce qui signifie cependant un double encombrement, et qui garde sur un écran la -face et sur l'autre le profil ou vice versa; tout ceci demande beaucoup de manipulations sans compter 1 'habilité du manipulateur de radiologie connaissant plus ou moins son appareil : une mauvaise manoeuvre peut créer une surexposition, une sous-exposition, une émission inutile de rayons X etc. Malgré de toutes façons les positions de face et de profil de la radioscopie, qui ne sont donc pas simultanées, il est toujours très difficile au chirurgien de se repérer dans la troisième dimensions qu'est la profondeur. Cette difficulté de repérage explique ainsi la longueur des opérations et la décortication osseuse de l'os sur une assez grande surface : ainsi, il se pose alors un problème supplémentaire de visibilité et d'espace d'intervention si la partie du corps concernées est pleine de sang; c'est pour cela qu'il est nécessaire préalablement à l'opération de vider le sang par la pose d'un garrot pneumatique mis à la racine du membre et gonflé à la pression de 60 cm de mercure. Ceci est précédé, pour vider le membre du sang, d'un bandage momentané, utilisant la bande "d'Esmar", qui est une bande élastique de largeur de 4 à 10 cm, et de longueur totale de 3 à 5 m pour couvrir totalement le membre en spirales serrées. Cette technique permet de chasser le sang du membre et de le refouler dans la circulation sanguine circulante". Cela a alors pour conséquence d'allonger et d'approfondir l'anesthésie. De plus, après l'opération, il y a alors un risque de phlébite, ce qui entraîne un traitement anti coagulant de quelques semaines, après cette opération, impliquant un contrôle biologique des facteurs de coagulation plusieurs fois par semaine, augmentant également le coût du traitement. Le problème posé est ainsi de disposer d'un équipement de détection et de repérage de corps étrangers métalliques situés dans le corps humain, qui soient suffisamment précis pour donner au chirurgien une vision la plus directe possible de l'endroit où se trouve ledit corps ou pièce étrangère à tout moment, et surtout avant toute incision de la peau, puis de l'os concerné, afin de diminuer le champ d'intervention et le temps de l'opération sans nécessiter de matériel encombrant et/ou exposant le patient et l'équipe chirurgicale à des radiations néfastes, en évitant toute utilisation de garrot et toute destruction trop importante de l'os qui ne sont pas d'un bon effet médical pour la cicatrisation. Une solution au problème posé est un détecteur de pièces métalliques situé dans le corps humain, dont l'enveloppe extérieure est de forme allongée pour être préhensible dans une seule main d'un opérateur : il comporte un capteur, situé à une extrémité de cette enveloppe et apte à détecter lesdites pièces métalliques, au moins un moyen d'information de l'opérateur, lorsqu'une pièce métallique entre dans le champ de détection dudit capteur , et un circuit électronique permettant le fonctionnement dudit capteur, l'analyse des signaux de celui-ci, et l'alimentation dudit moyen d'information en fonction du résultat de ladite analyse. D'une manière préférentielle, ledit capteur est un capteur de champ magnétique constitué d'un noyau de ferrite et d'un bobinage dont l'axe d'enroulement autour dudit noyau de ferrite est parallèle et au mieux confondu avec celui xx' de l'enveloppe du détecteur, et ledit moyen d'information permet à l'opérateur d'évaluer la distance dudit capteur à la pièce métallique à repérer. De plus, ledit détecteur peut être rendu autonome par des piles incorporées dans son enveloppe et alimentant ledit circuit électronique. Dans un mode optionnel de réalisation, ladite extrémité comporte un outil permettant d'effectuer une opération donnée à l'endroit repéré grâce audit capteur. Le résultat est un nouveau détecteur de pièces métalliques situées dans le corps humain, tel que du matériel d'ostéosynthèse, qui réponde au problème posé et aux divers inconvénients cités précédemment par l'usage de matériels d'interventions utilisés à ce jour. En effet, cet appareil suivant l'invention, de par sa taille, qui peut être, grâce à son principe de détection, à ses caractéristiques spécifiques et au choix de ses composants, à peine supérieure à celle d'un stylo et, grâce à son principe de détection magnétique connu par ailleurs dans d'autres applications, permet donc une-vision pratiquement directe de l'endroit où se trouve l'implant ou l'objet à rechercher. Cette invention permet ainsi en particulier, de diminuer le temps d'intervention, ainsi que la profondeur de l'anesthésie, car elle permet au chirurgien de repérer, soit en transcutanée, soit directement dans le champs opératoire, l'implant recherché et d'avoir ainsi la notion de la troisième dimension dans