Brevet FR2976813A1 — publié le 20121228

Ancre crânienne Domaine technique et état de l'art L'invention concerne une ancre crânienne permettant une l'insertion précise d'une sonde (sonde de microdialyse ou autre) par un trou de trépan. L'invention trouve avantageusement application dans le domaine médical, plus précisément dans le domaine de la mesure de paramètres physiologiques intracérébraux d'une personne ou d'un animal, ou dans le domaine du traitement thérapeutique de maladies du cerveau. L'invention trouve également application dans le domaine de la recherche, en particulier pour des mesures ou des essais réalisés sur des animaux dont les dimensions du crâne sont très petites, de l'ordre de 10 à 30 mm de diamètre et de moins de 1 mm d'épaisseur par exemple. Une ancre crânienne est notamment connue du document D1 (EP 2 070 561). Elle permet de maintenir en position un cathéter ou une sonde électrique pendant la durée (plusieurs jours) du traitement d'un patient. L'ancre a une forme d'entonnoir, et la sonde électrique est enroulée sur une bordure extérieure de l'entonnoir. Grâce à cette forme particulière, une traction involontaire sur l'extrémité libre de la sonde ne peut entraîner un arrachement de la sonde ou du cathéter. La bordure extérieure de l'ancre doit nécessairement avoir un diamètre supérieur au rayon de courbure minimal des sondes ou cathéter qui lui sont associés. Il s'ensuit que l'ancre est nécessairement de grande taille, de l'ordre de 20 à à 40 mm. Une ancre de cette dimension peut être fixée sur un crâne humain adulte, mais elle ne peut être fixée sur un crâne de petite taille, tel que celui d'un animal de laboratoire communément utilisé en laboratoire tel qu'un rat. Egalement, une telle ancre ne peut, en aucun cas, être utilisée avec des outils de mesure tels que des fibres optiques car leur rayon de courbure est trop important et les dimensions d'une telle ancre adaptée pour le maintien en position d'une fibre optique seraient disproportionnées par rapport à la taille d'un crâne humain, même adulte. Dans le document D2 (Optogenic interrogation of neural circuits : technology for probing mammalian brain structures, Nature protocols, vo1.5 n°3, 2010, pp439-456), une technique est décrite p 455, figure a pour maintenir une fibre optique. La fibre est insérée dans une canule de même diamètre interne, et la canule est fixée sur le crâne d'un rat par un ciment dentaire. Cette technique ne permet pas un positionnement précis, car il est difficile de mesurer l'angle entre la canule et le crâne, et surtout de maintenir cet angle constant pendant tout le temps de séchage du ciment. Dans la pratique, il n'existe aucune ancre crânienne disponible permettant un positionnement avec précision de la sonde, adaptée pour une utilisation avec une sonde de type fibre optique et / ou adaptée pour une fixation sur un crâne de petite taille. Description de l'invention L'invention propose une nouvelle ancre crânienne ne présentant pas tout ou partie des inconvénients des ancres connues. Plus précisément, l'invention propose une ancre crânienne comprenant un plateau présentant plusieurs trous de fixation, une canule faisant saillie depuis une face supérieure du plateau et un clip creux de pré- positionnement faisant saillie depuis une face de dessous du plateau, la canule, le plateau et le clip délimitant ensemble un tube creux de guidage permettant le passage d'une sonde selon un axe sensiblement perpendiculaire au plateau. Le plateau peut avoir une forme de disque plein. Il peut aussi avoir tout autre forme, comme on le verra mieux plus loin dans des exemples, pour s'adapter à la forme et aux dimensions du crâne sur lequel l'ancre doit être fixée. Les trous de fixation sont positionnés de préférence à proximité de la périphérie du plateau, et répartis autour du trou de guidage, en fonction de la forme