Brevet FR2938748A1 — publié le 20100528

DISPOSITIF POUR DETERMINER UN AXE DE PERCEMENT DANS UN MILIEU VIVANT La présente invention concerne les dispositifs pour déterminer un axe de percement dans un milieu vivant d'un être humain ou animal lorsque ce milieu comporte des parties de matériaux de différente nature séparées les unes des autres par des dioptres, comme les surfaces de séparation entre des parties osseuses dures et spongieuses, et des parties osseuses et des éléments vitaux, comme des nerfs, la moelle épinière, des veines, etc. La détermination d'un tel axe de percement est nécessaire par exemple dans le cas de l'implantation, dans des vertèbres, de vis pédiculaires pour la fixation de barres, plaques, etc., de liaison en vue de réaliser une ostéosynthèse entre ces vertèbres. Une telle technique est par exemple décrite dans le Brevet Français N° 2 903 880 au nom du Demandeur. On connaît déjà des dispositifs pour déterminer un axe de percement dans un milieu osseux. De tels dispositifs sont par exemple décrits dans les Brevets EP 607 688 et FR 2 865 922. Ces dispositifs peuvent donner de bons résultats pour la détermination de l'axe de percement, mais présentent un inconvénient irrémédiable constitué par le fait que leur utilisation nécessite une méthode invasive qui laisse des traces, en l'occurrence des percements parasites, avant de déterminer la bonne direction de l'axe de percement, et qu'il faut ensuite procéder au comblement de ces percements parasites, ce qui est bien entendu possible mais rallonge d'autant la durée de la thérapie. En outre, la technique selon ces documents antérieurs n'élimine pas le risque d'endommager un élément vital ou sensible. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un dispositif pour déterminer un axe de percement dans un milieu vivant qui pallie les inconvénients majeurs présentés ci-dessus, essentiellement par le fait que son procédé d'utilisation n'est pas invasif et diminue de façon importante le risque de traverser un élément vital ou sensible. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif pour déterminer un axe de percement dans un milieu vivant d'un être humain ou animal, qu'il soit de nature tissulaire, osseuse ou musculaire et lorsque ce milieu comporte des parties de matériaux de différente nature séparées les unes des autres par des dioptres constitués par les surfaces de séparation entre des parties osseuses dures et des parties osseuses spongieuses, et entre parties osseuses et des éléments vitaux ou sensibles comme des nerfs, la moelle épinière, des veines, etc., caractérisé par le fait qu'il comporte : • un bras définissant un axe comportant une extrémité proximale et une extrémité distale, l'extrémité distale étant celle qui est apte à venir en regard du milieu vivant, • des moyens pour émettre une onde vers le milieu vivant, • des moyens pour monter lesdits moyens pour émettre une onde, en 15 coopération avec ledit bras, • des moyens pour recevoir une onde réfléchie générée par la réflexion de ladite onde émise sur le dioptre, et pour délivrer en sortie un signal de traitement, et • des moyens pour transformer ledit signal de traitement en un signal 20 d'alarme. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels : La figure 1 représente, sous forme schématique, le bloc diagramme 25 d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention pour déterminer un axe de percement dans un milieu vivant, et La figure 2 est une vue schématique permettant d'expliciter le fonctionnement et l'utilisation du dispositif selon l'invention dans le cas de la détermination d'un axe de percement pour l'implantation d'une vis 30 pédiculaire dans une vertèbre. Il est tout d'abord précisé que, sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à l'autre figure. Il est aussi précisé que les figures représentent essentiellement un mode de réalisation de l'objet selon l'invention, mais qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention. II est en outre précisé que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. Réciproquement, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments. Il est enfin précisé que lorsque, dans la présente description, une expression définit à elle seule, sans mention particulière spécifique la concernant, un ensemble de caractéristiques structurelles, ces caractéristiques peuvent être prises, pour la définition de l'objet de la protection demandée, quand cela est techniquement possible, soit séparément, soit en combinaison totale et/ou partielle. La présente invention concerne un dispositif pour déterminer un axe de percement dans un milieu vivant d'un être humain ou animal, que ce milieu soit de nature