l'espace, c' est-à-dire celle de la profondeur. Cette meilleure localisation de l'objet ou de l'implant permet également de réduire la longueur de la cicatrice de réintervention, car elle permet en transcutanée de repérer l'implant directement et exactement à l'aplomb de celui-ci. De même, après l'incision de la peau et la dissection des muscles à l'endroit repéré, l'invention évite la destruction massive de l'os lors de la recherche d'un implant très ancien qui est alors recouvert de 0,5 à 3 cm d'os ou de fibrose osseuse, car le chirurgien peut repérer l'endroit exact de l'implant, dégager la tête de l'implant tel que la vis, soit au ciseau gouge, soit au moteur muni d'une grosse mèche t de le retirer sans trop de perte osseuse : en effet, sinon plus la perte de substance osseuse est grande, plus l'os est fragilisé et plus la perte sanguine est importante. Cette invention supprime ainsi également, car elle permet une hémostase soigneuse, la nécessité de la pose d'un garrot pneumatique précédé de l'utilisation de la bande d'Esmar en pré-opératoire tel qu'indiqué précédemment, ainsi que la manipulation radioscopique en pré-opératoire avec ses insuffisances de repérage. On évite ainsi également l'entrée en salle d'opération de l'équipe de radiologie avec son encombrant matériel, et au patient comme au personnel soignant de recevoir des radiations directes ou indirectes. On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en démontrer la nouveauté et l'intérêt. La description et les figures ci-après représentent un exemple de réalisation de l'invention, mais n' ont aucun caractère limitatif: d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de la présente invention, en particulier en changeant la forme allongée du détecteur et la disposition des moyens d'informations de l'opérateur et du réglage de la partie électronique. La figure 1 est une vue en coupe schématique de diverses possibilités de détection. La figure 2 est une vue en coupe partielle d'un détecteur suivant l'invention. La figure 3 est un schéma électrique de fonctionnement du détecteur. La figure 1 est une vue en coupe schématique de diverses possibilités de détection de divers implants figurés sur un membre inférieur, depuis la tête de fémur jusqu'au tibia. En effet, les implants peuvent être de forme et de matière métallique différente, tel que du titane, de l'acier, du vitadium, des chromocobate etc... Parmi ces implants, il peut être par exemple utilisé des vis 13 vissées dans la tête de fémur il réparée, et appliquées grâce à des rondelles 14. I1 s'avère qu'après un certain temps d'intervention, une fibrose osseuse 12 se soit formée au-dessus des têtes de vis, et malgré l'importance de celles-ci, il ne soit plus possible de repérer leur position exacte, car du fait de la densité de ces vis dans la tête de fémur, une radio latérale ou de profil donnera difficilement la position exacte des vis sur lesquelles on veut pouvoir accéder, afin de pouvoir les retirer. Ainsi, grâce à un appareil dont la forme allongée 81 permet de viser exactement la pointe des têtes de vis grâce au capteur de détection 11, il est possible de marquer précisément l'aplomb desdites têtes de vis 13, et ensuite de pouvoir intervenir avec l'appareil chirurgical voulu, directement sur celles-ci, sans avoir à décortiquer l'ensemble de la fibrose osseuse 12. Avant même de pouvoir intervenir directement sur l'os, et même en l'absence de fibrose osseuse, du fait de l'épaisseur des chairs et de la distance de la peau 17 à l'os, il est nécessaire de repérer préalablement avec précision, pour pouvoir les enlever, différents autres implants, tel que des agrafes 15, des broches 19, des fils d'acier 18 utilisés par exemple sur la rotule, et des vis 13 soutenues par une plaque 16 : il est en effet nécessaire de connaître leur position exacte depuis la surface de la peau 17, afin d'éviter une plaie trop importante, si on ouvre cette peau 17 à côté de l'implant à retirer. L'appareil 82 suivant l'invention se manipule en effet aisément, en percutanée, qui peut être alors non stérile et pré-opératoire, avec marquage dermique de repérage par le capteur 12 muni éventuellement d'un outil d'extrémité de marquage, qui permet au chirurgien de savoir exactement le point où il doit intervenir, quelle que soit la profondeur de l'objet métallique ferreux ou non, d'origine biochirurgicale ou étrangère ou traumatique, situé sur l'os ou dans les chairs 20 sous la peau 17. L'appareil suivant l'invention, du fait de sa conception simplifiée et de ses composants, peut être stérilisé très facilement par exemple 8 à l'oxyde d'éthylène afin de pouvoir directement être mis au contact de l'os en per-opératoire, dans la plaie chirurgicale 1. Un tel détecteur 82, de par sa maniabilité et ses dimensions restreintes, permet