Brevet FR2913592A1 — publié le 20080919

Procédé et dispositif pour déterminer la dimension d'un implant. La présente invention concerne le domaine médical et en particulier les procédés et dispositifs permettant de choisir avec le plus de précision possible la taille d'un implant en fonction des caractéristiques du patient devant le recevoir. Dans le cas, pris comme exemple, d'une prothèse de hanche, le procédé utilisé actuellement consiste à prendre une ou plusieurs radiographies du bassin du patient puis à mettre en place sur une radiographie frontale des calques sur lesquels sont dessinés les profils des implants fémoraux et/ou cotyloïdiens, la superposition du dessin du calque et de l'image radiographique permettant de choisir la taille de l'implant la plus appropriée. Pour procéder à cette opération, le chirurgien dispose en règle générale de plu-sieurs jeux de calques correspondant, d'une part, à différentes tailles d'implants (par exemple 10) et, d'autre part, à trois valeurs d'agrandissement censées tenir compte de la distance entre la source et la plaque portant le film sur lequel se forme l'image. Selon une variante, l'image radiographique est reçue par un capteur et numérisée et les calques précités sont alors également numérisés. On constate que ce procédé connu, qu'il soit mis en oeuvre avec des calques papier ou par des moyens numériques, présente un inconvénient majeur qui est son manque de précision, en dépit du nombre de tailles disponibles et de la prise en compte d'une valeur d'agrandissement de l'image radiologique. Ce défaut provient notamment du fait que seulement trois valeurs d'agrandissement sont prises en compte pour les films radiologiques, mais résulte aussi du fait que l'agrandissement réel dépend non seulement de la distance entre la source de rayons X et le capteur, mais aussi de la position de l'articulation coxo-fémorale, entre la source et le capteur. Or cette position est variable en fonction de la morphologie des patients et il n'en est pas tenu compte dans la technique antérieure. Ce défaut de précision peut atteindre quelques millimètres, ce qui est considérable dès lors que les tailles d'implants peuvent varier de millimètre en millimètre. Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif qui permettent de remédier à cet inconvénient en améliorant sensiblement la précision des informations radiologiques recueillies, et en permettant de déterminer avec une précision accrue la taille de l'implant à utiliser. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour déterminer la dimension ap- propriée d'un implant devant être posé sur un patient, selon lequel on réalise au moins une image radiologique de la zone à traiter du patient, on compare cette image à au moins une représentation de l'implant et l'on détermine à partir de cette comparaison l'implant que l'on va utiliser, caractérisé en ce qu'on utilise un objet de référence réalisé en un matériau opaque au rayonnement émis par l'équipement d'imagerie médicale, cet objet ayant une forme et des dimensions connues avec précision, on dispose cet objet sur le corps du patient, au voisinage de la zone du corps où l'implant doit être placé, on recueille simultanément l'image de ladite zone et de l'objet de référence et l'on détermine à partir de cette image le coefficient d'agrandissement entre l'image de l'objet de référence et l'objet lui-même. Suivant d'autres caractéristiques : - le logiciel de traitement effectue une reconnaissance automatique de forme sur l'image de l'objet de référence, il détermine une dimension caractéristique de cette image et la compare à la dimension réelle correspondante de l'objet de référence, puis il détermine à partir de cette comparaison un coefficient de calibrage et il applique ce coefficient de calibrage à au moins un calque numérisé correspondant à au moins un implant, pour réaliser une mise à l'échelle de ce calque et permettre ainsi une comparaison précise avec l'image de la zone à traiter ; - le procédé comporte une phase de calibration comprenant : - la numérisation de l'image fournie par l'équipement d'imagerie médicale, de la zone à traiter du patient et de l'objet de référence ; la détermination de la dimension de l'image de l'objet de référence ; - la comparaison avec la dimension réelle de l'objet de référence ; - le calcul du rapport d'agrandissement entre la dimension de l'image et la dimension de l'image et la dimension réelle de l'objet de référence ; - la mise à l'échelle des calques ou représentations numérisées des im- plants en utilisant ce rapport d'agrandissement, puis une phase de choix de l'implant comprenant : - éventuellement la proposition par le logiciel d'un implant, dont l'image est formée sur l'écran, en superposition sur l'image radiologique ; - la sélection par l'utilisateur, de l'implant le mieux adapté, notamment par action sur des icônes plus ou moins permettant de passer à une taille d'implant supérieure ou inférieure, et par ajustement de l'image de l'implant sur l'image de la zone à traiter, cet ajustement étant effectué par translation et/ou rotation de l'image de l'implant présélectionné - la mise en mémoire et la sauvegarde de l'information correspondant à cette sélection, par exemple dans un répertoire affecté au patient. