Brevet FR2997617A1 — publié le 20140509

I94FDEP.docx 1 La présente invention concerne un dispositif de repérage ainsi que l'utilisation d'un tel dispositif de repérage, notamment pour la chirurgie assistée par ordinateur. La chirurgie assistée par ordinateur consiste à proposer au chirurgien en temps réel lors de son intervention un certain nombre d'informations au moyen d'un dispositif d'affichage tel qu'un écran. Ces informations sont le résultat d'un traitement par une unité informatique d'une situation réelle acquise par ladite unité informatique à l'aide d'un logiciel d'assistance pour la chirurgie. Pour effectuer l'acquisition de la situation réelle, il convient de placer le champ opératoire dans un repère de référence. Un dispositif de repérage est associé à ce repère et permet d'identifier la forme et la position du membre à traiter dans le repère ainsi que la forme et la position des outils utilisés par le chirurgien. Pour ce faire, on a recours à des marqueurs, dont certains sont solidaires du membre du patient tandis que d'autres sont solidaires des outils et instruments utilisés par le chirurgien. Grâce à l'acquisition de la position et de la forme du membre à traiter du patient et des outils maniés par le chirurgien, l'unité informatique et le logiciel d'assistance pour la chirurgie fournissent au chirurgien une représentation tridimensionnelle de la situation réelle entre le membre à traiter du patient et les outils du chirurgien dans le champ opératoire. Le logiciel d'assistance fournit au chirurgien des indications relatives à l'intervention en fonction des données acquises et des opérations à réaliser telles que la pose d'une prothèse. Il est ainsi fourni au chirurgien, en temps réel, des indications et/ou des consignes pour l'accomplissement de certains actes chirurgicaux qui nécessitent une précision spatiale importante. De façon connue, un dispositif de repérage utilisé pour la chirurgie assistée comporte au moins deux capteurs permettant une détection de la position d'un objet dans l'espace. Ces capteurs peuvent être de différentes natures et peuvent en particulier être des caméras CCD ou des récepteurs de télémétrie infrarouge. Les capteurs du dispositif de repérage sont toujours disposés sur des moyens de tenue assurant leur maintien l'un à l'écart de l'autre selon une première direction, afin de réaliser une vision binoculaire pour un repérage en trois dimensions. Préalablement à une intervention chirurgicale, il est nécessaire d'orienter le dispositif de repérage de façon qu'il observe ou détecte les marqueurs placés dans la totalité du champ opératoire. Il est ensuite nécessaire d'effectuer un étalonnage pour que le champ opératoire soit associé à un repère de référence 194FDEP.docx 2 dans lequel seront effectués tous les calculs des positions et déplacements des marqueurs et donc du membre du patient à traiter et des outils du chirurgien. Un tel étalonnage nécessite généralement un temps de calcul et de vérification assez long, de sorte que le dispositif de repérage doit être ensuite maintenu dans une position et une orientation strictement fixes par rapport au champ opératoire afin de ne pas modifier la corrélation entre le champ opératoire et le repère de référence étalonné. Si le dispositif de repérage est déplacé de façon accidentelle lors de l'intervention chirurgicale, il est nécessaire de stopper l'opération chirurgicale et de procéder à un nouvel étalonnage Complet. Cela est très gênant car l'allongement du temps opératoire expose le patient à un risque infectieux accru. Dans les dispositifs de repérage connus, tels que celui illustré dans le document FR 2 891 451, les capteurs sont disposés sur des moyens de tenue assurant leur maintien l'un à l'écart de l'autre selon une première direction qui est horizontale, et ils sont orientés selon une direction commune de détection repérée à l'aide d'un pointeur à faisceau laser. Du fait de son important encombrement horizontal, un tel dispositif de repérage représente un risque élevé d'être accidentellement percuté et déréglé par l'une des nombreuses personnes présentes dans la salle d'opération qui, tout comme le dispositif de repérage, sont nécessairement placées et se déplacent à proximité immédiate du champ opératoire. Le problème proposé par l'invention est de limiter les risques de dérèglement accidentel du dispositif de repérage lors d'une intervention, notamment lors d'une intervention chirurgicale. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention propose un dispositif de repérage, notamment pour la chirurgie assistée par ordinateur, comportant au moins deux capteurs permettant une détection de la position d'un objet dans l'espace, dans lequel : - lesdits au moins deux capteurs sont disposés sur des moyens de tenue, portés par des moyens de support, et assurant le maintien des capteurs l'un à l'écart de l'autre selon une première direction, - lesdits au moins deux capteurs sont orientés selon une direction commune de détection, - selon une deuxième direction perpendiculaire au plan défini par la direction commune de détection et par la première direction, les moyens de tenue ont un encombrement inférieur à leur encombrement selon la première direction ; 94FDEP.docx 3 selon l'invention, les moyens de support sont conformés de façon que la première direction est contenue dans un plan sensiblement vertical. Les moyens de tenue sont ainsi orientés de façon à présenter un encombrement selon une