Brevet FR2896399A1 — publié le 20070727

- 1 - La présente invention concerne un dispositif de détection magnétique pour la mesure en percutané (épaisseur de la peau et des parties molles simplement) des positions des trous de passage des vis de verrouillage d'une plaque orthopédique. Cette invention permet de repérer la position des trous et ainsi d'effectuer avec précision l'incision nécessaire au placement d'une douille de perçage. La douille une fois auto-centrée sur la plaque permet le perçage et la mise en place de la vis de verrouillage. Les plaques orthopédiques sont dotées de nombreux trous afin de permettre un verrouillage optimal sur l'os opéré. Le chirurgien peut choisir en per opératoire les trous à utiliser pour le verrouillage de la plaque, avant sa mise en place sur le patient. Les méthodes actuelles de repérage des positions des trous de passage des vis de verrouillage reposent sur de larges incisions où l'intégralité de la plaque est visualisée ou sur des cadres de visée externes. Les incisions de grande taille augmentent les pertes sanguines et les risques d'infection, sont douloureuses, favorisent les adhérences cutanées et ne sont pas esthétiques. La mise en oeuvre des cadres de visée externes est compliquée, longue et contraignante pour le chirurgien. Le dispositif suivant l'invention permet de remédier aux risques et désagréments liés à la méthode des larges incisions ainsi qu'aux contraintes liées à l'utilisation d'un cadre de visée externe. En effet, le dispositif suivant l'invention mesure directement en percutané, par détection magnétique, la position des trous de passage des vis de verrouillage des plaques. Le procédé de détection de la position des trous repose sur la mise en place de plots au centre des trous à mesurer. Ces plots sont munis en leur centre d'une pastille magnétique dont les propriétés - 2 - ferromagnétiques sont assez éloignées de celles des métaux utilisés pour la construction des plaques. Un boîtier de mesure, muni d'un détecteur magnétique, peut déterminer en percutané la position des pastilles dans les trous. Ce dispositif simple de mise en oeuvre permet de déterminer avec une précision suffisante la position des trous des plaques. L'installation des vis de verrouillage peut ainsi être optimale, sans nécessiter l'installation de cadres de visée externes ni recourir à des incisions trop grandes. L'utilisation du dispositif suivant l'invention est simple et rapide. Le chirurgien peut installer les plots en cours d'intervention, en fonction de son analyse des trous nécessaires pour le verrouillage de la plaque. Des plaques comprenant des plots installés lors de leur fabrication peuvent également être considérées. Une fois la plaque mise en place avec ses plots, le chirurgien utilise le boîtier de mesure magnétique pour repérer en percutané la position des pastilles magnétiques sous la peau. Une fois la détection effectuée, il peut marquer la position à l'aide d'un marqueur ou d'un faisceau lumineux (laser) sur la peau au travers du boîtier de mesure grâce à un orifice prévu à cet effet. Le boîtier de mesure présente l'avantage d'être léger et compact, manipulable avec une seule main, fonctionnant sur pile ou batterie. Afin de le rendre utilisable en milieu aseptique, le boîtier sera recouvert d'une housse stérile permettant sa protection et sa manipulation, une canule stérile sera également introduite dans l'orifice central du boîtier. Le résultat de la mesure de détection magnétique est présenté au chirurgien de manière simple et non ambiguë par un moyen visuel ou sonore. A la position marquée, le chirurgien peut pratiquer une petite incision et retirer la pastille, à l'aide d'un système d'extraction adapté (type tire-bouchon), pour - 3 - libérer le trou. Une fois le plot retiré, la douille de perçage est positionnée et centrée pour le perçage et la mise en place de la vis de verrouillage. Les plots ainsi que le boîtier de mesure sont compatibles d'une utilisation en milieu stérile. Une plaque orthopédique (0) est constituée d'une plaque de métal (acier inox, titane, chrome ou cobalt par exemple) percée de nombreux trous. Une plaque mesure une quinzaine de centimètres de long environ pour quelques centimètres de large et deux à trois millimètres d'épaisseur. Les trous sont disposés sur toute la surface suivant un schéma propre à l'utilisation de la plaque. Les trous permettent le passage de vis de verrouillage qui permettent de fixer la plaque sur l'os opéré. En fonction de l'os opéré, différents trous peuvent être utilisés à la discrétion