Brevet FR2687947A1 — publié le 19930903

La présente invention concerne un procédé de localisation d'un point et d'un axe de forage optimaux dans un substrat hétérogène, absorbant les rayons X, dont certaines parties, dites "parties interdites", ne doivent en aucun cas être affectées par le forage, et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Pour déterminer les positions possibles, l'opérateur examine le substrat aux rayons X à partir de clichés radiographiques ou de coupes scanographiques, il choisit le point et l'axe de forage qui lui paraissent les plus appropriés, puis il procède au forage manuel direct du trou voulu sans autre garantie de la bonne exécution de son choix que sa propre habileté. Il serait donc avantageux de mettre à la disposition des tels opérateurs des moyens qui facilitent le choix des points et axes de forage optimaux et qui garantissent que les forages effectués correspondent précisément à ces choix. Ces buts sont atteints par l'invention qui propose un procédé de localisation d'un point et d'un axe de forage consistant - à réaliser un gabarit de référence adapté à être temporairement fixé, sans possibilité de déplacement relatif, sur le corps à forer, lequel gabarit présente au moins un répère opaque aux rayons X - à scanographier, d'une manière connue en soi, l'ensemble formé par le corps et le gabarit, et à visualiser sur l'écran d'un moniteur appartenant à un équipement informatique, ledit ensemble, par coupes parallèles successives, - à choisir les zones de forage possibles au vu de ces coupes et en fonction des zones interdites, - à faire traiter le choix de ces zones possibles par l'équipement informatique, lequel calcule les coordonnées du forage par rapport au(x) repère(s) du gabarit, en fonction d'informations contenues dans un logiciel approprié, - à réunir fonctionnellement une perceuse au gabarit de telle sorte que le ou les répères du gabarit occupent une position précise par rapport à la perceuse, et - à forer le gabarit en fonction des coordonnées fournies par l'équipement informatique. Bien entendu, il n'est pas impératif de visualiser en direct les coupes scanographiques : on peut enregistrer sur un support les informations fournies par les mesures scanographiques et visualiser le corps à perforer, en différé, à partir de cet enregistrement. L'invention peut être appliquée notamment au forage d'un substrat constituant un corps dont la forme extérieure et les zones interdites sont grossièrement constantes, d'un corps à forer à un autre, mais avec cependant des variations individuelles significatives. Dans un tel cas, le procédé peut consister avantageusement, en outre - à enregistrer, sur un support, une configuration moyenne des zones interdites adaptées à être visualisées, par coupes successives, et - à faire apparaître, en surimpression, sur ledit écran, les coupes desdites zones interdites et les coupes correspondantes du corps à perforer avec son gabarit de référence, en vue du choix des zones de forage possibles. De préférence, le procédé selon l'invention consiste à faire régler la position relative de la perceuse et du gabarit, et éventuellement à faire piloter la perceuse, directement par l'équipement informatique. Selon l'application envisagée, on peut forer le gabarit alors qu'il est en place sur le corps ou bien après qu'il ait été séparé dudit corps. Tout dépend de la taille et de la nature du corps en question. Une application imposant de forer le gabarit alors qu'il est séparé du corps est celle où le corps à forer est constitué par le maxillaire ou la mandibule d'un patient, en vue de la pose d'un implant dentaire pour le traitement de l'édentement par des prothèses vissées sur de tels implants. Dans ce cas, le procédé selon l'invention consiste à utiliser comme gabarit une gouttière adaptée à être posée et fixée temporairement dans la bouche d'un patient en venant chevaucher tout ou partie dudit maxillaire ou mandibule. Dans cette application et dans les autres applications nécessitant de forer le gabarit alors qu'il a été séparé du corps à forer, le procédé consiste ensuite à fixer un guide de forage sur le trou obtenu dans le gabarit, à replacer et à immobiliser le gabarit sur le corps à forer et à le forer, en prévoyant sur la perceuse utilisée à cet effet une butée de limitation de pénétration adaptée à coopérer avec le guide de forage. Il est bien entendu que cette dernière phase du procédé n'est pas revendiquée lorsque le corps à forer est constitué d'une partie de corps humain ou animal. L'invention apporte une installation pour la mise en oeuvre du procédé, installation qui comprend - un gabarit comportant des moyens de fixation temporaire sur le corps à forer, sans possibilité de déplacement relatif, lequel gabarit comporte au moins un repère opaque aux rayons X - un scanographe, constitué d'une manière connue en soi, d'un système de mesure par balayage aux rayons X et d'un système de traitement informatique desdites mesures, lequel système comprend, notamment un écran de visualisation, par coupes parallèles successives, du