direction horizontale (définie par la gravité terrestre) inférieur à leur encombrement selon une direction verticale (définie par la gravité terrestre). De cette façon, l'encombrement horizontal du dispositif de repérage est considérablement réduit, ce qui limite efficacement le risque de heurt et de déréglage accidentel, sans pour autant affecter la qualité du repérage effectué par le dispositif de repérage car la vision reste binoculaire et permet un repérage en trois dimensions. De préférence, les moyens de tenue peuvent comprendre un boîtier oblong se développant selon une direction d'allongement parallèle à la première direction. Avantageusement, les moyens de tenue portant les capteurs peuvent être déplaçables sur les moyens de support de façon isocentrique. Lors de l'orientation du dispositif de repérage, celui-ci est orienté de façon à observer le champ opératoire selon une direction commune de détection (qui peut être définie comme la direction moyenne selon laquelle est observé le champ opératoire par l'ensemble des capteurs). S'il est estimé que la position du dispositif de repérage n'est pas satisfaisante pour éviter que celui-ci soit accidentellement bousculé, celui-ci est alors déplacé de façon fiable et simple sur les moyens de support tout en conservant une orientation permettant une observation satisfaisante du champ opératoire. De préférence, les moyens de support peuvent comprendre un chemin de guidage en portion de cercle sur lequel peuvent être déplacés les moyens de tenue portant les capteurs, ledit chemin de guidage en portion de cercle étant contenu dans un plan vertical. Ces moyens de support sont simples à réaliser et présentent un encombrement horizontal minimal. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé l'utilisation, notamment pour la chirurgie assistée par ordinateur, d'un dispositif de repérage comportant au moins deux capteurs permettant une détection de la position d'un objet dans l'espace, dans lequel : - lesdits au moins deux capteurs sont disposés sur des moyens de tenue assurant leur maintien l'un à l'écart de l'autre selon une première direction, - lesdits au moins deux capteurs sont orientés selon une direction commune de détection, 94FDEP.docx 4 - selon une deuxième direction perpendiculaire au plan défini par la direction commune de détection et par la première direction, les moyens de tenue ont un encombrement inférieur à leur encombrement selon la première direction ; selon l'invention, le dispositif de repérage est disposé de façon que la première direction est contenue dans un plan sensiblement vertical. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue de face d'un dispositif de repérage selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle de côté du dispositif de repérage de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue de face d'un dispositif de repérage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 à 3 sont décrits deux modes de réalisation de dispositif de repérage 1 selon l'invention. Le dispositif de repérage 1 de la figure 1 comporte deux capteurs 2a et 2b permettant la détection d'un objet dans l'espace. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le dispositif de repérage 1 comporte trois capteurs 3a, 3b et 3c permettant également la détection de la position d'un objet dans l'espace. L'utilisation de plus de deux capteurs permet une redondance de données et de calculs pour assurer une meilleure précision de positionnement. Dans les deux modes de réalisation, les capteurs 2a et 2b ou 3a à 3c sont disposés sur des moyens de tenue 4 assurant leur maintien l'un à l'écart de l'autre selon une première direction I-I. Les capteurs 2a et 2b ou 3a à 3c sont orientés pour observer le champ opératoire selon une direction commune de détection II-II, définie comme la direction moyenne selon laquelle est observé le champ opératoire par l'ensemble des capteurs 2a et 2b ou 3a à 3c. Selon une deuxième direction perpendiculaire au plan P défini par la direction commune de détection II-II et par la première direction I-I, les moyens de tenue 4 ont un encombrement El inférieur à leur encombrement E2 selon la première direction I-I. En pratique, les moyens de tenue 4 comportent un boîtier oblong 4a se développant selon une direction d'allongement parallèle à la première direction I-I. Le dispositif de repérage 1 comporte des moyens de support 5 conformés de façon que la première direction I-I est contenue dans un plan P sensiblement vertical. 94FDEP docx Par « sensiblement vertical », il est entendu que, dans un plan P' vertical perpendiculaire au plan P défini par la direction commune de détection II-II et par la première direction I-I, les moyens de tenue 4 sont orientés de façon à présenter un encombrement E3 selon une direction horizontale IV-IV (définie par la gravité 5 terrestre) inférieur à leur encombrement E4 selon une direction verticale V-V (définie par la gravité terrestre). Sur la figure 2, la première direction I-I est contenue dans un plan P rigoureusement vertical. L'encombrement El est donc égal à l'encombrement E3 horizontal tandis que l'encombrement E2 est égal à l'encombrement E4 vertical (figure 1). En revanche, sur la figure 3, la première direction I-I présente un certain angle A avec la direction verticale V-V définie par la gravité terrestre. Le plan P est considéré comme « sensiblement vertical » au sens de l'invention tant que l'angle A permet aux moyens de tenue 4 de présenter, dans