tissulaire, osseuse, musculaire ou analogue, notamment lorsque ce milieu comporte des parties de différente nature séparées les unes des autres par des dioptres. Ces dioptres sont constitués, au sens de la présente description, par les surfaces qui séparent des parties osseuses dures et spongieuses, et des parties osseuses et des éléments vitaux ou sensibles comme des nerfs, la moelle épinière, des veines, etc., ou même les surfaces entre ces éléments vitaux ou sensibles. C'est ainsi que le dispositif trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour l'implantation de vis pédiculaires ou analogues dans des vertèbres (figure 2), pour la fixation de barres, plaques, etc., de liaison en vue de solidariser entre elles une ou plusieurs vertèbres par ostéosynthèse. Plus particulièrement en référence à la figure 1, le dispositif comporte un bras 10 de forme générale oblongue pour être facilement saisi et tenu, par exemple manuellement, ou éventuellement par des appareils de type robots ou analogues. Ce bras définit un axe 11 et comporte une extrémité proximale 12 et une extrémité distale 13, l'extrémité distale 13 étant celle qui est apte à venir en regard et/ou au contact du milieu vivant Mv. Le dispositif comporte aussi des moyens 20 pour émettre une onde Oem vers le milieu vivant Mv, des moyens pour monter ces moyens 20 en coopération avec le bras 10, des moyens 30 pour recevoir une onde réfléchie Oref générée par la réflexion, sur un dioptre, de l'onde émise Oem et pour délivrer en sortie un signal de traitement, et des moyens 40 pour transformer ce signal de traitement en un signal d'alarme Salm sous toute forme, visuelle comme une lampe qui clignote et/ou sonore. Selon une réalisation préférentielle, les moyens 20 pour émettre l'onde Oem vers le milieu vivant Mv comportent une source d'énergie 21 et un émetteur 22 d'une onde par exemple acoustique ou analogue. Par source d'énergie, il est compris par exemple un générateur d'excitation 23 couplé à un générateur de puissance 24 pour alimenter en énergie électrique l'émetteur 22 très avantageusement constitué par une pièce 28 en un matériau piézoélectrique qui, de façon connue en elle-même, lorsqu'il est stimulé par une impulsion à haute tension, émet des ondes acoustiques de hautes fréquences. Selon une réalisation préférée, comme illustré sur la figure 1, la pièce 28 en un matériau piézoélectrique a sensiblement la forme d'un anneau pour faciliter son intégration à l'extrémité distale 13 du bras et aussi, comme il sera mentionné ci-après, son couplage avec des moyens de focalisation des ondes acoustiques. De façon avantageuse, les moyens pour monter les moyens 20 pour émettre l'onde Oem, en coopération avec le bras 10, comportent des moyens pour fixer la pièce piézoélectrique 28 à l'extrémité distale du bras 10. Dans le cas où la pièce piézoélectrique est en forme d'anneau, l'anneau sera monté en coopération avec l'extrémité distale du bras en étant sensiblement centré sur l'axe 11. Ces derniers moyens peuvent être de toute nature. Cependant, de préférence, ils peuvent par exemple être constitués d'un logement dans lequel est fixé l'anneau, par enfichage ou analogue, avec en outre par exemple des moyens de collage ou analogues. Ils ne présentent pas de difficulté pour être mis en oeuvre par un homme du métier et ils ne seront donc pas plus amplement décrits ici, dans l'unique souci de simplifier la présente description. De façon préférentielle, le dispositif comporte, comme illustré sur la figure 1 et mentionné ci-avant, des moyens 25 pour focaliser l'onde Oem émise vers le milieu vivant Mv. Ces moyens de focalisation sont constitués par exemple par une extrémité en saillie par rapport à l'anneau qui permet de guider les ondes acoustiques émises et de les concentrer sur une direction donnée qui, en substance selon l'exemple de réalisation illustré, est celle de l'axe 11 du bras 10. Aussi, est-il très avantageux que le bras 10 comporte en outre des moyens de visée 15 pour déterminer une direction, par exemple celle selon son axe 11. Dans un mode de réalisation préférentiel, ces moyens de visée 15 comportent au moins une percée traversante 16 réalisée dans le bras 10 entre ses deux extrémités proximale 12 et distale 13 sensiblement parallèlement à l'axe 11, avantageusement confondu avec celui-ci. II est aussi avantageux que ces moyens de visée 15 comportent en outre une broche 17 apte à être montée coulissante en friction douce dans la percée traversante 16. Cette broche a pour fonction de matérialiser l'axe de percement Axp dans le milieu vivant Mv après qu'il ait été déterminé comme explicité ci-après, et de marquer l'endroit à partir duquel devra