Brevet FR2829016A1 — publié le 20030307

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de la chirurgie et, plus précisément, présente un dispositif chirurgical d'assistance au guidage d'instruments de fraisage, perçage, alésage ou coupe de l'os. De nombreuses spécialités chirurgicales (orthopédie, neurochirurgie, maxillo-facial, etc. ) impliquent dans certains cas la découpe, le fraisage ou l'alésage précis de tissu osseux. C'est par exemple le cas lors de poses de certaines prothèses (ex. hanche, genou), de craniotomies (neurochirurgie) ou de décompressions discales (chirurgie du rachis). Ces procédures sont traditionnellement effectuées à l'aide d'instruments le plus souvent motorisés (perceuse, fraiseuse, scie, etc. ) qui sont manuellement positionnés, dirigés et maintenus par le chirurgien. La précision avec laquelle la cavité osseuse est réalisée ainsi que sa qualité sont en conséquence dépendantes de la dextérité du chirurgien et de sa capacité à diriger et maintenir précisément ses instruments dans les positions et directions voulues. Ce, en dépit de la forme ou de l'état de surface de l'os favorisant parfois des dérapages des instruments. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients, permettant ainsi au chirurgien d'optimiser la qualité de la cavité et/ou de la coupe. L'objet de la présente invention est en effet de présenter un dispositif robotisé d'assistance au guidage d'instruments chirurgicaux de perçage, fraisage ou de coupe de l'os. L'objet de la présente invention est également de sécuriser le geste chirurgical en offrant la possibilité de limiter au préalable l'enveloppe de travail dans laquelle l'instrument chirurgical va évoluer. L'objet de la présente invention est enfin de proposer une solution compacte et ergonomique, s'intégrant facilement dans l'environnement du bloc opératoire et compatible avec les contraintes qui lui sont propres. Afin de répondre aux objectifs ainsi énoncés, le dispositif selon l'invention comporte selon des modes de réalisation les caractéristiques suivantes : - un positionneur robotisé à plusieurs degrés de liberté un orienteur à positions indexées en bout dudit positionneur un mécanisme de fixation d'instruments chirurgicaux de perçage, fraisage ou de découpe, solidaire de l'orienteur - une commande manuelle (type joystick ou équivalent) permettant de diriger précisément les mouvements de déplacement du robot positionneur En particulier, l'orienteur (permettant de prépositionner l'instrument de fraisage, de perçage ou de découpe dans une orientation donnée) est équipé de capteurs permettant au système de connaître l'orientation des instruments dans l'espace. Par ailleurs, la base du robot positionneur est mobile et équipée d'un système d'ancrage efficace, permettant ainsi une manutention ainsi qu'une installation simple et stable au niveau de la table d'opération. Les dessins annexés illustrent un exemple possible de réalisation de l'invention : - la figure 1 représente le dispositif de guidage la figure 2 représente une vue générale en élévation latérale du dispositif de la figure 1, ainsi que de la table d'opération et de l'organe de commande de mouvement de déplacement du positionneur la figure 3 représente l'organe de commande de mouvement de déplacement du positionneur En référence à ces dessins, considérons un instrument chirurgical à mouvement rotatif (1) tel qu'une fraiseuse motorisée par exemple, montée sur l'orienteur (2) au moyen du mécanisme de fixation (3). L'orienteur (2) comporte une rotule permettant de pré-positionner manuellement l'instrument dans l'orientation voulue. Le positionneur (4) est un robot comportant par exemple un axe prismatique (5) ainsi que deux axes rotoïdes (6,7) et un poignet (8). Le robot positionneur (4) est monté sur une base mobile (9) équipée de roues par exemple, permettant ainsi de déplacer et installer facilement le dispositif. En début de procédure de fraisage du tissu osseux, alors que le positionneur est déjà installé au niveau de la table d'opération, l'instrument (1) est fixé sur le dispositif grâce au mécanisme de fixation (3). L'instrument est ensuite pré-positionné sur le site opératoire de façon à ce que : - l'instrument (1) est proche de la zone osseuse d'intérêt l'orientation de l'instrument (1) est conforme à l'abord et/ou l'angle d'attaque désiré Le chirurgien peut ensuite, si nécessaire, procéder à une routine de définition du volume spatial de travail. Cette routine consiste à déterminer les contours d'une zone à l'intérieur de laquelle l'instrument chirurgical devra évoluer. Cette routine de sécurité peut parfois s'avérer fort utile dans la mesure où elle permet de prévenir de tout fraisage ou découpe non intentionnel. Pour se faire, l'opérateur déplace successivement l'instrument (solidaire du positionneur) sur des points décrivant le contour de l'enveloppe de travail voulue et enregistre chacune de ces positions en pressant par exemple sur un bouton situé au niveau de l'organe de commande de mouvement de déplacement du positionneur (10). L'instrument motorisé est mis en marche et la phase de fraisage du tissu osseux peut débuter. Le chirurgien utilise la commande de mouvement du positionneur (10) pour contrôler avec précision les déplacements de l'instrument chirurgical (1). Le dispositif limite automatiquement les mouvements de l'instrument afin qu'ils s'effectuent en permanence à l'intérieur du volume de travail lorsque ce dernier a été défini. REVENDICATIONS 1) Dispositif chirurgical d'assistance au guidage d'instruments de fraisage, perçage, alésage ou coupe de tissus osseux caractérisé en ce qu'il comporte : un positionneur (4) robotisé à plusieurs degrés de liberté, un orienteur (2) en bout dudit positionneur (4), permettant de pré-positionner l'instrument (1) dans une orientation voulue, un mécanisme de fixation (3) d'instruments (1) chirurgicaux de perçage, fraisage ou de découpe, solidaire de l'orienteur (2), une commande manuelle (10) (type joystick ou équivalent) permettant de diriger précisément les mouvements de déplacement du robot positionneur (4). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'orienteur (2) est équipé de capteurs permettant au dispositif de connaître l'orientation dans laquelle l'instrument chirurgical a été pré-positionné. 3) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'organe de commande (10) comporte des moyens tels qu'un bouton pour enregistrer à la demande de l'opérateur la position articulaire courante du robot positionneur (4) ainsi que de l'orienteur (2). 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'orienteur (2) comporte une rotule permettant de pré-positionner manuellement l'instrument (1) dans l'orientation voulue. 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le positionneur (4) est un robot comportant un axe prismatique (5), ainsi que deux axes rotoïdes (6,7) et un poignet (8). 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le robot positionneur (4) est monté sur une base mobile (9) équipée de roues permettant ainsi de déplacer et installer facilement le dispositif.