un plan P' vertical, un encombrement E3 horizontal (selon la direction IV-IV définie par la gravité terrestre) inférieur à leur encombrement E4 vertical (selon la direction V-V définie par la gravité terrestre). Dans les deux cas, l'encombrement E3 horizontal du dispositif de repérage 1 est fortement réduit, ce qui limite efficacement le risque de heurt et de déplacement accidentel du dispositif de repérage 1 au cours d'une opération chirurgicale. Les moyens de support 5 comprennent une tige 5a s'étendant verticalement selon la direction verticale V-V, portée par un support 6 roulant équipé de roulettes 7 multidirectionnelles associées à des moyens de blocage (non représentés). La tige 5a porte également une unité informatique 8 à laquelle les capteurs 2a et 2b ou 3a à 3c communiquent les données de repérage tridimensionnel. L'unité informatique 8 effectue ensuite des calculs sur la base de ces données à l'aide d'un logiciel d'assistance pour la chirurgie. L'unité informatique utilise alors des moyens de connexion (de préférence non-filaires tels que des ondes wifi ou radio) pour procéder à un affichage sur un écran offrant au chirurgien une visualisation tridimensionnelle de la situation réelle dans le champ opératoire ainsi que d'autres indications relatives à son intervention. La tige 5a des moyens de support 5 comprend un chemin de guidage 9 en portion de cercle C sur lequel peuvent être déplacés les moyens de tenue 4 portant les capteurs 2a et 2b. Le chemin de guidage 9 en portion de cercle C est contenu dans un plan vertical P" strictement vertical qui, sur la figure 2, coïncide avec le plan P. 94FDEP.docx 6 Sur la figure 2, les moyens de tenue 4 sont représentés dans deux positions différentes : la première est représentée en traits pleins tandis que la deuxième est représentée en traits discontinus. Ces deux positions ne sont que des exemples, et des positions intermédiaires ou ultérieures sont également possibles. Il est toutefois mis en évidence que les moyens de tenue 4 portant les capteurs 2a et 2b sont déplaçables sur les moyens de support 5 de façon isocentrique, les directions communes de détection II-II demeurant sécantes en un unique point Cl qui est donc au centre de la détection réalisée par le dispositif de repérage 1. Le centre Cl est situé en plein dans le champ opératoire lors de l'utilisation du dispositif de repérage 1. Le déplacement isocentrique des moyens de tenue 4 sur les moyens de support 5 permet de simplifier le positionnement des moyens de tenue 4 portant les capteurs 2a et 2b avant que ne soient effectués les calculs pour associer au champ opératoire un repère de référence par l'unité informatique 8. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS1 - Dispositif de repérage (1), notamment pour la chirurgie assistée par ordinateur, comportant au moins deux capteurs (2a, 2b ; 3a-3c) permettant une détection de la position d'un objet dans l'espace, dans lequel : - lesdits au moins deux capteurs (2a, 2b; 3a-3c) sont disposés sur des moyens de tenue (4), portés par des moyens de support (5), et assurant le maintien des capteurs (2a, 2b ; 3a-3c) l'un à l'écart de l'autre selon une première direction (I-I), - lesdits au moins deux capteurs (2a, 2b; 3a-3c) sont orientés selon une direction commune de détection (II-II), - selon une deuxième direction (III-III) perpendiculaire au plan (P) défini par la direction commune de détection (II-II) et par la première direction (I-I), les moyens de tenue (4) ont un encombrement (El) inférieur à leur encombrement (E2) selon la première direction (I-I), caractérisé en ce que les moyens de support (5) sont conformés de façon que la première direction (I-I) est contenue dans un plan (P) sensiblement vertical. 2- Dispositif de repérage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de tenue (4) comprennent un boîtier oblong (4a) se développant selon une direction d'allongement parallèle à la première direction (I-I). 3 - Dispositif de repérage (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de tenue (4) portant les capteurs (2a, 2b; 3a-3c) sont déplaçables sur les moyens de support (5) de façon isocentrique. 4 - Dispositif de repérage (1) selon la revendication 3, caractérisé en que les moyens de support (5) comprennent un chemin de guidage (9) en portion de cercle (C) sur lequel peuvent être déplacés les moyens de tenue (4) portant les capteurs (2a, 2b; 3a-3c), ledit chemin de guidage (9) en portion de cercle (C) étant contenu dans un plan vertical. 5 - Utilisation, notamment pour la chirurgie assistée par ordinateur, d'un dispositif de repérage (1) comportant au moins deux capteurs (2a, 2b ; 3a-3c) permettant une détection de la position d'un objet dans l'espace, dans lequel : - lesdits au moins deux capteurs (2a, 2b; 3a-3c) sont disposés sur des moyens de tenue (4) assurant leur maintien l'un à l'écart de l'autre selon une première direction (I-I), - lesdits au moins deux capteurs (2a, 2b; 3a-3c) sont orientés selon une direction commune de détection (II-II), - selon une deuxième direction (III-III) perpendiculaire au plan (P) défini par la direction commune de détection (II-II) et par la première direction (I-I), les moyens94FDEP.docx 8 de tenue (4) ont un encombrement (El) inférieur à leur encombrement (E2) selon la première direction (I-I), caractérisée en ce que le dispositif de repérage (1) est disposé de façon que la première direction (I-I) est contenue dans un plan (P) sensiblement vertical.