corps et du gabarit soumis auxdites mesures, - un logiciel de calcul des coordonnées optimales de forage, par rapport au(x) repère(s) du gabarit, en fonction d'informations entrées par un opérateur au vu desdites coupes et en fonction des zones interdites, et - une perceuse comportant des moyens de réunion fonctionnelle au gabarit de telle sorte que le ou les repères de ce dernier occupe(nt) une position précise par rapport à la perceuse. L'installation peut être complétée par des moyens permettant de visualiser à l'écran, en surimpression sur lesdites coupes du corps et du gabarit, des zones interdites moyennes, également en coupe. Selon une forme d'exécution préférée, les moyens de réunion fonctionnelle affectent un support de perceuse et un support de gabarit et ils permettent, par une combinaison de mouvements de translation et de rotation, d'amener le foret de la perceuse au point de forage voulu et de réaliser l'orientation relative voulue entre le foret et le gabarit. Avantageusement, lesdits moyens de réunion fonctionnelle, et éventuellement la perceuse elle-même, sont pilotés directement par l'équipement informatique. Dans le cas où la perceuse est pilotée par l'équipement informatique, celui-ci gère également la profondeur de pénétration du foret dans le gabarit. Un guide de forage est adapté sur le trou foré dans le gabarit, pour guider le forage du corps lorsque ce forage est une opération distincte de celle du forage du gabarit, le guide de forage coopérant avec une butée prévue sur la perceuse pour limiter la profondeur de forage dans le corps. Dans l'application dentaire évoquée plus haut, le gabarit est une gouttière adaptée à être posée et fixée temporairement dans la bouche d'un patient en venant chevaucher tout ou partie de la mandibule ou du maxillaire concerné. Les implants dentaires possèdent une partie filetée qui est protégée par un manchon jusqu'au moment de la pose dudit implant. Ce manchon est avantageusement adapté au trou foré dans le gabarit pour être-utilisé comme guide de forage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure l est un schéma illustrant le procédé selon l'invention, et - les figures 2, 3 et 4 sont respectivement des vues de dessus, de face et de profil de la perceuse et de ses moyens de réunion fonctionnelle avec un gabarit à percer, alors qu'il est séparé du corps à forer. On décrira le cas où il s'agit de forer le maxillaire ou la mandibule d'un patient en vue de la pose d'un implant dentaire. Si l'on se réfère à la figure 1, on voit par exemple la mandibule à forer, schématisé en 1, sur lequel a été placé une gouttière 2 portant des répères R opaques aux rayons X. Cette gouttière peut être constituée d'une simple plaque en matière plastique rigide épaisse de quelques millimètres et des dispositifs de fixation nécessaires. La gouttière 2, que l'on appellera gabarit dans la suite, repose sur les dents du patient et elle est fermement maintenue en place avec impossibilité d'un quelconque mouvement relatif entre la mandibule l et elle-même. L'ensemble mandibule gabarit 2 est alors introduit dans le tunnel 4a d'un dispositif de balayage aux rayons X 4 opérant en fonction de paramètres (caractéristiques des rayons X, épaisseur des coupes, espacement des coupes, etc) entrés au moyen d'une console 3. Le dispositif 4 envoie à un convertisseur analogique/numérique 5 des signaux analogiques correspondant à l'absorption des rayons X dans chacune desdites coupes dudit ensemble et les signaux numériques obtenus sont envoyés à une unité de traitement informatique 6. A la sortie de cette unité 6, les signaux numériques sont soit convertis en signaux analogiques, dans le convertisseur 5' et utilisés pour une visualisation en direct sur l'écran 6 d'un moniteur, soit stockés sur un support approprié 7 pour une visualisation en différé. Dans l'application dentaire envisagée on stocke et visualise en différé. Le patient est dégagé du dispositif 4,4a et le gabarit 2 est détaché de la mandibule 1. Une unité informatique 8, que l'on a représentée distincte de l'unité 6 pour la clarté du dessin mais qui, en fait, pourrait n'être qu'une avec l'unité 6, est adaptée à recevoir - les informations stockées en 7 et qui correspondent au corps l et au gabarit 2, - éventuellement, des informations stockées en 9 et qui correspondent aux zones interdites moyennes de mandibules humaines, c'est-à-dire aux zones interdites autour de divers volumes, dents, racines, conduits artériels ou nerveux, la distance d'interdiction différant selon les volumes concernés, - un logiciel 1 de calcul du point et de l'axe de forage optimaux en fonction de données entrées dans l'unité 8 par l'opérateur au moyen d'une console 3' que l'on a représentée distincte de la console 3 pour la clarté du dessin mais qui, en fait, pourrait n'être qu'une avec la console 3, - un logiciel il de commande de la position relative de la perceuse 13 et du gabarit 2, grace à un agencement 14, - un logiciel 12 de commande du fonctionnement de la perceuse 13. L'ensemble est utilisé comme suit L'opérateur visualise sur