et des dimensions du crâne sur lequel l'ancre doit être fixée. Si le plateau a une forme de disque, les trous peuvent par exemple être positionnés sur des rayons du plateau à environ 120 degrés l'un de l'autre. L'ancre est fixée par des vis de longueur inférieure ou égale à l'épaisseur du plateau plus l'épaisseur des os du crâne. L'ancre est tout d'abord positionnée avec précision sur le crâne d'un individu à l'aide d'un cadre de stéréotaxie, selon un axe antéro-postérieur, un axe latéral et un axe dorso-ventral, à partir d'un atlas précis du cerveau. L'ancre est ensuite fixée sur les os du crâne avec des vis adaptées à la taille des trous et à l'épaisseur du crâne. Puis le cadre de stéréotaxie est retiré. Grâce à sa forme et à son mode de fixation particuliers, l'ancre selon l'invention peut rester en position plusieurs jours, plusieurs semaines, sans gêne pour le sujet ; elle permet ainsi un traitement poursuivi sur plusieurs jours, plusieurs semaines. Une fois fixée, l'ancre peut être utilisée à tout moment, sans recours au cadre de stéréotaxie, pour insérer une sonde selon un axe parfaitement identifié, grâce à la canule disposée au dessus du plateau. Le plateau fixe impose un positionnement précis selon l'axe antéro-postérieur et l'axe latéral perpendiculaires à l'axe de la canule, l'ancre forme ainsi un moyen de positionnement de la sonde particulièrement précis en deux dimensions. Un enfoncement de la sonde d'une hauteur précise (déterminée par exemple par des mesures IRM) dans le trou de guidage de la canule permet ensuite un positionnement micrométrique, dans le volume crânien, selon les trois dimensions orthogonales les unes par rapport aux autres. L'ancre est réalisée en matériau non magnétique ; ainsi elle ne perturbe pas des appareils d'imagerie tels que des appareils à imagerie par résonance magnétique (IRM) ou des appareils à tomographie par rayons X. Ceci améliore la précision dans le positionnement de l'ancre, puis dans l'enfoncement de la sonde à l'intérieur de l'ancre, puis dans les éventuelles mesures réalisées par la sonde maintenue en position par l'ancre. De préférence, une épaisseur du plateau de l'ancre est inférieure à 1 mm. Ainsi, le plateau est suffisamment conformable, flexible pour s'adapter à la forme du crâne, qui n'est pas tout à fait plane. Ceci est particulièrement utile si l'ancre est positionnée sur le crâne d'un jeune animal tel qu'un rat dont le crâne est physiologiquement concave ou bombé, de largeur de l'ordre de 10 à 20 mm et de longueur de l'ordre de 20 à 30 mm. De plus, après fixation de l'ancre sur les os du crâne, et grâce à la faible épaisseur du plateau de l'ancre, l'ensemble des tissus mous qui recouvrent le crâne de l'individu peut recouvrir le plateau de l'ancre et cicatriser autour de la canule de sorte que seule la canule de l'ancre reste accessible. Cela supprime toute gêne pour l'individu, et limite également fortement les risques d'infection ou les risques d'arrachage. De préférence encore, les trous de fixation sur le plateau de l'ancre ont une forme oblongue. La forme oblongue des trous permet un déplacement des vis le long du trou, lorsque les os du crâne croissent. Comme tous les os de la boite crânienne croissent tous simultanément et dans les mêmes proportions, les axes de positionnement dans les trois directions sont conservés dans le temps. Ainsi, l'ancre peut être installée sur le crâne d'un individu jeune et encore en croissance. Il peut même être installé sur le crâne d'un rat jeune dont les dimensions peuvent croitre d'environ 10% en 2 à 3 semaines. De préférence encore, les dimensions du trou de guidage de la canule et du clip sont égales ou légèrement supérieures aux dimensions de la sonde. La sonde peut ainsi être insérée dans le crâne selon une direction la plus parfaite possible. La profondeur de la sonde est ajustable. L'ancre