Brevet FR2891451A1 — publié le 20070406

La chirurgie assistée par ordinateur consiste à proposer au chirurgien au fil de l'intervention, un certain nombre d'informations, données, suggestions, au moyen d'un dispositif d'affichage (le plus souvent un écran), cette proposition étant le résultat du traitement par une unité informatique d'une situation réelle acquise par cette unité à l'aide d'un logiciel d'assistance à l'intervention. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Afin de rendre opérationnel un tel système, il convient de placer le champ opératoire (la situation réelle) dans un repère de référence. Un dispositif d'acquisition de données (par télémétrie infrarouge notamment) est associé à ce repère et permet d'identifier la forme et la position du membre à traiter dans le repère. Des marqueurs sont utilisés pour procéder à cette identification. Certains sont solidaires du membre tandis que d'autres sont solidaires d'instruments tels que des pal-peurs permettant de relever les coordonnées d'une multi- tude de points dans le repère de référence. Ainsi sont acquises par le système, la position et la forme du membre à traiter et le chirurgien dispose alors d'une image tridimensionnelle de ce membre, résultant du traitement des données acquises par l'unité informatique. Le logi- ciel d'assistance fournit au chirurgien des indications relatives à l'intervention en fonction des données acquises et de la prothèse à poser et/ou qui prend en considération les indications que le chirurgien souhaite imposer au système, résultant de sa pratique et de ses choix cli-niques. Le système est alors capable de fournir en temps réel des indications ou des consignes au chirurgien pour la réalisation de certains actes tels que les résections osseuses qu'il convient de réaliser pour l'implantation d'une prothèse. 2891451 2 Au cours de ces opérations, le chirurgien doit dialoguer avec le système informatique. Il dispose à cet effet, en plus des instruments équipés de marqueurs, soit d'une pédale, soit d'un émetteur d'un signal lui permet- tant de valider une acquisition. En outre, il faut au chirurgien pouvoir disposer d'un moyen pour conduire de manière interactive l'assistance proposée par le système informatique à la manière d'une télécommande à laquelle se substitue quelquefois un personnel assistant situé au voisinage de l'unité informatique. En effet cette unité est le plus souvent placée en dehors du champ stérile de l'intervention et le chirurgien ne peut pas y accéder par lui-même. OBJET DE L'INVENTION Par la présente invention, on propose un ensemble de moyens qui autorise entre le chirurgien et l'unité informatique d'assistance à l'intervention une interactivité souple et fiable. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet une station de navigation pour chirurgie orthopédique comprenant: - une unité informatique de traitement d' informa- tions, - des moyens d'observation d'une partie détermi-25 née de l'espace, - des moyens de marquage d'un ou plusieurs objets logés dans cet espace, reconnus et repérés par les moyens d'observation dans ledit espace pour constituer des moyens d'acquisition de données pour l'unité informati- que, - des moyens d'affichage de données ou d'informations acquises par l'unité informatique et/ou enregistrées dans celle-ci et/ou calculées par celle-ci et des moyens de commande à distance de l'unité informatique. 20 2891451 3 Selon l'invention, ces moyens de commande à dis-tance appartiennent à un instrument manuel équipé de moyens de marquage pour son repérage par les moyens d'observation et comprennent au moins un marqueur supplémen- taire déplaçable manuellement par rapport aux moyens de marquage de l'instrument à partir d'une position stable vers et dans laquelle, en l'absence d'action manuelle, le marqueur est rappelé et maintenu. Cette disposition constitue une sorte de télécom- mande passive de l'unité informatique. En effet, le dé-placement relatif du marqueur mobile par rapport aux marqueurs rigidement solidaires de l'instrument est enregistré par les moyens d'observation et traité par l'unité informatique comme un top de commande correspondant à par exemple ce qui peut être attendu d'un programme au cours de son exécution. Il pourra s'agir d'un top validant une acquisition de données relatives à un point dans l'es-pace, ou un signal destiné à opérer un choix proposé par l'unité informatique sur l'écran d'affichage. Dans ce dernier cas par exemple, l'instrument portant les marqueurs fixes et mobile pourra être dirigé vers l'écran d'affichage dans une ou plusieurs positions qui peuvent être reconnues par l'unité informatique, un mouvement du marqueur mobile dans l'une de ses positions correspondant à une instruction de validation d'une option parmi plu-sieurs options proposées par l'unité informatique et affichées sur l'écran à destination du chirurgien. Dans un mode préféré de réalisation, le marqueur supplémentaire est solidaire d'un poussoir de commande de son déplacement porté par l'instrument. Le chirurgien se sert ainsi de ce poussoir comme d'une gâchette. L'unité informatique, les moyens d'affichage et les moyens d'observation sont de préférence groupés dans une structure portable, ce qui permet de placer au mieux la station par rapport au champ opératoire. 