l'écran 6 les informations stockées en 7, après qu'elles aient été traitées par l'unité 8 et le convertisseur numérique/analogique 5". Ensuite, soit en utilisant la surimpression des zones interdites moyennes extraites du stockage 9, soit en se fondant sur sa propre expérience, l'opérateur détermine les zones de forage possibles et il entre son choix dans l'unité 8, au moyen de la console 3', et ce, par rapport aux repères R du gabarit. Ce choix tient compte des éléments suivants - longueur disponible suffisante pour assurer à l'implant une assise convenable, - espacement convenable des emplacements proposés, - position angulaire acceptable des axes d'implants, - angle limité entre les axes de deux implants voisins. A partir du choix de l'opérateur, l'unité 8 calcule, outre le diamètre et de la longueur de l'implant à utiliser et la profondeur du trou à forer, le point et l'axe de forage optimaux. Les informations résultantes peuvent être lues à l'écran et être exploitées manuellement ou, de préférence, elles sont exploitées par l'unité 8 elle-même qui agit sur l'agencement 14 pour donner au gabarit 2 et à la perceuse 13 la position relative voulue. Bien entendu, pour ce faire le gabarit 2 est tenu dans un support de telle façon que ses repères R occupent une position prédéterminée. Arrivé à ce stade, là encore, l'opérateur peut actionner la perceuse 13 à la main ou, de préférence, la perceuse 13 peut être pilotée par l'unité 8 de manière à percer le gabarit 2 au point voulu, selon l'axe voulu et sur la profondeur voulue. Cette opération étant terminée, l'opérateur adapte sur le trou résultant un guide de forage qui, dans l'application dentaire considérée, est avantageusement constitué par le manchon de protection de la partie filetée de l'implant dentaire. Le gabarit 2 est alors remis en place sur la mandibule 1 du patient, exactement comme il l'était pour effectuer la scanographie et le chirurgien, à l'aide d'une perceuse dentaire, n'a plus qu'à adapter le foret dans le guide de forage et à percer la mandibule 1. Une butée appropriée, en venant en contact avec le guide de forage, limite la profondeur du forage. Les figures 2 à 4 illustrent le schéma de principe du positionnement relatif du gabarit 2 et de la perceuse 13. L'agencement de positionnement 14 comprend un bâti formé d'un socle 15 et d'un portique en U inversé 16. Un chariot 17 est monté coulissant sur un rail 18 dépendant du socle 15. Ce chariot 17 porte un premier moteur électrique pas-à-pas 19a sur l'arbre traversant duquel sont bloqués deux étriers 2. Ces étriers 2 supportent un second moteur électrique pas-à-pas 19b dont l'arbre traversant est perpendiculaire à celui du premier moteur et sur lequel sont bloqués des étriers 21 dépendant d'un plateau 22. Le plateau 22 est muni de moyens de repérage et d'immobilisation pour le gabarit 2. On comprend que, grâce aux combinaisons de mouvement rendues possibles par les deux moteurs 19a et 19b, le plateau 22 peut prendre toute orientation voulue par rapport à l'horizontale. L'âme 25 du portique 16 est chevauchée par un étrier 23 qui appartient à un support 24 de perceuse 13. L'âme 25 du portique 16 forme ainsi rail de guidage pour l'étrier 23 et le support 24. Le support 24 est un bloc qui, en coupe transversale, à la forme d'un U et les face intérieures des ailes 26 du U, forment glissières verticales pour la perceuse 13. On comprend donc que la perceuse peut être déplacée horizontalement et verticalement par rapport au socle 15 et donc au chariot 17, que le chariot 17 peut lui même être placé plus ou moins vers l'avant ou vers l'arrière par rapport au portique 16, donc par rapport à la perceuse, et que finalement le plateau 22, et donc le gabarit 2, peut prendre toute orientation angulaire voulue par rapport au reste de la structure, donc en particulier, par rapport à la perceuse. Au lieu de revêtir la forme de rails, les pièces 18 et 25 pourraient être des vis sans fin au long desquelles se déplacerait un écrou dépendant respectivement du chariot 17 et du support 24 de perceuse. REVENDICATIONS 1 - Procédé de localisation d'un point et d'un axe de forage optimaux dans un substrat hétérogène (1), absorbant les rayons X, dont certaines parties, dites "parties interdites", ne doivent en aucun cas être affectées par le forage, caractérisé en ce qu'il consiste - à réaliser un gabarit de référence (2) adapté à être temporairement fixé, sans possibilité de déplacement relatif, sur le corps à forer (1), lequel gabarit (2) présente au moins un répère (R) opaque aux rayons X ; - à scanographier, d'une manière connue en soi, l'ensemble formé par le corps (1) et le gabarit (2), et à visualiser sur l'écran (6) d'un moniteur appartenant à un équipement informatique, ledit ensemble (1, 2), par coupes parallèles successives, - à choisir les zones de forage possibles au vu de ces coupes et en fonction des zones interdites, - à faire traiter le choix de ces zones possibles par l'équipement informatique (8), lequel calcule les coordonnées du forage par rapport au(x) repère(s) (R) du gabarit (2), en fonction d'informations contenues dans un logiciel approprié (1), - à réunir fonctionnellement une perceuse (13) au gabarit (2) de telle sorte que le ou les répères (R) du gabarit (2) occupent une position précise par rapport à la perceuse (13), - et à forer le gabarit (2) en fonction des coordonnées fournies par l'équipement informatique (8). 