peut également comprendre un moyen de blocage, pour bloquer la sonde lorsque la sonde est en position à une profondeur prédéterminée à l'intérieur du trou de guidage. Ainsi, une fois bloquée en position, la sonde peut être utilisée sans limite de temps, sans risque d'être déplacée malencontreusement. Dans un exemple de réalisation le moyen de blocage est une petite gaine en plastique creuse d'environ 5 mm de longueur et présentant un évidement intérieur de section identique à la section de la sonde. La gaine est positionnée avec précision sur la sonde à l'aide d'un pied à coulisse micrométrique à une distance de l'extrémité de la sonde fonction de l'enfoncement souhaité de la sonde dans le cerveau. La sonde est ensuite insérée dans le trou de guidage jusqu'au contact de la gaine de blocage sur l'extrémité libre de la canule. Selon une variante, la canule, le plateau et le clip de l'ancre délimitent ensemble plusieurs tubes de guidage, pour permettre l'insertion simultanée de plusieurs sondes, instruments de mesure ou instruments de thérapie à des endroits précis à l'intérieur du cerveau. L'ancre peut également comprendre un moyen d'obturation (par exemple un bouchon) comprenant une partie de préhension prolongée par un fil de longueur égale à la hauteur de la canule plus la hauteur du plateau plus la hauteur du clip, le fil ayant par ailleurs une section de formes et de dimensions similaires à celles du trou de guidage. Le moyen d'obturation s'adapte ainsi parfaitement au trou de guidage pour l'obstruer totalement. Le fil du moyen d'obturation est inséré dans la canule, évitant toute infection et permettant au trou de trépan de rester accessible à tout moment sans risque de se reboucher.. L'ancre peut encore comprendre un moyen de préhension permettant sa fixation grâce à un portoir dans un cadre de stéréotaxie pour une mise en position précise. Selon une variante, le moyen de préhension est la partie de préhension du bouchon. L'ancre selon l'invention et les vis de fixation sont réalisées en un matériau compatible avec les champs magnétiques utilisés dans les techniques d'imagerie non invasive (IRM), telles que les techniques tomographiques à rayon X (scanner, etc.) ; elle est par exemple réalisée en polychlorure de vinyle (PVC), ou en polyoxymétylène (POM), comme par exemple le Delrin (r). L'ancre est ainsi visualisable mais ne perturbe pas les acquisitions d'images et les mesures. De préférence également, le matériau choisi est thermoformable. La forme du plateau peut ainsi, si nécessaire, être ajustée à la forme du crâne par thermoformage avant sa mise en position. L'invention concerne également un procédé de mise en place d'une ancre crânienne telle que décrite ci-dessus, le procédé comprenant notamment les étapes suivantes consistant à : - positionner le clip de pré-positionnement de l'ancre dans un trou de trépan réalisé dans une boîte crânienne, - orienter l'ancre à l'aide d'un cadre stéréotaxique et à partir de repères anatomiques de la boîte crânienne, - fixer l'ancre sur la bons crânienne par des vis. L'ancre selon l'invention a été développée pour une thérapie photodynamique interstitielle stéréotaxique chez le petit animal guidée par IRM ; mise en place sur le crâne d'un jeune rat en plein croissance, elle a été utilisée pou inoculer des cellules tumorales à un point précis du cerveau à l'aide d'une micro-aiguille, puis traiter cette tumeur pendant plusieurs semaines par thérapie photodynamique interstitielle à l'aide d'une fibre optique de diamètre 272 micromètres. L'ancre peut être utilisée plus largement dans tous les domaines des neurosciences, et pour des individus de taille plus importantes, y compris chez l'homme. Par exemple, en neurochirurgie stéréotaxique, l'ancre peut être utilisée pour différentes interventions : - pour le prélèvement de métabolites tissulaires et / ou de