du chirurgien. Les dessins annexés (Figures de I à VIII) illustrent une réalisation possible du dispositif suivant l'invention. Sur les dessins annexés, les éléments de plaques orthopédiques (0) sont présentés à titre d'exemples et ne sont pas représentatifs d'un modèle en particulier. - La Figure I présente une vue générale du dispositif suivant l'invention, dans le plan XY. Une plaque typique (0) est représentée de face dans le plan XY après installation. Afin d'alléger le dessin, ni l'os ni les tissus ne sont représentés. De même, la longueur de la plaque (0) est fictive et tronquée. Deux trous de passage des vis de verrouillage sont équipés de plots (20), les autres sont laissés libres. Le boîtier de mesure (10) est représenté dans sa position opérationnelle, à l'extérieur du membre opéré, l'unité de détection étant placée en face - 4 - de la position théorique d'un trou équipé d'un plot. Les flèches évidées présentent les mouvements possibles du boîtier de mesure (10) autour de la position théorique des trous à mesurer. - La Figure II présente une vue de l'extérieur du boîtier de mesure (1C) suivant trois orientations : face principale (a), côté (b), côté (d) et fond (c). L'interrupteur (13) de mise en fonction de l'unité de détection est placé sur un côté (d). Le bouton poussoir (12) de calibrage est placé sur le côté (b). Sur la face principale (a), les barrettes lumineuses (15) permettent de visualiser de manière non ambiguë le résultat de la mesure magnétique. La face (c) présente les orifices (11) suivant l'axe principal de l'unité de détection. Enfin, sur chacune des orientations (a, b et d), une flèche (14) matérialise l'axe principal de l'orifice (11) du centre de l'unité de détection. - La Figure III présente une vue en coupe du boîtier de mesure (10) suivant les plans (a), (b) et (c). La coupe suivant le plan (a) permet de visualiser un montage potentiel du détecteur magnétique (16), de la carte électronique d'acquisition et de traitement (17) associée, afin de permettre une présentation des résultats sur les barrettes lumineuses (15). Une source électrique (18) indépendante alimente le détecteur magnétique (16) ainsi que la carte électronique (17). Les coupes suivant les plans (b) et (c) permettent de réaliser l'intérêt du montage proposé pour le détecteur magnétique (16) afin de préserver un orifice (11) au travers de tout le boîtier de mesure (10) suivant l'axe de détection. - La Figure IV présente une vue dans le plan XY (partie gauche) et les détails dans le plan XZ (partie droite) de - 5 - la plaque (0) équipée ou non de deux plots (20). Les plots (20) sont insérés dans les trous, de telle sorte que les pastilles magnétiques (21) soient au centre des trous dans le plan XY (partie gauche). Les plots (20) insérés dans les trous ne forment pas de sur-épaisseur par rapport aux plaques suivant l'axe Z (partie gauche). - La Figure V présente un plot (20) en détail dans le plan XY (partie du haut) et dans le plan YZ (partie du bas). La pastille magnétique (21) de forme toroïdale est placée au centre du plot dans le plan XY et proche de la surface supérieure du plot suivant l'axe Z. Le trou (22) est au centre du plot. Dans le cas de formes de pastille magnétique (21) différentes, des positions différentes de trou (22) pourraient être considérées. Enfin, la position des ailettes (23) sont indiquées par rapport à la plaque (0). En fonction de la forme du trou dans la plaque (0), des configurations d'ailettes (23) différentes pourraient être envisagées. - La Figure VI présente deux situations d'utilisation du dispositif suivant l'invention dans le plan XZ. Pour simplifier le dessin, ni l'os ni les tissus mous ne sont représentés. La flèche évidée indique les mouvements possibles du boîtier de mesure. Deux trous d'une plaque (0) sont équipés de plots (20), un trou est laissé libre. Sur la partie haute de la figure, le boîtier de mesure (10) est placé devant le trou qui n'est pas équipé de plot (20). Le résultat de la détection indiqué sur les barrettes lumineuses (15) est négatif. Sur la partie basse de la figure, le boîtier de mesure (10) est placé devant une partie de plaque (0) qui n'a pas de trou et se trouve loin d'un trou équipé d'un plot (20). Le résultat de la - 6 - détection indiqué sur les barrettes lumineuses (15) est négatif. La Figure VII presente deux autres situations d'utilisation du dispositif suivant l'invention dans le plan XZ. Pour simplifier le dessin, ni l'os ni les tissus mous ne sont: représentés. La flèche évidée indique les mouvements possibles