de réduire donc considérablement le temps d'opération, en indiquant au chirurgien, par tout moyen d'information tel qu' une série de bip sonore ou des diodes électroluminescentes, voire même les deux en même temps, l'endroit où se trouve exactement l'objet à repérer. La figure 2 est une vue en coupe partielle d'un détecteur suivant l'invention. Dans ce mode de réalisation, celui-ci est représenté autonome, sans liaison d'alimentation électrique externe, grâce à des piles 4, situées dans l'enveloppe ou dans le corps du détecteur 8, tel que par exemple deux piles bouton placées en série, de 1,5 volt, suffisantes pour alimenter un circuit électronique intégré 3, situé dans le corps dudit appareil. Cette autonomie, associée à la forme allongée de l'enveloppe extérieure 8 de celui-ci, pour être préhensible dans une seule main d'un opérateur, en particulier grâce à des dimensions qui peuvent lui permettre d'être de la taille d'un stylo, assure une maniabilité très aisée par l'opérateur et une facilité d'intervention qui confirme les points cités précédemment. Ladite enveloppe 8 ou corps de l'appareil est réalisée en tout matériau biologique ammagnétique et est fermée, tel qu'en plastique moulé : sa forme est de préférence cylindrique de révolution de section circulaire, alors que son extrémité 10 portant un capteur de détection 1 est de forme tronconique convergente vers cette extrémité, afin de faciliter la vision latérale de l'opérateur qui peut ainsi connaître exactement la position de l'extrémité de détection à l'aplomb de l'implant recherché. En effet, pour cela, ledit détecteur comporte à son extrémité d'enveloppe 8, un capteur apte à détecter toute pièce métallique, qui peut être rencontrée dans le corps, tel qu'en particulier un capteur de champ magnétique constitué d'un noyau de ferrite et de bobinage 2, dont l'axe d'enroulement autour dudit noyau de ferrite et parallèle ou au mieux confondu avec celui xx' de l'enveloppe 8 du détecteur. Celui-ci comporte également un circuit électronique 3 situé à l'intérieur de son enveloppe 8, permettant pour tout montage réalisable par un homme du métier concernant l'invention le fonctionnement dudit capteur 1, l'analyse de signaux de celui-ci et l'alimentation d'au moins un moyen d'informations 5, 6, en fonction du résultat de ladite analyse. En particulier, un des moyens d'information possible peut être un moyen visuel d'affichage 5 constitué de diodes électroluminescentes ou d'un écran à cristaux liquides, qui permet d'afficher une intensité plus ou moins forte, grâce à l'allumage d'une, deux, trois ou quatre par exemple diodes ou d'une augmentation d'un signal sur l'écran en fonction de la distance du capteur 1 à l'implant recherché. De même, en plus de ce moyen visuel ou à la place de celui-ci, le moyen d'information peut être un moyen sonore 6 de type "buzzer" qui suivant son intensité de bruit émis permet à l'opérateur d'évaluer la distance du capteur 1 à l'endroit où se trouve l'implant. Ces deux types d'informations visuelles et sonore, aident d'une manière directe efficace et très rapide l'opérateur dans sa recherche du point de repérage. Afin de pouvoir adapter et régler ledit détecteur à différents types de repérage, il peut être muni par exemple au tiers supérieur d'une mollette 7 permettant de régler la sensibilité de détection dudit capteur 1 par la commande de variation d'une résistance variable située et incorporée dans ledit circuit électronique 3, et donc manoeuvrable de l'extérieur. Ainsi, il est possible de faire varier l'intensité des moyens d'information définis précédemment et qui peuvent être situés à l'extrémité supérieure dudit détecteur, à l'opposé du capteur de façon à les rendre plus visibles par l'opérateur, en fonction du seuil de détection souhaité tel que par exemple la taille de l'objet à détecter et/ou le type de métal utilisé dans cet implant à repérer. Enfin, ladite extrémité 10 supportant ledit capteur 1, peut comporter un outil 9 permettant d'effectuer une opération donnée à l'endroit repéré grâce audit capteur, tel qu'un marqueur ou un feutre de repérage et d'indications de la zone exacte sur laquelle le chirurgien pourra alors intervenir, ou même une lame d'ouverture directe de la peau, ou même un tournevis permettant le démontage de la vis directement, sans avoir besoin d'un autre outil. Ledit détecteur peut être équipé d'un moyen de mise en marche et d'arrêt tel qu'un interrupteur qui peut être intégré à la mollette 7 de commande de sensibilité, de façon à économiser la durée de vie des piles et permettre une utilisation multiple, mais également cet appareil peut être à usage unique, mis en service pour chaque opération, de façon à simplifier sa stérilité et à obliger les opérateurs à le jeter après chaque intervention. La figure 3 