s'effectuer le percement dans le milieu vivant. Comme mentionné auparavant, le dispositif comporte des moyens 30 pour recevoir l'onde réfléchie Oref générée par la réflexion, sur un dioptre, de l'onde émise Oem et pour délivrer en sortie un signal de traitement. Selon la réalisation illustrée, ces moyens 30 peuvent comporter : (i) un récepteur 31 de l'onde réfléchie Oref qui est apte à délivrer à sa sortie un signal électrique et (ii) au moins l'un des circuits électroniques Cele suivants: un amplificateur 32, un compresseur de signal 33, un circuit à gain variable 34, un convertisseur A/N (analogique/numérique) 35, un organe de traitement 36. Le choix du ou des circuits électroniques nécessaires selon le cas d'utilisation du dispositif est du domaine de l'homme du métier. Dans un but évident de faciliter le travail du Praticien, l'organe de traitement 36 peut comporter en outre des moyens de mémorisation des positions du bras 10 définies dans un repère lié au milieu vivant Mv. Ce repère peut être de tout type, par exemple un capteur angulaire dont une partie est liée au milieu vivant et l'autre au bras 10. Ces moyens de mémorisation sont bien connus en eux-mêmes et ne seront donc pas plus amplement décrits ici. Selon un mode de réalisation très préférentiel, quand l'émetteur est constitué d'une pièce piézoélectrique 28 comme mentionné ci-dessus, le récepteur 31 apte à délivrer à sa sortie un signal électrique est constitué par cette même pièce piézoélectrique 28. De façon très préférentielle, le dispositif comporte en outre un boîtier 50 apte à contenir la source d'énergie 31 et au moins l'un des circuits électroniques Cele listés ci-dessus, et des moyens 60 pour lier le boîtier 50 avec le bras 10. Ces moyens 60 peuvent être constitués de différentes façons, par exemple d'une patte ou analogue rigide qui relie le boîtier 50 et le bras 10. Mais ils peuvent aussi être constitués d'une liaison souple, comme une gaine pliable ou analogue dans laquelle passent les connexions électriques ou analogues, qui permet au praticien de manipuler plus facilement le bras, comme explicité ci-après, sans avoir à manipuler tout le dispositif dans son ensemble. L'utilisation et le fonctionnement du dispositif selon l'invention sont décrits ci-après en regard de la figure 2 dans une application à la détermination d'un axe de percement dans une vertèbre pour l'implantation d'une vis pédiculaire. Le Praticien manipule le bras 10 en présentant son extrémité distale 13 devant ou au contact sensiblement de l'endroit de la vertèbre où doit être effectuée l'implantation de la vis pédiculaire. II commande l'émission de l'onde acoustique Oem qui, selon le cas, rencontre ou pas un dioptre Dp. Par exemple en référence à la figure 2, si l'axe 11 du bras 10 a la direction Axp1, l'onde acoustique se réfléchit sur le dioptre Dp1 entre un processus épineux et la partie très dure 100 du corps vertébral, et donne une onde réfléchie Oref captée par le récepteur constitué par la pièce piézoélectrique 28 qui va délivrer un signal électrique de réception. Si le temps compris entre le moment de l'émission de l'onde Oem et le moment de réception de l'onde réfléchie Oref (obtenu à l'aide d'une horloge à quartz de précision) est inférieur à une valeur minimale de seuil correspondant à une distance minimale de zone dans laquelle il ne doit pas y avoir de dioptre Dp, l'organe de traitement délivre un signal d'alarme Salm. Dans le cas choisi, comme ce temps est inférieur à la valeur de seuil prédéterminé, le signal d'alarme (visuel et/ou sonore) va avertir le praticien que la première direction Axp1 qu'il a choisie rencontre un dioptre trop proche de l'extrémité distale du bras 10. En conséquence, il ne doit pas adopter cette direction Axp1 comme axe de percement. II en serait de même avec la direction Axp2 qui rencontre le dioptre Dp2 entre la moelle épinière 200 et le processus épineux. Après avoir testé plusieurs directions potentielles, le Praticien va déterminer la direction Axp qui est celle qu'il doit adopter pour l'implantation de la vis pédiculaire, c'est-à-dire celle qui ne donne pas une onde réfléchie Oref dans le temps de la valeur de seuil. La direction de l'axe de percement ayant été déterminée, il peut, en maintenant fixement le bras 10 par tous moyens, enfoncer la broche 17 pour marquer le milieu vivant (en l'occurrence la paroi du corps vertébral de la vertèbre considérée) à l'endroit voulu pour l'entrée de vissage de la vis pédiculaire et même aussi pour réaliser un pré-perçage qui servira à guider le vissage définitif de la vis pédiculaire. Si le dispositif est associé à un capteur angulaire ou analogue et comporte en outre des moyens pour mémoriser