Brevet FR2718916A1 — publié le 19951020

L'objet de la présente invention est de décrire un ensemble pouvant être mobile et autonome, groupant les moyens de réalisation d'un dispositif de prise de vue, de traitement et de transmission des images obtenues accompagnées ou non d'un commentaire de l'opérateur ou de tout autre document sonore, cet ensemble pouvant recevoir, selon les besoins, une instrumentation complémentaire quelconque. Ce dispositif pouvant avoir diverses applications médicales, chirurgicales, industrielles ou autres, une attention toute particulière a été apportée aux problèmes posés par le respect de l'hygiène, la facilité du nettoyage et de la protection contre les salissures et, s'il y a lieu, le respect de l'asepsie rigoureuse d'un site opératoire. On sait, en particulier, depuis longtemps, utiliser des dispositifs optiques de type endoscopique pour visualiser l'intérieur d'une cavité soit par vision directe soit en associant une caméra vidéo ou un appareil photographique quelconque à l'endoscope utilisé. Bien entendu, on sait associer une caméra vidéo à toutes sortes d'optiques. On sait également utiliser soit l'informatique soit un dispositif optique pour modifier l'orientation de l'image sur l'écran vidéo de contrôle. Mais l'expérience a bien montré qu'en raison de l'exiguïté des volumes généralement disponibles dans la limite du poste de travail proprement dit, la présence des divers matériels et de la connectique indispensables pour l'acquisition, le traitement et le transfert de l'image observée, posait beaucoup de problèmes difficiles à résoudre. I1 faut également prendre en compte les problèmes posés par la protection contre les salissures de toutes sortes. L'objet de la présente invention est de donner une solution complète et cohérente à ces problèmes. La description de l'invention conforte 3 volets : 1) Un ou plusieurs éléments constituant l'instrumentation proprement dite (1) pouvant être, selon les besoins, soit tenus en main par l'opérateur, soit positionnés et fixés à la demande en position adéquate par un moyen quelconque. 2) Un "bloc technique" (2) dans lequel sont réunis dans le plus faible volume possible les éléments nécessaires pour l'alimentation et le contrôle de toutes les fonctions de l'appareil complet. 3) Un support (3) pour l'instrumentation mise à la disposition de l'opérateur et susceptible d'être manipulé au cours de l'intervention envisagée. Ce support (3) pourra naturellement recevoir, s'il y a lieu, des instruments non spécifiques à la prise de vue et au traitement de l'image. Pour faciliter la description et la compréhension de l'invention, nous décrirons, à titre d'exemple non limitatif, une application à l'odontostomatologie car, dans ce cas, les critères ergonomiques et l'obligation d'un respect absolu des règles de l'asepsie du site opératoire rendent les contraintes particulièrement sévères, ce qui permet de mieux mettre en évidence la valeur de l'invention. Rappelons ces contraintes très brièvement L'opérateur et ses aides doivent pouvoir librement choisir leur position de travail autour de la tête d'un patient qui sera, selon les cas, assis ou allongé sur un fauteuil opératoire ou sur une table d'opération. Ce qui implique que la totalité de l'instrumentation utilisée devra pouvoir être placée en bonne position dans tous les cas de figure. D'autre part, il convient de prendre en compte l'ensemble des gestes de chacun des membres de l'équipe opératoire de telle sorte qu'il nty ait pas conflit entre tel matériel, tel bras support et un geste d'un bras de l'opérateur ou de l'assistant. Cette remarque est d'autant plus importante que, de plus en plus fréquemment, l'opérateur et ses aides travaillent assis, ce qui rend plus strictes les contraintes ergonomiques. En un tel cas, par exemple, la présence d'un matériel ou de bras-support dans l'espace au dessus de la hauteur moyenne des coudes de l'opérateur travaillant assis, constitue une contrainte qu'il convient de réduire dans toute la mesure du possible. Une autre contrainte importante est l'obligation du respect de l'hygiène et de l'asepsie, ce qui implique une étude des volumes et des formes de façon à minimiser les causes de pollution du matériel, à faciliter la décontamination et s'il y a lieu - à permettre le