2891451 4 En particulier, dans cette structure portable, les moyens d'observation sont portés par l'extrémité d'un mât télescopique de cette dernière. On peut ainsi choisir l'angle sous lequel le champ opératoire sera observé. En outre, ces moyens d'observation sont de préférence attachés de manière détachable au mât télescopique, ce qui permet de satisfaire à certaines contraintes d'accessibilité au champ opératoire en dissociant les moyens d'observation des moyens d'affichage. Enfin, pour faciliter le réglage et la visée des moyens d'observation, ceux-ci sont contenus dans un boîtier qui est équipé d'un pointeur à faisceau laser. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de sa réalisation donné ci-après à titre d'exemple non limita- tif. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une représentation d'une station de navigation conforme à l'invention dans une position de service, - la figure 2 représente cette même station dans une position de rangement, - la figure 3 représente un palpeur équipé de moyens de télécommande passive de l'unité informatique de la station de navigation. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La station de navigation représentée aux figures 1 et 2 comporte une unité informatique 1 en façade de laquelle est disposé un écran d'affichage 2. Cette unité est solidaire d'un bâti 3 qui, dans le cas de la figure, comporte deux cadres latéraux 3a et 3b formant en partie inférieure, les pieds de la station et en partie supé- rieure, des poignées pour son transport. Ces cadres laté- 2891451 5 raux sont reliés entre eux et à une colonne 4 télescopique située à l'arrière de l'unité informatique 1, représentée dans son état de service à la figure 1, la colonne étant étendue et, dans son état de rangement à la figure 2, la colonne étant rétractée. Au sommet de cette colonne, la station de navigation comporte une unité 5 d'observation d'un champ opératoire sous la forme d'un boîtier 6 relié à la colonne 4 par une articulation du genre rotule. L'orientation du boîtier 6 par rapport à la colonne 4 est effectuée au moyen de poignées 7 de réglage qui permettent au chirurgien d'orienter le boîtier 6 dans la direction qui l'intéresse et, au moyen d'organes appropriés 8, qui actionnés permettent de déverrouiller l'articulation et qui, au repos, la verrouille l'orientation du boîtier une fois réglée. Pour aider à cette orientation, le boîtier 6 comporte un émetteur 9 de faisceau laser formant pointeur. Aux extrémités latérales du boîtier 6, les moyens d'observation du champ opératoire possèdent des émetteurs récepteurs de télémétrie infrarouge 10 grâce auxquels tout objet placé dans le champ d'observation est reconnu et repéré. Cette reconnaissance et ce repérage sont obtenus de manière connue grâce à des marqueurs qui sont sondai- res de l'objet, ces marqueurs étant constitués par exemple par des réflecteurs sphériques des signaux infrarouges émis par les moyens d'observation 5. La figure 3 représente un palpeur 20 avec une poignée de manipulation 21 et une pointe active 22, équi- pé de trois réflecteurs infrarouges fixes 23, 24 et 25. Lorsque ces réflecteurs 23, 24 et 25 sont dans le champ d'observation de la station de navigation, l'unité informatique connaît les coordonnées de la pointe 22 dans le repère de ce champ. S'il s'agit, dans le programme de navigation, d'une routine d'acquisition des coordonnées d'un certain nombre de points pour par exemple définir la forme et la position d'un os ou d'un membre dans le champ observé, il convient lorsque chacun de ces points sont contactés par le pointe 22, d'en relever les coordonnées. A cet effet, le palpeur selon l'invention est équipé d'un quatrième réflecteur infrarouge ou marqueur 26 dont on peut commander le mouvement grâce à un levier 27 duquel le marqueur 26 est solidaire. On peut rapprocher ce levier 27 de la poignée 21 par pression à l'en-contre de l'effet du ressort 28 qui tend à l'écarter. Ainsi, lorsque ce mouvement est commandé par l'opérateur qui tient en