dialysats, réaliser des biopsies ou l'ablation d'une zone d'intérêt, l'instillation ou l'injection de différents principes (médicaments, agents de contrastes, produits chimiques ou de cellules, etc.) - pour le positionnement d'objets : fibre optique de traitement ou de détection par fluorescence, sonde de microdialyse, sonde de pression intracrânienne, sonde thermique, sonde de flux sanguin, dérivation externe de liquide céphalorachidien, etc, - pour le positionnement d'électrodes (électrophysiologie) ou pour la réalisation de protocole d'optogénétique (injection de cellules ou de virus et excitation à une longueur d'onde d'intérêt), - pour la mesure d'un paramètre physiologique ou la prise d'image en un point prédéfini à l'intérieur de la boîte crânienne d'un individu. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'exemples de réalisations d'ancres selon l'invention. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels - les figures 1, 3 et 5 et 6 sont respectivement une vue de dessus et trois coupes A-A d'une ancre selon un premier mode de réalisation de l'invention, et - les figures 2 et 4 sont respectivement une vue de dessus et une coupe B-B d'une ancre selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 est une vue en coupe d'une ancre maintenue par une pince d'un appareil de stéréotaxie, - la figure 8 est une vue en coupe d'une ancre maintenant en position une seringue.35 Description d'un mode de réalisation de l'invention Un prototype spécifique d'une ancre selon l'invention a été développé pour optimiser le traitement interstitiel des tumeurs cérébrales chez le rat pour une thérapie interstitielle stéréotaxique guidée par imagerie non invasive utilisant, entre autres choses, de la lumière apportée par une fibre optique. Les essais ont été particulièrement concluants. Les ancres crâniennes représentées sur les figures comprennent essentiellement un plateau 100, une canule 110 et un clip 115 de pré-positionnement. La canule 110 fait saillie depuis une face de dessus du plateau 100 selon une direction perpendiculaire au plateau. Le clip 115 fait saillie depuis une face de dessous du plateau 100, dans le prolongement de la canule 110. La canule 110, le plateau 100 et le clip 115 délimitent ensemble un tube ou plusieurs tubes creux 120, 120a, 120b de guidage permettant le passage de sondes selon des axes perpendiculaires au plateau. Dans l'exemple des figures 1, 3, le plateau 100 et le clip 115 délimitent ensemble un tube creux 120 de section circulaire. Un tel tube est adapté au passage d'une sonde parfaitement tubulaire, comme par exemple une fibre optique 154. Dans l'exemple des figures 2, 4, le plateau 100, la canule 110 et le clip 115 délimitent ensemble un tube creux 120a de section circulaire, et un tube creux 120b présentant une section oblongue sur une première partie 120c et une section circulaire sur une deuxième partie 120d. Un tel tube 120b est adapté pour le passage, le positionnement et le maintient d'une sonde de microdialyse communément utilisée dans le domaine des neurosciences. Le plateau présente plusieurs trous 131, 132, 133 de fixation de forme oblongue. L'axe longitudinal de chaque trou de fixation passe sensiblement par l'axe du tube creux. Si l'ancre est positionnée sur une zone du crâne plane, deux trous et deux vis 134 de fixation suffisent pour garantir une immobilisation parfaite du plateau sur le crâne 140. Si l'ancre est positionnée sur une zone du crâne pas tout-à-fait plane (le plus fréquent), trois trous et trois vis 134 de fixation au moins sont nécessaires pour garantir une immobilisation parfaite du plateau de l'ancre sur le crâne 140. Une fois l'ancre positionnée et fixée, le référentiel stéréotaxique est fixé : l'axe dorso-ventral correspond à l'axe du trou de guidage, l'axe antéro-postérieur et l'axe latéral sont dans un plan perpendiculaire à l'axe du