respect d'un site opératoire stérile. On voit que ces contraintes sont sensiblement plus rigoureuses que celles pouvant résulter d'autres applications, industrielles en particulier. On notera toutefois que les solutions proposées conviennent également bien, en site industriel, pour protéger le matériel utilisé tout en facilitant son utilisation. L'instrumentation Pour notre description nous avons limité l'instrumentation à deux éléments à titre d'exemple. L'un de ces éléments est constitué par une caméra vidéo couleur (4) sur laquelle vient se fixer un dispositif optique (5) qui, en tournant de 100 environ entraîne une rotation de l'image vidéo de 200 environ. Devant ce dispositif est placé la pièce (6) qui, d'une part, reçoit un faisceau de fibres optiques (7) assurant l'éclairement du champ opératoire observé et d'autre part l'optique de type endoscopique (8) ou autre, appropriée à l'intervention envisagée. Ce dispositif permet l'interchangeabilité, le choix, le nettoyage et, s'il y a lieu, la stérilisation de ces optiques, rigides ou flexibles, au gré de l'utilisateur. Le dispositif permettant la rotation de l'image actionné par la bague (9) est muni de deux butées, (10-11), en fin de course par exemple, chacune de ces butées transmet une information électrique ou optoélectronique de telle sorte que l'utilisateur dispose "sous le doigt de la possibilité d'agir sur l'une ou l'autre fonction, ou sur toute combinaison de ces signaux. On peut également envisager de placer tel ou tel contact entre les points de butées. L'un des contacts pourra contrôler l'inversion de balayage (vertical ou horizontal) du ou des récepteurs vidéo utilisés;l'autre contact pourra contrôler une autre fonction quelconque. Le deuxième instrument ici utilisé est un faisceau de fibres optique (12) constituant une source de lumière auxiliaire très maniable susceptible de recevoir, par exemple, des filtres colorés (13) permettant, par exemple, soit de déclencher la polymérisation des composites soit de retarder le déclenchement de cette polymérisation. L'adjonction de ces filtres colorés pourra se faire de différentes façons : soit en manchonnant l'embout de la fibre optique en y incorporant le filtre coloré (13) soit au départ du générateur de lumière. Cette dernière disposition présentant l'intérêt de modifier simultanément les caractéristiques de la lumière émise par l'instrument comportant la caméra et l'optique de prise de vue d'une part et la lumière émise par la fibre optique additionnelle d'autre part. Cette possibilité résulte ici de la façon dont les deux faisceaux de fibres optiques reçoivent la lumière de la lampe utilisée dans le générateur de lumière. Ce dispositif sera décrit plus loin. Les instruments utilisés sont reliés au support proprement dit (3) par un cordon souple (14) soutenu par un "fouet" (15) pouvant être constitué par un simple ressort à boudin, le cordon passant à l'intérieur du ressort. Ce dispositif est particulièrement intéressant si l'on veut, pour des raisons d'asepsie ou simplement de propreté, recouvrir cet ensemble partiellement ou en totalité d'une gaine (16) qui peut être en tissu stérilisable ou en matériau jetable de façon à protéger contre les salissures et, s'il y a lieu, de garantir par un "chemisage" stérile la parfaite asepsie du site opératoire. Le chemisage peut également constituer dans certains cas une protection mécanique si necessaire.. LE PORTE INSTRUMENTS L'un des éléments importants des postes de travail est le dispositif choisi pour placer l'instrumentation à disposition de la main de l'utilisateur. Si l'instrumentation elle-même a été conçue pour être facilement nettoyée - voire compatible avec un site opératoire stérile - le porte-instrument doit lui-même satisfaire nécessairement à des critères ergonomiques et hygiéniques. Le "chemisage stérile" sera facilité par une légère inclinaison adéquate du support de telle sorte que les instruments pendent verticalement sans aucun contact avec un élément non stérile. La remise en place du support remettra automatiquement les instruments "stériles" en position de travail sur un "appui" (17) facilement interchangeable et stérilisable. Ce dispositif permet également de faciliter la mise à disposition de l'instrument puisqu'il peut être mis en situation