main le palpeur 20, l'unité informatique le repère et l'interprète comme un ordre d'enregistrement des coordonnées du point palpé. Il est possible que l'unité informatique, lors de l'exécution d'un programme, propose par l'écran d'affichage 2 au chirurgien soit de commander le déroulement d'une étape supplémentaire du programme, soit de procéder à un choix parmi deux ou plusieurs options qui lui sont proposées. A cet effet, l'instrument, par exemple le pal-peur, que le chirurgien tient en main, constitue une télécommande passive de l'unité informatique. Le signal de télécommande est constitué par le repérage du mouvement du marqueur 26 par rapport aux autres marqueurs 23, 24 et 25. Les logiciels de la station de navigation peuvent être raffinés au point que dans une certaine orientation de l'instrument 20, le mouvement soit interprété comme le choix d'une première option alors que dans une autre orientation, ce mouvement soit interprété comme étant le choix d'une deuxième option. L'exemple ci-dessus concerne un instrument à main du type palpeur. D'autres instruments nécessaires à l'in- tervention du chirurgien peuvent également être équipés de marqueurs fixes (de manière connue) et mobiles (con- formément à l'invention), permettant au chirurgien de communiquer de manière interactive avec l'unité informa-tique à n'importe quel stade de l'opération. Plusieurs marqueurs peuvent être déplacés et ainsi constituer plu- sieurs géométries distinctes repérables par le système de navigation, et donc correspondre à plusieurs ordres de télécommande si cela peut être utile ou nécessaire. REVENDICATIONS 1. Station de navigation pour chirurgie orthopédique comprenant: -une unité (1) informatique de traitement d'in- formations, - des moyens (5) d'observation d'une partie dé-terminée de l'espace, - des moyens (23, 24, 25) de marquage d'un ou plusieurs objets logés dans cet espace, reconnus et repé- rés par les moyens d'observation (5) dans ledit espace, constituant ainsi des moyens d'acquisition de données par l'unité informatique (1), - des moyens d'affichage (2) de données ou d'informations acquises par l'unité informatique (1) et/ou enregistrées dans celle-ci (1).et/ou calculées par celle-ci (1) et des moyens de commande à distance de l'unité informatique, caractérisée en ce que les moyens de commande à distance appartiennent à un instrument (20) manuel équipé de moyens de marquage (23, 24, 25) pour son repérage par les moyens d'observation (5) et comprennent au moins un marqueur supplémentaire (26) déplaçable manuellement par rapport aux moyens de marquage (23, 24, 25) de l'instrument à partir d'une position stable vers et dans laquelle, en l'absence d'action manuelle, le marqueur (26) est rappelé et maintenu. 2. Station de navigation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le marqueur supplémentaire (26) et solidaire d'un poussoir (27) de commande de son dépla- cement porté par l'instrument (20). 3. Station de navigation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité informatique (1), les moyens d'affichage (2) et les moyens d'observation (5) sont groupés dans une structure portable (3, 4). 2891451 9 4. Station de navigation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens d'observation (5) sont portés par l'extrémité d'un mât télescopique (4) de la structure portable susdite. 5. Station de navigation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens d'observation (5) sont attelés de manière détachable au mât télescopique (4). 6. Station de navigation selon l'une quelconque 10 des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les moyens d'observation (5) sont contenus dans un boîtier (6) équipé d'un pointeur (9) à faisceau laser. 7. Instrument de commande à distance d'une station de navigation pour chirurgie orthopédique constitué par un instrument manuel (20) équipé de moyens de marquage (23, 24, 25) rigidement solidaires de l'instrument, pour son repérage par la station de navigation, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un marqueur supplémentaire (26) mobile par rapport à ces moyens de marquage (23, 24, 25) et déplaçable manuellement à partir d'une position stable vers et dans laquelle, en l'absence d'action manuelle, le marqueur (26) est rappelé et maintenu. 8. Instrument selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'instrument manuel (20) est constitué d'un palpeur comportant une pointe active (22), une poignée de manipulation (21), trois marqueurs fixes (23, 24, 25) rigidement solidaires du palpeur et un marqueur mobile solidaire d'un levier (27) de sa manoeuvre manuelle contre l'effet d'un organe élastique de rappel (28).