du boîtier de mesure. Deux trous d'une plaque (0) sont équipés de plots (20), un trou est laissé libre. Sur la partie haute de la figure, le boîtier de mesure (10) est placé proche d'un trou équipé de plot (20). Le résultat de la détection présenté sur les barrettes lumineuses (15) indique cette proximité. Sur la partie basse de la figure, le boîtier de mesure (10) est placé en alignement du trou équipé d'un plot (20). Le résultat de la détection indiqué sur les barrettes lumineuses (15) est positif et détermine un alignement entre la position de l'orifice (1:1) et la pastille magnétique (22), suivant l'axe Z. - La Figure VIII présente une situation d'utilisation du dispositif suivant l'invention similaire à celle présentée dans la partie basse de la Figure VII. Pour clarifier la compréhension de l'utilisation, une partie de l'os (32) et des tissus mous (31) sont représentés. Un seul trou de la plaque (0) est équipé d'un plot (20), les autres trous sont laissés libres. Sur la partie haute de la figure, dans le plan XZ, le boîtier de mesure (10) est placé face au trou équipé du plot (20). Le résultat de la détection indiqué sur les barrettes lumineuses (15) est positif et indique un alignement entre la position de l'orifice (11) et la pastille magnétique (22), suivant l'axe Z. Un marqueur (30) peut donc être introduit dans l'orifice (11) afin de repérer sur la peau (31) la position mesurée. Sur la partie - 7 -basse de la figure, dans le plan XY, le boîtier de mesure (10) est retiré, ainsi que le marqueur (30). Le repère, une croix sur la peau (31), est clairement visible et permet au chirurgien d'effectuer une incision précise pour découvrir le plot (20) et le retirer avant de placer une douille de perçage. En référence à ces dessins, le dispositif suivant l'invention est constitué de deux parties : un boîtier de 10 mesure (10) et des plots (20). Le boîtier de mesure (10) est constitué d'une unité de détection magnétique dont le résultat de mesure est présenté au chirurgien de manière non ambiguë par des 15 barrettes lumineuses (15). Effectivement, si une seule barrette est illuminée, l'unité de détection est en fonction et calibrée, mais ne détecte rien : pas de pastille magnétique. Si par contre toutes les barrettes sont illuminées, cela indique un maximum de détection 20 magnétique, donc la détection d'une pastille magnétique. Dans une variante du dispositif suivant l'invention, un code sonore pourrait également indiquer le résultat de la mesure; sons graves : mesure faible donc pas de pastille; son aigu : mesure maximale, donc détection d'une pastille. 25 Le boîtier de mesure est traversé par un orifice cylindrique (11), de part en part, suivant l'axe principal de l'unité de détection (16). Sur chacune des faces du boîtier, une flèche (14) matérialise l'axe principal de l'orifice (11). 30 L'unité de détection du boîtier de mesure (10) est constituée d'un détecteur magnétique (16) qui est alimenté en énergie électrique (18) et dont l'acquisition et le traitement du signal sont assurés par une carte électronique (17). La forme du détecteur magnétique (16) est définie autour d'un axe central creux (orifice 11) qui permet le passage d'un marqueur au travers du boîtier de mesure. Le diamètre intérieur de l'orifice (11) est typiquement de l'ordre de un centimètre. Le détecteur magnétique (16) lui-même est constitué de quatre cylindres de fer doux chacun entouré d'une bobine et tous reliés entre eux. Le maximum de détection magnétique est ainsi réalisé au centre de l'orifice (11). Une tension typique de l'ordre de dix volts, délivrée par l'alimentation électrique (18) est suffisante au bon fonctionnement du détecteur magnétique (16). Le boîtier de mesure (10) est constitué d'une coque rigide percée de deux orifices (11) et munie des divers instruments (12, 13, 14 et 15). Les dimensions typiques du boîtier de mesure (10) sont : longueur environ douze centimètres, largeur environ cinq centimètres et épaisseur environ deux centimètres. Le boîtier de mesure (10) peut être placé dans une enveloppe stérile à usage unique, adaptée à ses dimensions. Une canule stérile à usage unique peut être placé dans l'orifice 11, afin de compléter l'isolation stérile du boîtier de mesure (10). Ces caractéristiques permettent d'assurer une utilisation optimale du boîtier de mesure (10) dans le contexte d'une salle d'opération, tout en préservant une grande souplesse de manipulation pour le chirurgien. Les plots (20) sont fabriqués en matériel neutre d'un point de vue magnétique, par exemple en polyéthylène, et