Brevet FR2871362A1 — publié le 20051216

L'invention se rapporte à une broche de fixation d'un support sur un os, notamment destinée à la fixation d'un support d'un réflecteur infrarouge d'un système d'assistance informatique à la chirurgie ostéo-articulaire. L'invention se rapporte également à un dispositif de support comportant une telle broche. Dans le cas d'une intervention chirurgicale sur un genou, par exemple, un système d'assistance informatique peut être mis en oeuvre pour permettre au chirurgien de visualiser en temps réel, sur un écran d'ordinateur, des images en trois dimensions du genou sur lequel il se prépare à intervenir. Ce système lui permet également de naviguer entre différents endroits du genou, c'est-à-dire de visualiser, sous la forme d'un film continu, un déplacement virtuel entre ces endroits. Classiquement, dans une première étape, des repères sont fixés sur le genou et une multitude de points du genou sont repérés dans l'espace relativement à ces repères. Le système d'assistance détermine ensuite en temps réel la position relative de ces repères les uns par rapport aux autres. En cas de déplacement d'un repère par rapport à un autre suite à un mouvement du genou, l'ordinateur est capable, à partir de la seule connaissance des nouvelles positions relatives des repères, de calculer les nouvelles positions desdits points du genou par rapport aux repères. Les nouvelles positions desdits points du genou sont donc calculées sans qu'il soit nécessaire d'opérer de nouvelles mesures de leurs positions. Le système permet ainsi une navigation en temps réel, indépendamment de la configuration du genou. Si un repère bouge par rapport au genou, les positions calculées des points du genou ne correspondent plus à leurs positions réelles. Les conséquences peuvent être dramatiques, notamment si la navigation sert à conduire un instrument chirurgical. La qualité de la fixation des repères est donc primordiale, un déplacement supérieur à 0,1 mm étant considéré comme inacceptable. Les repères peuvent être des réflecteurs infrarouges portés par des supports, en anglais rigid body , eux mêmes fixés sur des broches vissées dans un os du genou. En fonction du type de système de repérage tridimensionnel utilisé dans les systèmes de chirurgie assistée par ordinateur, les réflecteurs infrarouges pourront être des combinaisons de disques, sphères ou bandes, mais ils pourront aussi être remplacés par des émetteurs infrarouges ou bien encore par des émetteurs ou récepteurs ultrasoniques, ou des émetteurs ou récepteurs magnétiques, ou encore des capteurs inertiels. Classiquement, une broche, ou clou , a la forme générale d'une tige rigide. On distingue une partie de support destinée à recevoir le support et une partie d'ancrage destinée à être fixée sur l'os. La partie d'ancrage est pourvue d'un filetage. Un os comprend une enveloppe rigide:os cortical appelée corticale et une partie centrale spongieuse: os spongieux ou moelle osseuse, contenue dans la corticale. Pour assurer une immobilisation satisfaisante de la broche, le chirurgien doit percer l'os de part en part, c'est-à-dire successivement une première partie de la corticale, appelée corticale supérieure , la moelle, et une deuxième partie de la corticale, appelée corticale inférieure , puis visser la partie d'ancrage de la broche dans les alésages ainsi ménagés. Pour limiter les possibilités de rotation de la broche autour de son axe, il vient ensuite serrer un écrou contre la corticale supérieure. La fixation de la broche par filetage est une opération longue. Elle ne garantit pas un blocage parfait en rotation et, du fait du perçage de part en part de l'os, conduit à la fragilisation de l'os. Les broches sont en outre coûteuses à fabriquer. Pour limiter les possibilités de rotation du support de réflecteur, il est également connu de fixer le support de réflecteur à l'os au moyen à plusieurs broches filetées solidarisées entre elles au moyen d'un étrier. L'opération est cependant longue à mettre en oeuvre et conduit également à la fragilisation de l'os. De plus, la multiplication des broches conduit à une multiplication des incisions percutanées ou à leur élargissement. La zone d'implantation doit également être étendue. Dans certaines interventions, comme pour la reconstruction du ligament croisé antérieur, la pose de broches multiples ne permet donc pas leur positionnement optimal. Il existe donc un besoin pour des moyens de fixation d'un support sur un os qui soient rapides à mettre en oeuvre, peu coûteux à fabriquer, moins invasifs que les broches selon la technique antérieure et aptes à éviter toute rotation du support. Le but de la présente invention est de répondre à ce besoin. Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'une broche de fixation d'un support sur un os, notamment d'une broche destinée à la fixation d'un support d'un réflecteur infrarouge d'un système d'assistance informatique à la chirurgie ostéoarticulaire, ladite broche comportant une partie de support destinée à recevoir ledit support et une partie d'ancrage destinée à être introduite, par une extrémité d'introduction, dans ledit os. Selon l'invention, ladite partie d'ancrage est conformée pour empêcher toute rotation de ladite broche autour de son axe après introduction en force de ladite partie d'ancrage dans ledit os. La partie d'ancrage ainsi définie peut donc prendre une grande variété de formes, à l'exclusion des formes de révolution autour de l'axe de la broche, éventuellement pourvues d'un filetage comme selon la technique antérieure. Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, l'introduction en force de la broche dans l'os peut être effectuée par percussion au moyen d'une masse et est donc particulièrement rapide. Le blocage en rotation résulte de la conformation de la partie d'ancrage qui, lors de son introduction en force dans l'os, vient en prise avec l'os, notamment avec la corticale supérieure. Du fait de l'efficacité de ce blocage, il n'est pas indispensable que la broche selon l'invention traverse la corticale inférieure. Avantageusement, la fragilisation de l'os résultant de la mise en place de la broche est ainsi limitée. Le blocage en rotation ne nécessite aucune opération particulière, ni organe supplémentaire tel qu'un écrou. Il est donc rapide et efficace. La broche selon l'invention présente encore les caractéristiques préférées suivantes. Ladite partie d'ancrage comporte au moins une arête longitudinale. Avantageusement, cette arête facilite l'introduction en force de la broche. Ladite partie d'ancrage a une section transversale triangulaire, quel que soit le plan de coupe transversale considéré. Avantageusement, une section triangulaire est particulièrement adaptée pour éviter la rotation de la broche autour de son axe. L'extrémité d'introduction a la forme d'une pointe. Avantageusement, la pointe facilite l'introduction en force de la broche et/ou un enfoncement de l'extrémité d'introduction dans la corticale inférieure de l'os. Ladite partie d'ancrage est disposée de manière que, dans une position de service dans laquelle ladite partie d'ancrage est immobilisée en rotation par la corticale supérieure dudit os, ladite extrémité d'introduction est enfoncée dans la corticale inférieure dudit os. Cet enfoncement de l'extrémité d'introduction limite la flexion de la broche autour de ses points de contact avec la corticale supérieure. Avantageusement, l'immobilisation du support par rapport à l'os en est améliorée. Ladite extrémité d'introduction est conformée pour percer un trou dans ledit os par rotation de ladite broche autour de son axe, le diamètre dudit trou étant déterminé pour empêcher une introduction de ladite partie d'ancrage sans passage en force. L'invention concerne également un dispositif de support, en particulier pour un réflecteur infrarouge d'un système d'assistance informatique à la chirurgie ostéoarticulaire, remarquable en ce qu'il comporte une broche selon l'invention. De préférence, le dispositif de support selon l'invention comporte un coulisseau monté coulissant sur ladite partie de support et bloqué en rotation autour de ladite partie de support par complémentarité de forme avec ladite partie de support. De préférence encore, il comporte une platine montée mobile en rotation 15 selon un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de