est un exemple de schéma électronique et électrique simplifié du fonctionnement du détecteur suivant l'invention, et tel que représenté figure 2. Le circuit électronique 3 interne au corps de l'appareil est essentiellement constitué d'une unité de calcul programmé 22, tel qu'un microprocesseur, et d'un ensemble 21 de résistances, de condensateurs, de diodes, de transistors etc.... Ce circuit permet à partir de la source d'alimentation 4, de préférence composée de piles boutons en série de 1,5 V l'alimentation dudit microprocesseur 22 et celle desdits moyens d'information sonores 6 et/ou visuels 7 du détecteur en fonction de l'interprétation par le microprocesseur des mesures issues des signaux électriques en provenance et du bobinage dudit capteur 1. Un interrupteur 23 peut être placé sur le circuit d'alimentation en provenance de ces piles pour économiser celles-ci entre deux manipulations, et un variateur 24 à résistance variable, commandé par la mollette 7 telle que représentée sur la figure 2, permet de régler la sensibilité de détection du capteur 2. Toutes ces fonctions d'interprétation, de mesures en provenance dudit capteur 1, de réglage de commande des moyens d'informations pour l'interprétation par l'opérateur sont pilotée à travers ledit microprocesseur 22 programmé pour cela. Une autre définition de la présente invention peut être de considérer que ledit capteur magnétique de repérage est un capteur connu électromagnétique constitué par un bobinage évitant un noyau de ferrite et que l'invention porte sur son application, en ce qu'il est utilisé dans un détecteur de pièces métalliques situées dans le corps humain, qu'il est situé à l'extrémité de l'enveloppe 8 de forme allongée dudit détecteur, laquelle est préhensible dans une seule main d'un opérateur, et offre une visibilité latérale à ladite extrémité 10 permettant un marquage précis du point de détection. REVENDICATIONS 1. Détecteur de pièces métalliques situées dans le corps humain, caractérisé en ce que son enveloppe extérieure (8) est de forme allongée pour être préhensible dans une seule main d'un opérateur et qu'il comporte un capteur (1), situé à une extrémité de cette enveloppe (8) et apte à détecter lesdites pièces métalliques, au moins un moyen d'information (5, 6) de l'opérateur, lorsqu'une pièce métallique entre dans le champ de détection dudit capteur (1), et un circuit électronique (3) permettant le fonctionnement dudit capteur (1), l'analyse des signaux de celui-ci, et l'alimentation dudit moyen d'information (2) en fonction du résultat de ladite analyse. 2. Détecteur de pièces métalliques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur (1) est un capteur de champ magnétique constitué d'un noyau de ferrite et d'un bobinage (2) dont l'axe d'enroulement autour dudit noyau de ferrite est parallèle à celui (xx') de l'enveloppe (8) du détecteur. 3. Détecteur de pièces métalliques suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit électronique (3) est alimenté par des piles situées dans ladite enveloppe (8) et rendant le détecteur autonome. 4. Détecteur de pièces métalliques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moyen d'information (5, 6) permet à l'opérateur d'évaluer la distance dudit capteur (1) à la pièce métallique à repérer. 5. Détecteur de pièces métalliques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit moyen d'information est un moyen visuel d'affichage (5). 6. Détecteur de pièces métalliques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit moyen d'information est un moyen sonore (6). 7. Détecteur de pièces métalliques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une commande de résistance variable située dans ledit circuit électronique (3), manoeuvrable de l'extérieur et permettant de régler la sensibilité de détection dudit capteur (1). 8. Détecteur de pièces métalliques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite enveloppe (8) est de forme cylindrique de révolution, de section circulaire, et son extrémité (10) portant ledit capteur (1) est de forme tronconique convergente vers celle-ci. 9. Détecteur de pièces métalliques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite extrémité (10) comporte un outil (9) permettant d'effectuer une opération donnée à l'endroit repéré grâce audit capteur (1). 10. Application d'un capteur (1) électromagnétique constitué par un bobinage entourant un noyau de ferrite, caractérisé en ce qu'il est utilisé dans un détecteur de pièces métalliques situées dans le corps humain, et situé à l'extrémité (10) de l'enveloppe (8) dudit détecteur, laquelle enveloppe (8) est de forme allongée, préhensible dans une seule main d'un opérateur et offre une visibilité latérale à ladite extrémité (10) permettant un marquage précis du point de détection.