d'utilisation de part et d'autre du support (3). D'autres instruments peuvent trouver place sur ce support tels que micro-moteur, seringue multi-fonction qui sont des instruments d'usage courant en odontostomatologie. Il suffit de prévoir l'alimentation intégrée en air et en eau dans le bloc technique. Dans la réalisation que nous décrivons à titre d'exemple, le porte-instrument proprement dit (3) est constitué par un tube recevant le long d'une génératrice les cordons (14) et leurs fouets (15) reliés à l'instrument ou aux instruments (1) nécessaires pour l'application envisagée. Ce support (3) peut tourner autour de son axe comme il a été dit pour faciliter le "chemisage" de l'instrument (1) et de son cordon (14) en donnant la possibilité de laisser "pendre" les instruments lors de leur chemisage. Ces instruments peuvent indifféremment reposer de part et d'autre de ce support, ce qui, entre autre, facilite l'utilisation soit pour un droitier soit pour un gaucher. Enfin cette forme cylindrique présente à la fois le minimum de surface exposée aux salissures et une grande facilité de nettoyage. A l'une de ses extrémités ce support (3) est articulé avec un élément le raccordant au bloc technique (2) de telle sorte qu'il puisse tourner de 360 dans un plan horizontal. Ce support (3) ne reçoit que les éléments de raccordements indispensables de chaque instrument au bloc technique en sorte qu'il peut être de faible volume, sa longueur étant simplement adaptée à l'application envisagée et au nombre d'instruments qu'il supporte. Dans l'une des réalisations envisagées, un moniteur vidéo de contrôle peut être disposé de façon à ce que l'écran soit observable par l'utilisateur dans tous les cas de figure. LE BLOC TECHNIOUE Le bloc technique (2) regroupe les sous-ensembles permettant l'alimentation et la contrôle des différentes fonctions des instruments et sous-ensembles utilisés. Parmi ces sous-ensembles, le générateur de lumière (18) présente les particularités suivantes 1/ Mise en place manuelle ou automatique d'une lampe (19) de secours si le filament de la lampe en service (20) est coupé. 2/ Contrôle permanent de l'état du filament de la lampe de secours. 3/ Indication permanente sur le "tableau de bord" de la lampe en service. 4/ Mise en mémoire du temps de fonctionnement réel de chaque lampe. 5/ Alimentation en lumière de deux faisceaux de fibres optiques (7 et 12). A cet effet, le générateur de lumière (18) comporte deux supports de lampe halogène avec réflecteur (19-20) montés sur un axe (21) de telle sorte qu'une rotation permette de mettre la lampe (19 ) à la place de la lampe (20) en cas de défaillance de celle-ci. L'axe (21) traverse une pièce (22) qui reçoit les butées (2324) de positionnement des lampes et les contacts nécessaires pour indiquer à la carte électronique quelle est la lampe en service. Pour faciliter la mise en place de chaque lampe, la pièce (22) peut elle-même pivoter autour de son axe de façon à présenter les supports des lampes à l'extérieur de la "boîte" génératrice de lumière (18). Le refroidissement correct de la lampe en service est assuré par le ventilateur (25) lui-même fixé sur la pièce (22) ce qui libère parfaitement l'accès aux lampes (19-20). La lumière émise par la lampe en service est focalisée sur un "capteur" unique (26) caractérisé par la disposition d'un premier faisceau de fibres (7) au centre de ce capteur, le second faisceau de fibres optiques (12) étant disposé en anneau autour du premier faisceau en sorte que l'on peut considérer qu'il récupère la lumière non utilisée pour l'alimentation du premier faisceau. Cette récupération est ici justifiée par le fait que la section du faisceau de fibres optiques nécessaire à l'éclairement correct du champ observé est inférieure à la surface totale sur laquelle est focalisée la lumière émise par la lampe. Cette disposition facilite la bonne utilisation d'un filtre anti-calorique (27) protégeant les fibres optiques et la correction, selon les besoins, des spectres émis par les fibres optiques au moyen de filtres colorés appropriés (13). La mise en place d'un filtre particulier devant le faisceau de fibres optiques utilisé permet, par l'intermédiaire d'un contact (28) de corriger le niveau de luminance et, s'il y a lieu, de corriger le signal vidéo