ladite partie de support et des moyens de blocage en position de ladite platine sur ledit coulisseau. L'invention concerne enfin un procédé de fixation d'un support sur un os, en particulier d'un support d'un réflecteur infrarouge d'un système d'assistance informatique à la chirurgie ostéo-articulaire, remarquable en ce qu'il comporte une étape d'enfoncement en force, dans ledit os, d'une broche de fixation selon l'invention. Le procédé selon l'invention présente encore les caractéristiques préférées suivantes: Préalablement audit enfoncement, on perce un trou dans la corticale supérieure dudit os à l'endroit où on prévoit d'effectuer ledit enfoncement, le diamètre dudit trou étant déterminé pour empêcher une introduction de ladite partie d'ancrage sans passage en force. Avantageusement, le risque de rupture de l'os lors de l'enfoncement en force est diminué. Dans une variante de l'invention, on perce ledit trou au moyen de ladite broche, on maintient ladite broche dans ledit trou après avoir percé ledit trou, puis on enfonce en force ladite partie d'ancrage dans ladite corticale supérieure. Avantageusement aucun outillage spécifique n'est donc nécessaire. Avantageusement encore, le chirurgien n'a ainsi pas besoin de rechercher le trou pour y introduire la broche. On enfonce en force ladite broche dans ladite corticale supérieure jusqu'à pénétration de ladite extrémité d'introduction dans la corticale inférieure dudit os. Avantageusement, le maintien en position de la broche en est amélioré. De préférence, ladite pénétration est limitée de manière que ladite broche ne traverse pas la corticale inférieure de l'os. La fragilisation de l'os en est avantageusement réduite. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel les figures 1A et 1B représentent en perspective et en section transversale selon le plan de coupe AA représenté sur la figure 1A, respectivement, un premier mode de réalisation d'une broche selon l'invention; les figures 2A, 2B et 2C représentent en perspective et en section transversale selon les plans de coupe A'A' et B'B' représentés sur la figure 2A, respectivement, un deuxième mode de réalisation d'une broche selon l'invention; la figure 3 représente une broche selon le premier mode de réalisation dans une position de service; la figure 4 représente une vue de détail d'un dispositif de support selon l'invention. Dans les différentes figures, des références identiques sont utilisées pour désigner des organes identiques ou analogues. Un signe prime a cependant été ajouté aux références du deuxième mode de réalisation. On se reporte à présent aux figures 1A-1B. La figure 1A représente une broche 10 d'axe D, fabriquée en une matière rigide compatible avec une pénétration dans le corps humain, par exemple en aluminium, en titane ou en inox. La broche 10 pourrait également être fabriquée, en tout ou en partie, en une matière plastiqûe rigide, éventuellement armée en son centre d'un noyau métallique. La broche 10 comporte un corps 14, et aux extrémités du corps 14, une tête 16 sensiblement cylindrique et une extrémité d'introduction effilée, ou pointe 18. Le corps 14 a la forme d'une tige droite à trois faces latérales 14a, 14b et 14c sensiblement planes, délimitées par des arêtes longitudinales 19a, 19b et 19c. Par arête longitudinale , on entend une arête s'étendant dans un plan contenant l'axe D de la broche. La section du corps 14 est triangulaire isocèle (voire figure 1B) et sensiblement constante sur toute la longueur L du corps 14. De préférence, la longueur du corps 14 L est d'environ 90 mm. La longueur de la pointe 18 est d'environ 20 mm. De préférence, la largeur I d'une face 14a-c est inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 7 mm, de préférence encore d'environ 5 à 6 mm. Du point de vue fonctionnel, on distingue une partie de support 20 et une partie d'ancrage 22. La partie de support 20 est constituée par une portion supérieure du corps 14. Elle est destinée à servir de rail de coulissement à un coulisseau 24 (voir figure 4) et à permettre son immobilisation sur la broche 10. Comme représenté sur la figure 4, la partie de support 20 et le coulisseau 24 sont conformés pour