trou de guidage, qui correspond au plan du plateau au moins au voisinage de la canule et du clip. Dans l'exemple des figures 1, 3, le plateau 100 est un disque. Les trous 131, 132, 133 de fixation sont répartis sur des rayons du plateau espacés d'environ 90° l'un par rapport à l'autre et ont une forme circulaire. Dans un autre exemple non représenté, les trous peuvent être répartis sur des rayons du plateau espacés d'environ 120° l'un par rapport à l'autre. Dans l'exemple des figures 2, 4, le plateau a sensiblement la forme d'une portion de disque. Les trous de fixation 131, 132, 133 sont répartis au voisinage de la périphérie du plateau et ont une forme oblongue. Dans une variante de l'ancre, adaptée pour être fixée sur le crâne d'un petit animal tel qu'un rat, le plateau a une épaisseur d'environ 1 mm, sa plus grande dimension est de l'ordre de 6 mm et sa plus petite dimension est de l'ordre de 4 mm. La plus petite dimension des trous de fixation oblongues est de l'ordre de 1 mm, pour permettre le passage de vis de fixation de diamètre de l'ordre de 1 mm. La plus grande dimension des trous de fixation est de l'ordre de 2 mm ; elle permet la croissance du crâne d'un rat d'environ 10 %. L'ancre peut ainsi être fixée par exemple sur le 5 crâne d'un rat de 10 jours environ, et peut rester en position pendant 2 à 4 semaines sans gêner ni l'animal ni la croissance des os du crâne. Dans une variante de l'ancre, adaptée pour être fixée sur le crâne d'un humain adulte, le plateau a une épaisseur d'environ 5 mm, sa plus grande dimension est de l'ordre de 10 à 15 mm et sa plus petite dimension est de l'ordre de 5 mm à 10 mm. Les trous de fixation sont circulaires et ont un diamètre de l'ordre de 1 à 2 mm, pour permettre le passage de vis de fixation de diamètre de l'ordre de 1 à 2 mm. Dans un exemple d'une ancre adaptée pour le passage d'une fibre optique de diamètre 0,272 mm et présentant un rayon de courbure de l'ordre de 120°, le diamètre interne de la canule et du clip est de l'ordre de 0,3 mm. La canule a par exemple un diamètre externe d'environ 1 mm, et une hauteur d'environ 4 à 5 mm. Le clip a un diamètre externe de l'ordre de 0,8 mm. Le clip a une hauteur de l'ordre de 0,5 mm, sensiblement égale à une épaisseur des os 140 du crâne d'un petit animal. Dans un exemple d'une ancre adaptée pour le passage d'une sonde microdialyse, le tube creux 120b a, dans une première partie 120c, une section oblongue dont une grande dimension est de l'ordre de 2 mm et dont une petite dimension est de l'ordre de 1 mm et, dans une deuxième section 120d, une section circulaire de diamètre de l'ordre de 2 mm. L'ancre selon l'invention est de préférence réalisée sous la forme d'une unique pièce usinée à l'aide d'un tour adapté aux dimensions de l'ancre à tailler. La figure 5 montre l'ancre des figures 1, 3 et son moyen d'obturation en position sur la canule. Le moyen d'obturation est ici un bouchon 150 comprenant une partie de préhension 151 prolongée par un fil 152. Le fil 152 a une longueur égale à la hauteur de la canule plus la hauteur du plateau plus la hauteur du clip ; le fil 152 a une section de formes et de dimensions similaires à celles du tube de guidage. Le fil du bouchon s'adapte ainsi parfaitement au trou de guidage pour l'obstruer totalement. La figure 6 montre l'ancre des figures 1, 3 dans laquelle une sonde est immobilisée à une profondeur souhaitée dans le trou de guidage par le moyen de blocage de l'ancre. Le moyen de blocage 153 de l'ancre est dans l'exemple représenté une petite gaine en plastique creuse d'environ 5 mm de longueur et présentant un évidement intérieur de section identique à la section de la sonde. La gaine est positionnée avec précision sur la sonde à l'aide d'un pied à coulisse micrométrique à une distance de l'extrémité de la sonde fonction de l'enfoncement souhaité de la sonde dans le