généré par la caméra (4). Si les dimensions de ce filtre correspondent à la totalité de la surface des faisceaux de fibres optiques, il est évident que le second faisceau sera soumis aux corrections apportées au premier faisceau. Selon les besoins, on regroupera dans ce bloc technique les sous ensembles permettant l'alimentation en courant électrique, éventuellement en autres fluides (air et eau par exemple), les dispositifs électroniques indispensables compte tenu qu'un maximum de données seront transmises par émetteur H F vers un ou plusieurs postes d'enregistrement et/ou de traitement de ces données (ordinateurs, enregistrement magnétique ou optique des données, visualisation et édition des images etc) REVENDICATIONS 1) Dispositif de prise de vue polyvalent caractérisé par la réunion et l'assemblage dans un ensemble cohérent mobile et éventuellement autonome du dispositif de prise de vue proprement dit (caméra vidéo et optiques associées), du boîtier technique rassemblant tous les éléments nécessaires pour le traitement et la transmission de l'image aux sousensembles extérieurs d'exploitation (moniteurs, magnétoscopes, imprimantes, ordinateurs), des éléments supportant le ou les sous-ensembles susceptibles d'être utilisés par l'opérateur pour l'intervention envisagée. 2) Dispositif de prise de vue selon la revendication 1, caractérisé par la réunion dans un même sous-ensemble pouvant être tenu en main par l'opérateur pour visionner son intervention, d'une caméra miniature (4), d'un système optique (5) permettant la rotation de l'image observée, d'optiques interchangeables étanches (8) complémentaires, de fibres optiques (7) assurant le bon éclairement du champ observé, de contacts électriques ou optoélectroniques actionnés au gré de l'opérateur lors de la rotation du système optique permettant la rotation de l'image. 3) Dispositif de prise de vue selon les revendications 1 et 2, caractérisé par la présence d'au moins un contact électrique ou optoélectronique disposé en butée (10-11) limitant la rotation du système de rotation d'image. 4) Dispositif de contrôle des fonctions associées à la prise d'images selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par la combinaison des informations données par les contacts électriques ou optoélectroniques disposés de telle façon qu'ils soient actionnés par la rotation du système de rotation de l'image en vue de commander sur un ou plusieurs moniteurs soit l'inversion du balayage vertical ou horizontal ensemble ou séparément, soit pour déclencher la mise en mémoire d'une image soit pour actionner toute autre fonction. 5) Dipositif d'éclairement du champ observé selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé par l'utilisation d'au moins deux faisceaux de fibres optiques (7-12) disposés de telle façon que l'un des faisceaux soit disposé en anneau autour du premier faisceau en sorte que la plage ainsi couverte corresponde à la plage d'éclairement maximale de la lampe utilisée comme générateur de lumière. 6) Dispositif d'éclairement du champ observé selon les revendications 1, 2, et 5 caractérisées par la mise en place du ou des filtres colorés adéquats avec correction du niveau de luminance dans l'élément servant d'interface entre les optiques terminales interchangeables et le faisceau de fibres optiques provenant du générateur de lumière permettant ainsi l'utilisation du matériel comme moyen de polymérisation (ou de retarder cette polymérisation si l'observation en cour l'exige.) 7) Dispositif de support de l'instrumentation (3) utilisée selon la revendication 1 et 2 caractérisé de placer cette instrumentation (1) soit d'un coté soit de l'autre de ce support en sorte que par la seule inclinaison ou rotation adéquate de ce support (3) l'instrumentation puisse être suspendu pour faciliter son chemisage stérile et replacée en position de travail par la rotation ou l'inclinaison inverse du support (3). 8) Dispositif de transmission des données acquises selon les revendication 1 et 2 caractérisé par la mise en oeuvre d'émetteurs à hautes fréquences permettant la suppression de toute connectique dans le site opératoire et une grande mobilité de l'ensemble, la transmission des données restant possible à courte distance en dehors du seul local où a lieu l'observation considérée.