empêcher toute rotation du coulisseau 24 autour de la partie de support 20, de préférence par complémentarité des formes de la lumière du coulisseau 24 et de la partie de support 20. L'immobilisation du coulisseau 24 est assurée par l'appui, sur la face 14a du corps 14, de la pointe d'une vis 26 vissée dans un alésage fileté traversant une paroi 28 du coulisseau 24. Une platine 30 est prévue pour fixer une armature de réflecteur 32 sur le coulisseau 24. La position angulaire de la platine 30 autour d'un axe F sensiblement perpendiculaire à l'axe D de la broche 10 peut être modifiée par le coulissement, dans deux boutonnières 40 et 42 ménagées dans la platine 30 et s'étendant le long d'un même cercle, de deux vis 36 et 38 vissées dans le coulisseau 24. Les vis 36 et 38 permettent ainsi sélectivement de libérer ou d'immobiliser la platine 30 sur le coulisseau 24. De préférence, la platine 30 est en outre conformée de manière que, par serrage des vis 36 et 38, la platine 30 presse l'armature de réflecteur 32 contre le coulisseau 24 et l'immobilise. La position de l'armature de réflecteur 32 par rapport à la platine 30 et au coulisseau 24 peut ainsi avantageusement être modifiée à volonté, par simple desserrement des vis 36 et 38, modification de la position de l'armature du réflecteur 32 et resserrement des vis 36 et 38. La partie d'ancrage 22 comporte une portion inférieure 40 du corps 14, de section triangulaire, destinée à entrer en contact avec la corticale supérieure S de l'os, et la pointe 18, destinée à être enfoncée dans la corticale inférieure 1 de l'os, de préférence sans la traverser, comme représenté sur la figure 3. La partie d'ancrage 22 permet d'assurer la fixation de la broche 10 sur l'os dans une position de service, telle que représentée sur la figure 3, dans laquelle la broche 10 est parfaitement immobilisée par rapport à l'os. Selon l'invention, la partie d'ancrage 22 est conformée pour empêcher toute rotation de la broche 10 autour de son axe D après que la partie d'ancrage 22 a été introduite en force dans la corticale supérieure S de l'os (voir figure 3). Pour mettre en place la broche 10, le chirurgien perce d'abord un trou T dans la corticale supérieure S à l'endroit où il prévoit de fixer la broche 10, par exemple au moyen d'une perceuse munie d'un forêt adapté. Le diamètre d du trou, de préférence d'environ 3,5 mm, est déterminé pour ne pas autoriser la traversée libre de la partie d'ancrage 22, c'est-àdire pour que l'enfoncement de la partie d'ancrage 22 dans ce trou implique un passage en force. Il enfonce ensuite en force la broche 10 dans le trou T, par exemple en percutant la tête 16 au moyen d'une masse, jusqu'à ce que la pointe 18 entre en contact avec la corticale inférieure S de l'os. Il frappe alors légèrement la broche 10 de manière à faire pénétrer la pointe 18 dans la corticale inférieure S, en évitant de préférence que la pointe 18 ne traverse la corticale inférieure S. La fragilisation de l'os est ainsi avantageusement limitée. Dans cette position, dite position de service , la broche 10 est parfaitement immobilisée en rotation autour de l'axe D par le contact étroit des faces 14a-c de la partie d'ancrage 22 sur la corticale supérieure S. La broche 10 est en outre parfaitement immobilisée en translation selon l'axe D par le contact étroit des faces 14a-c de la partie d'ancrage 22 sur la corticale supérieure S ainsi que, vers la corticale inférieure I, par la butée de la pointe 18 sur la corticale inférieure I. L'épaisseur E de la zone de contact avec la corticale supérieure S et l'enfoncement de la pointe 18 dans la corticale inférieure 1 empêchent enfin tout pivotement radial de la broche 10. Les figures 2A-C représentent le mode de réalisation préféré de l'invention. La pointe 18', de préférence d'une longueur d'environ 8 mm, est conformée pour permettre le percement du trou T. La pointe 18' rejoint une partie cylindrique 42 de diamètre d d'environ 3,5 mm et d'une longueur d'environ 12 mm. Une partie de transition 44 assure un évasement progressif de la surface extérieure de la broche 10 entre la partie cylindrique 42 et le corps 14'. De préférence, la broche 10' n'est pas