compatible de leur utilisation pour boucher temporairement les trous des plaques orthopédiques. Les plots sont des petits cylindres (24) dont l'épaisseur est équivalente à celle des plaques (quelques millimètres) et - 9 - dont le diamètre est compatible de leur insertion dans les trous des plaques. Des ailettes (23) sur le périmètre permettent de maintenir les plots (20) en position à l'intérieur du trou. Au centre des plots, une pastille magnétique (21) est disposée de telle sorte que l'émission de champ magnétique soit maximale au centre des plots (20). La pastille magnétique (21) peut être constituée d'un aimant en forme de tore autour de l'axe central (22) des plots (20). Enfin, un trou (22) est laissé libre au centre des plots (20) afin de permettre le retrait des plots (20) à l'aide d'un embout pointu et fileté. Après avoir déterminé leurs positions, les plots (20) doivent être retirés, après avoir pratiqué une incision dans la peau et les tissus mous, et avant la mise en place des douilles de perçage. Dans une variante du dispositif suivant l'invention, les plots (20) peuvent être remplacés par des rondelles, équipées de pastilles magnétiques (21) sur leur périmètre et insérées dans les trous de passage des vis sur les plaques. Les rondelles permettent la détection de la position des trous de passage des vis de verrouillage de la plaque et peuvent éventuellement ne pas être retirées, les vis passant au travers. Cette variante est particulièrement adaptée aux opérations profondes. Le dispositif suivant l'invention est particulièrement destiné au repérage de la position des trous de fixation de plaques orthopédiques utilisées pour des opérations d'ostéosynthèse. REVENDICATIONS 1- Dispositif pour la détection magnétique et la mesure en percutané de la position des trous de passage des vis de verrouillage d'une plaque orthopédique, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier de mesure (10) équipé d'une unité de détection magnétique (16) et des plots (20) équipés de pastilles magnétiques (21) destinés à être mis en place au centre de trous de la plaque à détecter. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier de mesure (10) est autonome (fonctionnement sur piles ou sur batteries -18), manipulable avec une seule main et que son fonctionnement est compatible avec une utilisation en milieu stérile par l'addition d'une enveloppe stérile à usage unique adaptée à ses dimensions et d'une canule stérile dans l'orifice (11) afin de compléter son isolation stérile. 3- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de détection magnétique (16) est conçue autour d'un tube central creux (11) qui permet la détection du maximum de flux magnétique en son centre et le passage d'un marqueur ou tout autre instrument, et en ce que le boîtier de mesure (10) présente lui-même des orifices suivant l'axe du tube central (11) de l'unité de détection magnétique (16). 4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé de barrettes lumineuses (15) et/ou d'un système à codes sonores présentant au chirurgien le résultat de la mesure-11 - de flux magnétique de manière simple et non ambiguë en mode visuel (15) et/ou auditif. 5- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier de mesure (10) est équipé d'un bouton poussoir (12) qui donne accès de manière simple à une fonction pour calibrer (12) l'unité de détection et à une fonction de mise en marche (13). 6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce les plots (20) sont constitués d'un matériel neutre d'un point de vu magnétique et en ce qu'ils servent de support à des pastilles magnétiques (21) disposées de telle sorte qu'elles se trouvent au centre des trous à mesurer, une fois les plots insérés dans les trous les plaques orthopédiques. 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce les plots (20) peuvent être insérés dans les trous d'une plaque orthopédique et sont maintenus en place par des ailettes (23) de forme adaptée. 8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce les plots (20) sont équipés d'un trou (22) servant à les retirer d'une plaque mise en place, après avoir pratiqué une incision dans les tissus mous. 9- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plots (20) sont en un matériaux compatibles avec une utilisation en milieu stérile.- 12 - 10- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots (20) peuvent éventuellement être remplacés par des rondelles équipées de pastilles magnétiques sur leur périmètre et qui présentent les mêmes propriétés que les plots (20).