Brevet FR2856577A1 — publié le 20041231

La présente invention concerne un dispositif d'examen des caractéristiques d'un os. L'invention est en particulier destinée à être utilisée pour le forage d'un pédicule d'une vertèbre en vue de la mise en place dans ce pédicule d'un moyen d'ancrage à la vertèbre d'un matériel, notamment d'une vis d'ancrage à la vertèbre d'un matériel d'ostéosynthèse vertébrale. Il n'existe pas à ce jour de dispositif d'examen des caractéristiques d'un os qui soit particulièrement simple et facile à utiliser, et un objectif principal de l'invention est de remédier à cette lacune. Par ailleurs, le forage d'un os est généralement réalisé en aveugle, ce qui induit un risque que ce forage soit réalisé de manière non optimale. Dans le cas du forage du pédicule d'une vertèbre, du fait du diamètre réduit de ce pédicule, le forage doit être aménagé substantiellement selon l'axe du pédicule au risque de fragiliser ce pédicule si la corticale est attaquée. Dans toute la mesure du possible, l'instrument de forage ne doit pas déboucher du côté interne ou "médial", au risque d'atteindre la moelle épinière, ni du côté externe, au risque d'atteindre les racines nerveuses du rachis. Le forage d'un pédicule vertébral est donc une opération particulièrement délicate, faisant largement appel à l'expérience du praticien et qui dépend de l'anatomie du patient, laquelle peut varier de façon substantielle d'un patient à l'autre. Pour aider à la mise en place d'une vis pédiculaire, il a été imaginé de réaliser une radiographie par rayons X en continu afin d'obtenir des images permettant la visualisation du pédicule et la progression de l'instrument de forage. Ce procédé a pour inconvénients d'émettre une quantité de rayonnement importante, ce qui n'est pas souhaitable tant pour le patient que pour l'équipe médicale, et de ne permettre qu'une visualisation limitée de la position de l'instrument de forage par rapport au pédicule (en deux dimensions). Il a également été imaginé d'utiliser des systèmes informatisés dits "de navigation", calculant des coordonnées dans l'espace à partir d'un point de référence et permettant ainsi d'aider au guidage de l'instrument de forage dans la bonne direction (en trois dimensions). Ces systèmes ont toutefois pour inconvénients d'être très onéreux et de rallonger plus ou moins la durée de l'intervention. En outre, ils nécessitent la détermination très précise dudit point de référence, ce qui implique qu'il ne soit absolument pas déplacé après cette détermination, à défaut de quoi les coordonnées calculées par le système ne seront pas exactes. Pour cette raison, une technique purement manuelle de forage d'un pédicule reste très largement employée, avec les risques et la marge d'erreur qu'elle induit. La présente invention vise également à remédier à ces inconvénients des techniques antérieures. Le dispositif qu'elle concerne comprend : - une tête d'émission d'ultrasons et de réception des ultrasons réfléchis, rotative autour d'un axe ; - un support allongé comportant la tête d'émission et permettant l'insertion de cette tête d'émission dans un os à examiner, l'axe de rotation de la tête d'émission étant parallèle à l'axe longitudinal de ce support ; - des moyens d'entraînement de cette tête en rotation ; - des moyens de réception des ultrasons qui ont été émis par ladite tête et qui sont réfléchis par l'os à examiner ; - des moyens de transmission de ces ultrasons réfléchis à une unité de traitement, et - une unité d'affichage d'une image correspondante. La rotation de la tête d'émission permet une émission d'ultrasons sur 360 degrés autour de l'axe de rotation de cette tête et la visualisation, au moyen de ladite unité d'affichage, des ultrasons réfléchis par l'ensemble de la circonférence de l'os examiné. Sur cette unité d'affichage, comme le montre l'image numéro 1 ci-jointe, de l'os sain apparaît de manière nette et sous une couleur claire, en étant bien délimité par rapport à la couleur sombre qu'a le liquide (sang ou solution saline) dont est rempli la cavité ou le forage par lequel le dispositif est engagé dans l'os. De l'os détérioré conduit à une réflexion floue des ultrasons (due à une dissipation), comme le montre l'image numéro 2, et une zone d'os fracturé ne renvoie pas d'ultrasons, comme cela est le cas de la zone située en haut et à droite sur l'image numéro 3. La fréquence des ultrasons émis peut être de l'ordre de 40 Mhz. Elle peut bien entendu être différente de cette valeur. Avantageusement, ledit support allongé comprend une extrémité distale conformée de manière à réaliser un forage dans de l'os spongieux. Il est ainsi possible de réaliser le forage de l'os spongieux au moyen dudit support allongé tout en contrôlant simultanément la qualité de l'os dans lequel ce forage est réalisé. Ladite extrémité distale peut être conformée de manière à ne pas opérer une découpe de l'os spongieux mais un écartement et/ou une compaction latérale de cet os spongieux, réalisant une compression ou compaction de l'os spongieux autour dudit support. Cette extrémité distale peut notamment être sous forme d'une pointe dite "carrée", c'est-à-dire en forme de pyramide à quatre faces latérales ou d'une spatule. Cet os spongieux comprimé a pour avantage, lorsqu'il est sain, de donner une image particulièrement nette et claire, telle qu'elle apparaît sur image numéro 1 précitée. Lorsqu'il ne comprend pas ladite extrémité distale conformée de manière à réaliser un forage dans de l'os spongieux, le support