terminée par une tête cylindrique et son extrémité 16' opposée à la pointe 18' est conformée pour pouvoir être fixée sur le mandrin d'une perceuse. Pour mettre en place la broche 10', le chirurgien fixe d'abord l'extrémité 16' de la broche 10' sur une perceuse, puis, au moyen de la pointe 18', perce un trou T dans la corticale supérieure S à l'endroit où il prévoit de fixer la broche 10'. Avantageusement, aucun foret spécifique n'est nécessaire. Une fois la corticale supérieure S percée, le chirurgien n'extrait pas la broche 10' du trou T, mais la démonte de la perceuse. La partie cylindrique 42 ou la partie de transition 44 est alors en contact avec le bord du trou T et la broche 10' pourrait être extraite sans difficulté. Avantageusement, la broche 10' est déjà en position pour être fixée sur l'os. Le chirurgien n'a pas à rechercher le trou qu'il vient de percer pour y introduire la broche 10' et peut immédiatement enfoncer en force la broche. Le chirurgien procède ensuite comme avec la broche 10. Il enfonce en force la broche 10' dans le trou T de la corticale supérieure S jusqu'à ficher la pointe 18' dans la corticale inférieure. En moins d'un quart d'heure, la broche 10' peut être mise en place. Comme cela apparaît clairement à présent, l'invention fournit un moyen de fixation d'un support sur un os qui est à la fois rapide à mettre en oeuvre, peu coûteux à fabriquer, ne nécessitant que le percement d'un trou à travers une seule corticale. La présence des arêtes longitudinales 19a, 19b et 19c permet d'empêcher efficacement toute rotation de la broche autour de son axe. Avantageusement, une broche unique permet d'immobiliser avec une grande rigidité le support par rapport à l'os. Une incision de 2 à 3 mm suffit avantageusement pour la mise en place de la broche selon l'invention. La présente invention n'est cependant pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs. La partie d'ancrage n'est pas nécessairement de section transversale constante. La partie d'ancrage peut en particulier s'évaser vers la tête de la broche, ce qui, pour un même diamètre du trou T, permet avantageusement une fixation plus ou moins rigide selon l'enfoncement plus ou moins grand de la broche dans l'os. La section transversale de la partie d'ancrage n'est pas nécessairement triangulaire, même si ce mode de réalisation est préféré du fait qu'il offre un très bon blocage en rotation tout en évitant que la partie d'ancrage ne déborde trop du trou cylindrique T réalisé pour éviter de fragiliser l'os. De préférence, la partie d'ancrage présente une pluralité de faces planes, reliées entre elles par des arêtes longitudinales. En fonction des types d'os, et pour diminuer encore plus les risques de fragilisation de l'os, la section de la partie d'ancrage peut ainsi présenter une forme plus proche du cercle, par exemple carrée, pentagonale, hexagonale, pentagonale, ou plus généralement toute forme polygonale, régulière ou non. La section de la partie d'ancrage peut encore présenter une forme d'étoile comportant un nombre quelconque de branches. La planéité des faces n'est pas limitative, même si des faces planes sont préférées. Les faces pourraient ainsi présenter des aspérités ou, de préférence, des rainures longitudinales. Les arêtes longitudinales sont de préférence vives de manière à faciliter l'enfoncement en force dans la corticale. La présence d'arêtes longitudinales améliore le blocage en rotation, mais n'est pas limitative. Toute forme de la partie d'ancrage autorisant un enfoncement en force dans la corticale supérieure, puis, en conséquence, un blocage de la rotation de la broche autour de son axe, est envisageable. La partie d'ancrage pourrait ainsi avoir, par exemple, une section elliptique qui, bien que moins efficace qu'une section triangulaire, entre dans le cadre de la présente invention. Les sections des parties de support et d'ancrage ont notamment pour fonction d'empêcher toute rotation du coulisseau par rapport à la broche et de la broche par rapport à l'os, respectivement. Les sections des parties de support et d'ancrage pourraient être différentes l'une de l'autre. De préférence cependant, les parties de support et d'ancrage