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant un équipement d'imagerie médicale, caractérisé en ce qu'il corn- prend un objet de référence opaque au rayonnement utilisé dans l'équipement d'imagerie médicale, et un support adapté pour recevoir l'objet de référence et pour être fixé sur le corps du patient, de façon telle que l'objet de référence soit situé au plus près de la zone d'implantation, ledit support étant réalisé au moins dans sa partie recevant l'objet de référence en un matériau transparent audit rayonnement. Suivant d'autres caractéristiques : - le support comprend une sangle ou ceinture munie d'un logement adapté pour recevoir l'objet de référence, -la sangle ou ceinture porte un manchon coulissant qui délimite le logement dans lequel est reçu l'objet de référence, - le support comporte un repère disposé sensiblement dans un plan de symétrie de l'objet de référence, -le support est réalisé en tissu élastique, - le support comporte une boucle de fermeture, - l'objet de référence est une bille en acier ou autre matériau opaque au rayon- nement utilisé dans l'équipement d'imagerie médicale, - ladite bille est revêtue d'un matériau de protection, tel qu'un matériau silicone, et - ladite bille est noyée dans un matériau synthétique transparent au rayonne-ment, tel que plexiglas ou analogue. L'invention a encore pour objet un support utilisable dans un dispositif tel que dé-fini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est réalisé au moins en partie en un matériau transparent au rayonnement de l'équipement d'imagerie médicale, il comporte des moyens de fixation sur le patient et il porte un objet de référence opaque au rayonne-ment de l'équipement d'imagerie médicale, de forme et de dimension connues. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, don-née uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur les-quels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une ceinture utilisée dans le procédé et le dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe de cette ceinture, à l'emplacement où se trouve un objet de référence porté par cette ceinture ; et - la figure 3 représente une image schématique de face d'un patient porteur de la ceinture représentée à la figure 1. On voit sur la figure 1 une ceinture 10 réalisée en un matériau transparent au rayonnement utilisé dans un équipement d'imagerie médicale, connu en soi et non représenté. Cet équipement peut être un appareil de radiographie classique utilisant une source de rayons X et dont l'image peut se former sur un film sensible aux rayons X ou être reçue par un capteur associé à des moyens de numérisation de cette image. Le matériau constituant la ceinture peut être un tissu élastique ou non, et cette ceinture est munie de moyens connus, par exemple une boucle en matière plastiquel2a, 12b, à enclenchement élastique, permettant de la serrer sur le patient. Elle peut aussi, de façon connue, être de longueur réglable, comme par exemple les sangles de sacs à dos ou autre. Sur cette ceinture est enfilé un manchon coulissant 14 réalisé également en matériau transparent au rayonnement et qui délimite un logement 16 dans lequel peut être mise en place et retenue une bille 18 qui constitue un objet de référence dont le diamètre est connu avec précision, de l'ordre par exemple d'une dizaine de microns. Le manchon peut être réalisé par exemple en plexiglas ou autre matériau synthétique appro- prié, au quel cas la bille peut aussi être entièrement noyée dans le matériau constituant le manchon. Cette bille est réalisée en acier ou autre matériau opaque aux rayons X et elle a de préférence un diamètre compris entre 20 et 40 mm. Elle est, de préférence recouverte d'une enveloppe protectrice 20, par exemple en silicone, pour ne pas être en- dommagée lors de ses manipulations. La protection en silicone est inutile si la bille est entièrement enrobée. Le manchon peut comporter sur sa face externe un trait de référence 22 passant par un plan diamétral de la bille. Le procédé mettant en oeuvre ce dispositif est le suivant, en le supposant appli- qué à l'implantation ultérieure d'une prothèse de hanche : on met en place la ceinture portant la bille de référence ou de calibrage, sur le patient, de telle façon que la bille soit placée sensiblement dans le plan frontal du grand trochanter de l'articulation à traiter, ce qui correspond sensiblement au même positionnement que celui de ladite articulation, entre la source de rayonnement et le film radiographique. On peut s'assurer du positionnement correct de la bille en effectuant un cliché de profil. On effectue ensuite un cliché de face, comme représenté schématiquement à la figure 3, sur lequel la bille de référence 18 est clairement visible, sensiblement au même niveau que l'articulation coxo-fémorale 24 qui doit faire l'objet de l'intervention. On a représenté en trait mixte sur cette figure la ceinture 10 de support de la bille. Dans un traitement manuel de cette