allongé constitue alors un simple instrument d'examen d'une cavité osseuse, utilisé conjointement ou non avec un instrument de forage classique. De préférence, la tête d'émission est mobile par rapport audit support allongé, entre une position inactive d'effacement par rapport à l'extrémité distale du support allongé et une position active d'émission d'ultrasons. En position inactive, cette tête d'émission est parfaitement protégée à l'égard des contraintes subies par l'extrémité distale de forage au cours de ce forage. Cette mobilité de la tête d'émission peut notamment se faire selon l'axe longitudinal du support allongé. Dans ce cas, le support allongé peut être équipé de moyens permettant de faire passer rapidement et facilement la tête d'émission de sa position inactive à sa position active et inversement, par exemple des moyens à actionnement manuel pouvant avoir une structure similaire à ceux qui permettent, sur un stylo à bille, de faire passer la pointe d'écriture entre une position de rétractation et une position d'écriture. Avantageusement, ledit support allongé a un diamètre externe au plus égal à trois ou quatre millimètres. Ce diamètre peut toutefois être différent, par exemple de 5 à 6 mm. Le dispositif selon l'invention peut ainsi être utilisé pour examiner l'os d'un pédicule vertébral ; si ledit support allongé est conformé pour réaliser un forage d'un tel pédicule, le dispositif permet alors de contrôler la qualité ou l'intégrité de l'os du pédicule autour du support allongé et d'orienter ce support en conséquence, si nécessaire, au cours du forage. Les figures 1 et 2 représentent à titre d'exemple d'une forme de réalisation d'une partie du dispositif selon l'invention, vue en coupe longitudinale, dans deux positions. Ces figures représentent un support allongé 1 de forage d'un os spongieux et d'examen des caractéristiques de cet os, notamment pour le forage d'un pédicule d'une vertèbre en vue de la mise en place dans ce pédicule d'une vis d'ancrage à la vertèbre d'un matériel d'ostéosynthèse vertébrale. Ce support allongé 1 comprend un tube extérieur 2, un tube intérieur 3, une tête 4 d'émission d'ultrasons et une pointe distale 5 de forme de pyramidale. Le tube extérieur 2 comprend un épaulement distal 6, contre lequel prend appui, à l'intérieur du tube 2, un ressort 7, et une paroi périphérique distale 8 saillante. Le tube intérieur 3 comporte la pointe 5 à son extrémité distale et présente deux ouvertures latérales en retrait de cette pointe 5, au niveau desquelles se trouve la tête 4 d'émission d'ultrasons. Ces ouvertures s'étendent angulairement sur de larges portions de la circonférence du tube 3, ainsi que le montre la figure 2, pour permettre des émissions d'ultrasons sur de larges secteurs. Le tube 3 comprend en outre une collerette 10 interne au tube 2, contre laquelle prend appui le ressort 7, et une collerette 11 externe au tube 2, pour permettre de déplacer le tube 3 par rapport au tube 2 par une pression manuelle exercée sur elle. La tête 4 est rotative et est solidaire d'un câble axial 12, relié à un moteur (non représenté) pour son entraînement en rotation. La pointe 5 comprend un redan périphérique 13 grâce auquel elle peut venir en engagement sur la paroi 8, comme le montre la figure 1, étant ainsi calée par cette paroi et immobilisée par rapport au tube 2. Il se comprend par comparaison des figures 1 et 2 que, en position rétractée du tube 3 par rapport au tube 2, la pointe 5 est calée par la paroi 8 et que le support allongé 1 peut alors être utilisé comme un instrument de forage d'os spongieux ; une pression sur la collerette 11 permet d'amener le tube 3 dans la position montrée par la figure 2, dans laquelle le ressort 7 est comprimé et la tête 4 se trouve au-delà de la paroi du tube 2. La tête 4 peut alors émettre des ultrasons permettant un examen du milieu environnant, et donc de la qualité et de l'intégrité de l'os. Les ultrasons réfléchis sont captés par des moyens de réception et transmis à une unité de traitement et à une unité d'affichage d'une image correspondante. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif peut être utilisé conjointement à un premier dispositif supplémentaire de visualisation, permettant une visualisation de l'os dans un plan différent du plan d'engagement du support allongé dans l'os, l'unité d'affichage de ce premier dispositif supplémentaire de visualisation étant rapprochée de l'unité d'affichage du dispositif selon l'invention. La visualisation simultanée de l'image fournie par le dispositif selon l'invention et de l'image fournie par ledit premier dispositif supplémentaire de visualisation permet un parfait contrôle de la position du support allongé par rapport à l'os au fur et à mesure de l'insertion de ce support dans cet os. En particulier, ledit premier dispositif supplémentaire de visualisation peut être un dispositif à visualisation fluoroscopique ou à rayon X fournissant une vue de l'os selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction d'engagement du support allongé dans l'os, en particulier, dans le cas du forage d'un pédicule vertébral, une visualisation sagittale ou latérale de la vertèbre. La combinaison de l'image de l'intérieur du pédicule vertébral fournie par le dispositif selon l'invention et de la vue latérale de ce pédicule fournie par ledit premier dispositif supplémentaire de visualisation permet une vue en trois dimensions du pédicule au moment de l'engagement du support allongé, donc un parfait contrôle du positionnement de ce support allongé par rapport au pédicule, tout au long de l'insertion de ce support allongé dans ce pédicule. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé conjointement à un deuxième dispositif supplémentaire de visualisation, permettant de visualiser des images gardées dans une unité à mémoire reliée à ce deuxième dispositif supplémentaire de visualisation. En outre, au moins un parmi ladite unité d'affichage ou lesdits dispositifs supplémentaires de visualisation permet une visualisation d'images avec plusieurs couleurs, afin de permettre de différencier plus facilement le liquide présent dans le forage (sang ou solution saline) et l'os. L'invention concerne également une méthode d'examen des caractéristiques d'un os et une méthode de forage d'un os. La méthode d'examen des caractéristiques d'un os consiste à réaliser un forage dans l'os puis à insérer le support allongé du dispositif selon l'invention tel que précité dans ce forage afin de permettre, au moyen de ladite tête d'émission, d'obtenir des ultrasons réfléchis constituant une information sur la qualité de l'os. La méthode de forage comprend les étapes consistant à : a) utiliser le dispositif selon l'invention tel que précité, incluant un support allongé conformé pour réaliser un forage de l'os ; b) opérer, au moyen de ce support allongé, l'ensemble du forage à réaliser dans cet os ou une partie seulement de ce forage, et c) vérifier au moyen du dispositif selon l'invention la qualité ou l'intégrité de l'os au niveau dudit forage ou de ladite partie de forage. Lorsque, à l'étape b ci-dessus, l'on réalise une partie seulement du forage, la méthode comprend le renouvellement des étapes b et c autant de fois que nécessaire pour réaliser l'ensemble du forage à aménager. La qualité ou l'intégrité de l'os est ainsi examinée étape par étape. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle s'étend à toutes les formes de réalisations couvertes par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'examen des caractéristiques d'un os, caractérisé en ce qu'il comprend : - une tête (4) d'émission d'ultrasons et de réception des ultrasons réfléchis, rotative autour d'un axe ; - un support allongé (1) comportant la tête d'émission (4) et permettant l'insertion de cette tête d'émission dans un os à examiner, l'axe de rotation de la tête d'émission étant parallèle à l'axe longitudinal de ce support ; - des moyens d'entraînement de cette tête (4) en rotation ; - des moyens de réception des ultrasons qui ont été émis par ladite tête et qui sont réfléchis par l'os à examiner ; - des moyens de transmission de ces ultrasons réfléchis à une unité de traitement, et - une unité d'affichage d'une image correspondante. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence des ultrasons émis est de l'ordre de 40 MHz. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit support allongé (1) comprend une extrémité distale (5) conformée de manière à réaliser un forage dans de l'os spongieux. 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite extrémité distale (5) est sous forme d'une pointe dite "carrée", c'est-à-dire en pyramide à quatre faces latérales, ou est conformée en spatule, de manière à ne pas opérer une découpe de l'os spongieux mais un écartement et/ou une contraction latérale de cet os spongieux, réalisant une compression ou contraction de l'os spongieux autour dudit support (1). 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tête d'émission (4) est mobile par rapport audit support allongé (1), entre une position inactive d'effacement par rapport à l'extrémité distale du support allongé (1) et une position active d'émission d'ultrasons. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support allongé (1) est équipé de moyens (2, 3, 7, 11) à actionnement manuel permettant de faire passer la tête d'émission (4) de sa position inactive à sa position active et inversement. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit support allongé (1) a un diamètre externe au plus égal à 3 ou 4 mm. 8 - Matériel d'examen des caractéristiques d'un os, caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 et en ce qu'il comprend en outre un premier dispositif supplémentaire de visualisation, permettant une visualisation de l'os dans un plan différent du plan d'engagement du support allongé (1) dans l'os, l'unité d'affichage de ce premier dispositif supplémentaire de visualisation étant rapprochée de l'unité d'affichage du dispositif. 9 - Matériel selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit premier dispositif supplémentaire de visualisation est un dispositif à visualisation fluoroscopique ou à rayons X fournissant une vue de l'os selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction d'engagement du support allongé (1) dans l'os, en particulier, dans le cas du forage d'un pédicule vertébral, une visualisation sagittale ou latérale de la vertèbre. 10 - Matériel selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième dispositif supplémentaire de visualisation, permettant de visualiser des images gardées dans une unité à mémoire reliée à ce deuxième dispositif supplémentaire de visualisation. 11 - Matériel selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'unité d'affichage ou les dispositifs supplémentaires de visualisation qu'il comprend permettent une visualisation d'images avec plusieurs couleurs, afin de permettre de différencier plus facilement le liquide présent dans le forage (sang ou solution saline) et l'os.