2 - Procédé selon la revendication 1 appliqué au forage d'un substrat (1) constituant un corps dont la forme extérieure et les zones interdites sont grossièrement constantes, d'un corps à forer à un autre, mais avec cependant des variations individuelles significatives, caractérisé en ce qu'il consiste en outre - à enregistrer, sur un support (9), une configuration moyenne des zones interdites adaptées à être visualisées, par coupes successives, et - à faire apparaître, en surimpression, sur ledit écran (6), les coupes desdites zones interdites et les coupes correspondantes du corps (1) à perforer avec son qabarit de référence (2), en vue du choix des zones de foraqe possibles. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à régler la position relative de la perceuse (13) et du qabarit (2) et éventuellement à faire piloter la perceuse, directement par l'équipement informatique (8). 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à forer le qabarit (2) alors au'il a été séparé du corps à forer (1). 5 - Procédé selon la revendication 4, appliqué à la localisation d'un point et d'un axe de foraae optimaux dans le maxillaire ou la mandibule (1) d'un patient en vue de la pose d'un implant dentaire, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme qabarit (2) une gouttière adaptée à être posée et fixée temporairement dans la bouche d'un patient en venant chevaucher tout ou partie dudit maxillaire ou mandibule. 6 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à fixer un auide de foraqe sur le trou obtenu dans le qabarit (2), à replacer et à immobiliser le qabarit (2) sur le corps à forer (1) (autre qu'une partie de corps humain ou animal) et à le forer, en prévoyant sur la perceuse utilisée à cet effet une butée de limitation de pénétration adaptée à coopérer avec le quide de forage. 7 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend - un qabarit (2) comportant des moyens de fixation temporaire sur le corps à forer (1), sans possibilité de déplacement relatif, lequel qabarit comporte au moins un repère (R) opaque aux rayons X - un scanographe, constitué d'une manière connue en soi, d'un système de mesure par balayage aux rayons X (4, 4a) et d'un système de traitement informatique (6) desdites mesures, lequel système comprend, notamment un écran (6) de visualisation, par coupes parallèles successives, du corps (1) et du gabarit (2) soumis auxdites mesures, - un logiciel (1) de calcul des coordonnées optimales de forage, par rapport au(x) repère(s) (R) du gabarit (2), en fonction d'informations entrées par un opérateur au vu desdites coupes et en fonction des zones interdites, et - une perceuse (13) comportant des moyens (17-26) de réunion fonctionnelle au gabarit (2) de telle sorte que le ou les repères (R) de ce dernier occupe(nt) une position précise par rapport à la perceuse (13). 8 - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, des moyens (1) permettant de visualiser à l'écran (6), en surimpression sur lesdites coupes du corps (1) et du gabarit (2), des zones interdites, également en coupe. 9 - Installation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de réunion fonctionnelle (17,18,19a,19b,23-25) entre un support (24) de perceuse (13) et un support (22) de gabarit (2)) permettent, par une combinaison de mouvements de translation et de rotation, d'amener le foret de la perceuse (13) au point de forage voulu et de réaliser l'orientation relative voulue entre le foret et le gabarit (2). 18 - Installation selon l'une quelconque des revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de réunion fonctionnelle (17,19a,19b,24) sont pilotés directement par l'équipement informatique (8). 11 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'équipement informatique (8) pilote également la perceuse (13) et gère la profondeur de pénétration du foret dans le gabarit (2). 12 - Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un guide de forage adaptable sur le trou foré dans le gabarit (2), pour guider le forage du corps (1) lorsque ce forage est une opération distincte de celle du forage du gabarit (2), le guide de forage coopérant avec une butée prévue sur la perceuse pour limiter la profondeur de forage dans le corps (1). 13 - Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisée en ce que le gabarit (2) est une gouttière adaptée à être posée et fixée temporairement dans la bouche d'un patient en venant chevaucher tout ou partie de la mandibule ou du maxillaire concerné. 14 - Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 13 pour la pose d'implants dentaires dont la partie filetée est protégée par un manchon jusqu'au moment de la pose dudit implant, caractérisée en ce que le guide de forage est constitué par ledit manchon.