sont alignées axialement et angulairement autour de l'axe D. De préférence, comme pour les broches 10 et 10', il n'y a pas de discontinuité ou de rupture de pente entre les parties de support et d'ancrage, ces parties formant un corps ne présentant pas de limite physique permettant de distinguer les parties de support et d'ancrage. Ainsi, les broches peuvent avantageusement être fixées à des os de diamètres variés. Pour réduire les coûts de fabrication, il est avantageux que les parties de support et d'ancrage présentent des sections identiques et constantes sur toute la longueur du corps de la broche. L'enfoncement de la pointe de la broche dans la corticale inférieure n'est pas indispensable à la mise en oeuvre de l'invention, un enfoncement en force à travers la seule corticale supérieure permettant déjà une immobilisation très satisfaisante de la broche sur l'os. Enfin, l'invention s'applique à tout système dans lequel il est nécessaire de repérer le mouvement d'un os avec une grande précision, c'est-à-dire non seulement à la chirurgie ostéo-articulaire, mais aussi à la chirurgie maxillo-faciale, la neurochirurgie (fixation du crâne), l'ORL, la chirurgie du rachis, ou la rhumatologie. A l'aide de systèmes équivalents mais de dimensions réduites, on peut également appliquer l'invention à des interventions très légères permettant d'effectuer un diagnostique tel que la mesure de mouvements relatifs des os d'une articulation ou de réaliser un geste percutané ou minimalement invasif. REVENDICATIONS 1. Broche de fixation d'un support sur un os, notamment destinée à la fixation d'un support d'un réflecteur infrarouge d'un système d'assistance informatique à la chirurgie ostéo-articulaire et autres techniques de fixation, ladite broche (10,10') comportant une partie de support (20) destinée à recevoir ledit support et une partie d'ancrage (22) destinée à être introduite, par une extrémité d'introduction (18,18') , dans ledit os, caractérisée en ce que ladite partie d'ancrage (22) est conformée pour empêcher toute rotation de ladite broche (10,10') autour de son axe après introduction en force de ladite partie d'ancrage (22) dans ledit os. 2. Broche de fixation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie d'ancrage (22) comporte au moins une arête longitudinale (19a,19b,19c). 3. Broche de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite partie d'ancrage (22) a une section transversale triangulaire, quel que soit le plan de coupe transversale considéré. 4. Broche de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite extrémité d'introduction (18, 18') a la forme d'une pointe. 5. Broche de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite partie d'ancrage (22) est disposée de manière que, dans une position de service dans laquelle ladite partie d'ancrage (22) est immobilisée en rotation par la corticale supérieure (S) dudit os, ladite extrémité d'introduction (18,18') est enfoncée dans la corticale inférieure (I) dudit os. 6. Broche de fixation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite extrémité d'introduction (18, 18') est conformée pour percer un trou (T) dans ledit os (S) par rotation de ladite broche (10,10') autour de son axe (D), le diamètre (d) dudit trou (T) étant déterminé pour empêcher une introduction de ladite partie d'ancrage (22) sans passage en force. 7. Dispositif de support, en particulier pour un réflecteur infrarouge d'un système d'assistance informatique à la chirurgie ostéo-articulaire, caractérisé en ce qu'il comporte une broche (10,10') selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Dispositif de support selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un coulisseau (24) monté coulissant sur ladite partie de support (20) et bloqué en rotation autour de ladite partie de support (20) par complémentarité de forme avec ladite partie de support (20). 9. Dispositif de support selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une platine (30) montée mobile en rotation selon un axe (F) sensiblement perpendiculaire à l'axe (D) de ladite partie de support (20) , et des moyens de blocage en position de ladite platine (30) sur ledit coulisseau (24).