image, il suffit de mesurer avec précision le diamètre de l'image de la bille pour déterminer le facteur ou coefficient d'agrandissement de l'image par rapport à l'objet, qui est égal au rapport entre le dia- mètre mesuré de l'image de la bille et le diamètre connu de la bille elle-même. A partir de là l'utilisateur choisit un jeu de calques approprié et détermine le bon implant par comparaison avec l'image radiologique de la zone d'intervention. Suivant un mode de mise en oeuvre plus numérisé, le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes : - L'équipement d'imagerie médicale fournit à un capteur une image qui est numé- risée suivant la norme DICOM (Digital Image and Communications in Medicine). - Cette image est transmise à un ordinateur qui comporte dans une base de don-nées des informations relatives à des prothèses différentes, quant à leurs marques, leurs types et leurs tailles. A chaque implant ou prothèse correspond un calque numéri- sé. - A partir de l'image reçue du capteur, l'utilisateur pointe ou clique sur l'image de la bille de référence et le logiciel détermine le coefficient précis d'agrandissement de l'image par rapport à l'objet. Pour cela, on utilise un logiciel d'analyse d'images qui peut être un logiciel connu, et qui détermine le diamètre de l'image de la bille de référence. Pour cela, à titre d'exemple, on utilise un filtre de lissage de l'image, on détermine le gradient de la variation d'énergie des pixels entre l'image de la bille et la zone environnante puis on détermine le maximum de ce gradient, à partir de quoi le logiciel calcule le diamètre de l'image de la bille, puis le coefficient réel d'agrandissement par comparaison avec le diamètre connu de la bille. Le logiciel applique ce coefficient d'agrandissement aux calques de prothèses numérisés ce qui correspond à une étape de mise à l'échelle de ces calques. L'utilisateur sélectionne dans la base de données prothèses la marque et le type d'implant ou de prothèse qu'il envisage d'utiliser et détermine avec précision la taille de l'implant en déplaçant à l'écran l'image de cet implant, par translation et/ou ro- tation et en l'amenant en coïncidence avec l'image radiologique de la zone ou la pro- thèse doit être implantée. Dans le cas d'une prothèse de hanche, l'utilisateur, qui peut être le chirurgien choisit ainsi l'implant fémoral qu'il va mettre en place, ainsi que le cas échéant l'implant cotyloïdien et le col et la rotule associés. Les étapes successives du procédé selon l'invention, mis en oeuvre au moyen d'un logiciel, peuvent être résumées de la façon suivante : Tout d'abord une phase de calibration comprenant : - la numérisation de l'image fournie par l'équipement d'imagerie médicale, de la zone à traiter du patient et de l'objet de référence ; - la détermination de la dimension de l'image de l'objet de référence ; - la comparaison avec la dimension réelle de l'objet de référence, - le calcul du rapport d'agrandissement entre la dimension de l'image et la dimension de l'image et la dimension réelle de l'objet de référence ; - la mise à l'échelle des calques ou représentations numérisées des implants en utilisant ce rapport d'agrandissement. Après cette opération, la phase de calibration est terminée et commence une phase de choix de l'implant comprenant les étapes suivantes : -éventuellement la proposition par le logiciel d'un implant, dont l'image est formée sur l'écran, en superposition sur l'image radiologique ; - la sélection par l'utilisateur, de l'implant le mieux adapté, notamment par action sur des icônes plus ou moins permettant de passer à une taille d'implant supérieure ou inférieure, et par ajustement de l'image de l'implant sur l'image de la zone à traiter (fémur ou cotyle par exemple). Cet ajustement est effectué par translation et/ou rotation de l'image de l'implant sélectionné ; - la mise en mémoire et la sauvegarde de l'information correspondant à cette sé- lection, par exemple dans un répertoire affecté au patient. Ce procédé et les moyens utilisés pour sa mise en oeuvre permettent de résoudre de façon très satisfaisante le problème qui était posé, à savoir de déterminer avec une précision optimale, la taille de la prothèse qui doit être utilisée dans chaque cas particulier. Pour autant, les moyens mis en jeu sont particulièrement simples et peu coûteux. Bien entendu, de nombreuses variantes peuvent être apportées au mode de réalisation qui a été décrit, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ces variantes peuvent porter sur la forme et la structure du support utilisé pour l'objet de référence, cette forme étant choisie en fonction de la zone dans laquelle doit être effectuée l'implantation de la prothèse. De même, l'objet de référence peut avoir une forme autre que sphérique, mais cette forme sphérique est néanmoins préférée comme présentant une symétrie optimale. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre pour tout type de prothèses, 5 hanche, épaule, genou, etc. L'équipement d'imagerie médicale peut être un scanner. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour déterminer la dimension appropriée d'un implant devant être posé sur un patient, selon lequel on réalise au moins une image radiologique de la zone à traiter du patient, on compare cette image à au moins une représentation de l'implant et l'on détermine à partir de cette comparaison l'implant que l'on va utiliser, caractérisé en ce qu'on utilise un objet de référence (18) réalisé en un matériau opaque au rayonnement émis par l'équipement d'imagerie médicale, cet objet ayant une forme et des dimensions connues avec précision, on dispose cet objet sur le corps du patient, au plus près de la zone (24) du corps où l'implant doit être placé, on recueille simultané- ment l'image de ladite zone et de l'objet de référence et l'on détermine à partir de cette image le coefficient d'agrandissement entre l'image et l'objet. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on numérise l'image fournie par l'équipement d'imagerie médicale, on introduit les données ainsi numérisées dans un ordinateur et on les traite au moyen d'un logiciel afin de déterminer les caractéristi- ques de l'implant à utiliser, caractérisé en ce que le logiciel de traitement effectue une reconnaissance automatique de forme sur l'image de l'objet de référence, il détermine une dimension caractéristique de cette image et la compare à la dimension réelle correspondante de l'objet de référence, puis il détermine à partir de cette comparaison un coefficient de calibrage et il applique ce coefficient de calibrage à au moins un calque numérisé correspondant à au moins un implant, pour réaliser une mise à l'échelle de ce calque et permettre ainsi une comparaison précise avec l'image de la zone à traiter. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une phase de calibration comprenant : - la numérisation de l'image fournie par l'équipement d'imagerie médicale, de la zone à traiter du patient et de l'objet de référence ; - la détermination de la dimension de l'image de l'objet de référence ; - la comparaison avec la dimension réelle de l'objet de référence ; - le calcul du rapport d'agrandissement entre la dimension de l'image et la dimension de l'image et la dimension réelle de l'objet de référence ; - la mise à l'échelle des calques ou représentations numérisées des implants en utilisant ce rapport d'agrandissement ; Puis une phase de choix de l'implant comprenant : -éventuellement la proposition par le logiciel d'un implant, dont l'image est formée sur l'écran, en superposition sur l'image radiologique ;- la sélection par l'utilisateur, de l'implant le mieux adapté, notamment par action sur des icônes plus ou moins permettant de passer à une taille d'implant supérieure ou inférieure, et par ajustement de l'image de l'implant sur l'image de la zone à traiter, cet ajustement étant effectué par translation et/ou rotation de l'image de l'implant présélectionné ; -la mise en mémoire et la sauvegarde de l'information correspondant à cette sélection, par exemple dans un répertoire affecté au patient. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un équipement d'imagerie médicale, caractérisé en ce qu'il comprend un objet de référence (18) opaque au rayonnement utilisé dans l'équipement d'imagerie médicale, et un support (10, 14) adapté pour recevoir l'objet de référence (18) et pour être fixé sur le corps du patient, de façon telle que l'objet de référence soit situé au plus près de la zone d'implantation (24), ledit support (10, 14) étant réalisé, au moins dans sa partie recevant l'objet de référence, en un matériau transpa- rent audit rayonnement. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support comprend une sangle ou ceinture (10) munie d'un logement (16) adapté pour recevoir l'objet de référence (18). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sangle ou ceinture (10) porte un manchon coulissant (14) qui délimite le logement (16) dans lequel est reçu l'objet de référence (18). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le support (10, 14) comporte un repère (22) disposé sensiblement dans un plan de symétrie de l'objet de référence (18). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le support (10) est réalisé en tissu élastique. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le support (10) comporte une boucle de fermeture (12a, 12b). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'objet de référence est une bille (18) en acier ou autre matériau opaque au rayonnement utilisé dans l'équipement d'imagerie médicale. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite bille est revêtue d'un matériau de protection, tel qu'un matériau silicone. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite bille est noyée dans un matériau synthétique transparent au rayonnement, tel que plexiglas ou analogue. 13. Un support utilisable dans un dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé au moins en partie en un matériau transparent au rayonnement de l'équipement d'imagerie médicale, il comporte des moyens de fixation sur le patient et il porte un objet de référence opaque au rayonne-ment de l'équipement d'imagerie médicale, de forme et de dimension connues.