les différentes directions testées, le praticien pourra encore plus facilement trouver et/ou retrouver la bonne direction pour le percement. A la description donnée ci-dessus, il apparaît nettement que les buts de l'invention mentionnés au préambule de cette description sont parfaitement atteints. Il est en outre évident que le dispositif selon l'invention tel que décrit ci-dessus peut être facilement automatisé au moyen par exemple d'un robot ou analogue, ce qui facilitera encore plus le travail du Praticien, tout en augmentant la sécurité des interventions chirurgicales et en diminuant leur durée. REVENDICATIONS1. Dispositif pour déterminer un axe de percement (Axp) dans un milieu vivant (Mv) d'un être humain ou animal, qu'il soit de nature tissulaire, osseuse ou musculaire et lorsque ce milieu comporte des parties de matériaux de différente nature séparées les unes des autres par des dioptres (Dp) constitués par les surfaces de séparation entre des parties osseuses dures et spongieuses, et entre des parties osseuses et des éléments vitaux ou sensibles comme des nerfs, la moelle épinière, des veines, etc., caractérisé par le fait qu'il comporte : • un bras (10) définissant un axe (11) comportant une extrémité proximale (12) et une extrémité distale (13), l'extrémité distale étant celle qui est apte à venir en regard du milieu vivant (Mv), • des moyens (20) pour émettre une onde (Oem) vers le milieu vivant (Mv), • des moyens pour monter lesdits moyens (20) pour émettre une onde (Oem), en coopération avec ledit bras (10), • des moyens (30) pour recevoir une onde réfléchie (Oref) générée par la réflexion, sur le dioptre (Dp), de ladite onde émise (Oem) et pour délivrer en sortie un signal de traitement, et • des moyens (40) pour transformer ledit signal de traitement en un signal d'alarme (Salm). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens (20) pour émettre l'onde (Oem) vers le milieu vivant (Mv) comportent une source d'énergie (21) et un émetteur (22) d'une onde acoustique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit émetteur (22) d'une onde acoustique est constitué d'une pièce en un matériau piézoélectrique électriquement reliée à ladite source d'énergie (21). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite pièce en un matériau piézoélectrique a sensiblement la forme d'un anneau. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour monter lesdits moyens (20) pour émettre l'onde (Oem), en coopération avec ledit bras (10), comportent des moyens pour fixer ledit anneau piézoélectrique à l'extrémité distale du dit bras (10) en étant sensiblement centré sur l'axe (11) du bras. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens (25) pour focaliser ladite onde (Oem) émise vers le milieu vivant (Mv). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 15 par le fait que ledit bras (10) comporte des moyens de visée (15) pour déterminer une direction. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens de visée (15) pour déterminer une direction comportent au moins 20 une percée traversante (16) réalisée dans ledit bras entre ses extrémités proximale (12) et distale (13) suivant un axe sensiblement parallèle à l'axe (11) du dit bras (10). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits 25 moyens de visée (15) comportent en outre une broche (17) apte à être montée coulissante en friction douce dans ladite percée traversante (16). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens (30) pour recevoir l'onde réfléchie (Oref) générée 30 par la réflexion, sur le dioptre, de ladite onde émise (Oem) et pour délivrer en sortie un signal de traitement comportent : (i) un récepteur (31) apte à délivrer à sa sortie un signal électrique et (ii) au moins l'un des circuits électroniques (Cele) suivants : amplificateur (32), compresseur de signal(33), circuit à gain variable (34), convertisseur AIN (35), organe de traitement (36). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ledit 5 organe de traitement (36) comporte des moyens de mémorisation des positions du dit bras (10) définies dans un repère lié au milieu vivant (Mv). 12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11 quand elle dépend de l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que ledit 10 récepteur (31) apte à délivrer à sa sortie un signal électrique est constitué par ladite pièce piézoélectrique (22). 13. Dispositif selon les revendications 2 et 10, caractérisé par le fait qu'il comporte un boîtier (50), ladite source d'énergie (31) et au moins l'un 15 des dits circuits électroniques (Cele) étant disposés dans ledit boîtier, et des moyens (60) pour lier ledit boîtier (50) avec ledit bras (10).