cerveau. La sonde est ensuite insérée dans le trou de guidage jusqu'au contact de la gaine de blocage sur l'extrémité libre de la canule. La figure 7 montre l'ancre montée sur un cadre de stéréotaxie pour une mise en position précise. Une pince 155 du cadre de stéréotaxie est positionnée à l'intérieur du trou de guidage de l'ancre pour la maintenir et une extrémité de la pince est fixée à un guide rigide 156 fixé au cadre de stéréotaxie. La pince et le guide sont placés en butée contre l'ancre de sorte à bloquer l'ancre contre la boite crânienne. Dans cet exemple, le trou de guidage sert de moyen de préhension permettant la fixation de l'ancre dans l'appareil de stéréotaxie. Dans une variante non représentée, le moyen de préhension est la partie de préhension du bouchon. La figure 8 est une vue en coupe d'une ancre maintenant en position une seringue 157 micrométrique dont une aiguille 158 de silice de 150 micromètre de diamètre s'étend dans le volume de la boite crânienne. NOMENCLATURE 100 plateau 110 canule 115 clip 120, 120a, 120b tubes creux 120c, 120d première partie et deuxième partie du tube creux 120b 131, 132, 133 trous de fixation 134 vis de fixation 140 crâne 150 bouchon 151 partie de préhension du bouchon 152 fil du bouchon 153 moyen de blocage 154 fibre optique 155 guide rigide du cadre de stéréotaxie 156 pince du cadre de stéréotaxie 157 seringue 158 aiguille de la seringue 160 moyen de blocage20 REVENDICATIONS1. Ancre crânienne comprenant un plateau (100) présentant plusieurs trous de fixation (131, 132, 133), une canule (110) faisant saillie depuis une face supérieure du plateau et un clip (115) creux de pré-positionnement faisant saillie depuis une face de dessous du plateau, la canule, le plateau et le clip délimitant ensemble un tube (120) creux de guidage permettant le passage d'une sonde selon un axe sensiblement perpendiculaire au plateau. 2. Ancre selon la revendication 1, dans laquelle une épaisseur du plateau (100) est inférieure à 1 mm. 3. Ancre selon l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle les trous de fixation (131, 132, 133) ont une forme oblongue. 4. Ancre selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle des dimensions du tube de guidage (120) sont égales ou supérieures aux dimensions de la sonde. 5. Ancre selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant également un moyen de blocage (160) en position d'une sonde à l'intérieur du trou de guidage. 6. Ancre selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la canule, le plateau et le clip délimitent ensemble 15 plusieurs tubes (120a, 120b) de guidage. 7. Ancre selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant également un moyen d'obturation (150) comprenant une partie de préhension (151) prolongée par un fil (152) de longueur égale à la hauteur de la canule plus la hauteur du plateau plus la hauteur du clip, le fil ayant également une section de formes et de dimensions similaires à celles du tube de guidage. 20 8. Ancre selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant également un moyen de préhension de l'ancre permettant la fixation de l'ancre dans un appareil de stéréotaxie pour une mise en position précise de l'ancre. 9. Procédé de mise en place d'une ancre crânienne selon l'une des revendications précédentes, comprenant notamment les étapes suivantes consistant à : - positionner le clip de pré-positionnement de l'ancre dans un trou de trépan réalisé dans une boîte crânienne, 25 - orientation de l'ancre à l'aide d'un cadre stéréotaxique et à partir d'une cartographie du cerveau contenu dans la boîte crânienne, - fixer l'ancre sur la boîte crânienne par des vis. 10. Utilisation d'une ancre selon l'une des revendications 1 à 8, pour la mesure d'un paramètre physiologique ou la prise d'image en un point prédéfini à l'intérieur de la boîte crânienne d'un individu. 30