Brevet FR3048872A1 — publié le 20170922

résente invention trouve î s'a pour tut robot dans le domaine 'd.omet recalage rurgical Procédé plt particulièrement dans le domaine de la. chirurgie stance robo typiquement utilisée lorsqu'une d..--en > précision op4ratoize est requise, Elle concerne ce qu'il est convenu d' appelo le rec,'Iagc,.., c'est- à-dire tir - correspendamce des référentiels repérage -lis ' espaLà des différents élénetts appareils, outils qui sont parties 1' ope n (y compr radions d" iripuemenn -i(eat, ou vents un chez le patient). 10 Plus précisément encore, l'invention e trait é an procédé de recalage automatisé entre deux systedes de localisat±on tridimensi nnelle et à un di-positif robotisé d'assistance à la chirurq-ie mettant en oeuvre let. cédé. Ce recalage est effectué en phase per -roire, en pretraue au 15 vt de l'opération, juste erani que ne démarre la. procédure 9 recalage est tout à fait fondamental pour surér u:r1 degré acceptable précision des procédures opératoires automatisées, puisqu'il conduit à ce que tous les instruments uil±sés ainsi aue zone d'intervention, à défaut. 20 t itre directement raies surréférentiel, 5 P r: en tout état de cause reliés par des matrices assage d'un réferentiel à 'autre. En idespebee les matrices de passage, calculées au cours de la phase de recalage, permettent chaque systo de coordonnées lié à un rdfétenticl d't12e transformé et donc. 25 intelligible dans un autre référenti L' idée qui sous end la pracédure de set est d' unifier la référence de travail de toutes les parties impliquées dans une opération chirurgicale â assistance robotisée, ce qui implique que chacun des apl.& Lis puisse exploiter en s r réel des 30 mesure sîtionr- lent rêférentr n'e inc trunseotut utilisés an lutant effectuées clans un sien, par exemple isal e t'autres de l' eptration chirurqicala, La 3048872 2 -rentiels ti e , te de l'c7istence de .: plusieurs ts qui coexietent, mp- de t;els :-er le repe e s prc -usant un examen sal, le rep d'un robot -'assiste chirurgicale. repère navigateur optique, 1 .e de la région anatomique à traiter SU7 le corps tien ..ongé sur la table d'epezation. Ils sent teus prendre -m.laeraraon pour :a-;ailler de maniere accordée. Un reC 7ess rte- 10 notamment. sur des technique agat notamment J localiser des surfas dans domaine, est imager-t-e puise- eteridere du patient vcisinage - la région opératoire, ut autre traite: t nécesaire de. les mettre en correpondance avec données moyenn je par issues des examens 15 classique (examens Résonance magne, évisionnels du. -Hidicaux réalisés par avec :ans, IRMA. pour que ' cti urien puissentêtu mis en radicqo s clan e la réalitê du bloc sire, ntégrau différents instruments u.± et leurs ioca1t±c etrepères respectif- C'est un 20 c.:cemier recalage e c alors i>uvre p.Luc préciseme dans le tions ci' opérations chirurgi ti.Lisant robsts assstance gui nt or-cee dans la suit d'exemple, le robot d'assi i-ence muni chirurgicaux d'aide au chi r rgier. est ainsi (Diremest ismis 25 à, une tell prc:cedure de , tel ie-ci implique s'acquisition d'un nuag ints de sertanatomi ut le moins quelq.:.:es pointe d'une surface du pari.:-: --- tir deTr,quelle est possible de procéder à. une comparaison entre. une part le père propre au robot dmat les instrum,ent tributaires, et 30 d'autre par référentiel utilisé . - 1pton de la par je concernée du corps du p arts un ha. cc surfaci.- En ratique, c' ladite. prer i -; tion o%.édure surface seeterric- mls en OEuvre etalace, pecrettant Lc. erne 35 ustitue alors une repa _entsrien en troi (-naions sous forne 3048872 d'un -,î, Lque, e d'u nuage de points, lag- .1! est le!Mani. uaitée 'ci.on de points remarq abl , vue eff-( li. - oison avec des donn tsues ,J.aluens I ou mager icru,ej le même pati oils il na .ison, et done au ,,es et a partir aramètr.,2s surfaciques recherché. d' tance chirrï esle iocal. s- es information. issues 10 axest -:-père es defini ausveau de son socle remier r-_, , comporteen réalité localisation. tridimenniinnelle, 1- s hiruzicaux dans sels .11 sr sciise hirurgie du ce sub° opérations sur la colonne vertébrale) resuérsnt une Extreme précisin de 15 sitionnement des essruments et des geess chiru7Taicaux, il doit cas echeatt être capable de s'adapter à des mceements des se,tLomigues au niveeu eq.esquelles il est '7 sé. Il peut rip ultant de is respiration 20 de lo une opération neurcelairurgi adaptei. te temps réel, la positce sise out. çar rapport aux culpaopértsreo projetée do ro recevoir en permanence des informations sur les dé s-s-ment.o éventuels sesuetes cible e-vigateur optiqu un aUtre système de local- on 25 rdj.rnenounelle, est à cet effet de plus en plue souvent esseulé aux robots d'assistance chirurgicale dans prot: soles opèr toire-z; actueïc zeur qui fonct me suivant son propre repéra et doit bien entenus lui s sesn et e calé sur les repères liés au patient d'une part, et au robot chirurgical d'autre part. 30 Dans cette hypothèse d'existenie d'un navigateur Y. ,ATue en sus du robot d'assistance chirurgica7e, , toit e uatt-.et positionne sur un, ,o de dLnr-ustoire =obi:Lise par rappert à cel met core -stiqué es correspe-dance is repere qui celui qui rapporte au robot d'assistasee 35 nteicale au cours un p cacalage. A ce stade, le déplacemenrs ce la nclonne vertebrale patier ou d'éventuels mouvements faut 3048872 4 navigateur optique n'a cependant encore aucune information et à celle des surfaces anatcluiques aufn en cours. Il fautdonc procéder cpératacn reo age pour lier les trois repères eesi. git dans ce cas. Le ème est, sinon ancien, en moins posà depuis qu'on cherche ir des robots chi sit re u des nav eurs capables de crer les mouvement c1,,'r,s c=ps susceptibles de meser le , sitionnament des in trumenta e hirurgicaux. A cet 10 , ardu un à naît au moins eu type2: de procédés permettant repérer 1 L - ,ares anardmçmques. dupa leréfèrenti du robot, u'har.:LJnise... _lu en tut. c -,7 de. ,?ermettre rjulteric, alisation d. ±éuscte1s du robot, des surfaces anatomiques, du patient uptrè et du navigateur optique. 15 u1-1 premier type de procédé connu de localisation relative entre un robot d'assistance chirurgicale et un navig tetr optique, décrit dans le document US 2O12/lO9l5. met su ju dune part un bras iuts-tis ecuipé d'ue cible opt exenple7 sphèr réflécl-Rsa t.$) et pr sentant six earés , liberté, et d'autre 20 t un v177.,teur optique muni de 7ayen,s de détection optique. A SU d'un eml.er recalage visant robot en s surfaces Le es bras robotisé porte à cet effet 'cins une cible de eosiéciie navigateur optique peut alurs localiser précisément les 1.ente équipes é une cible opti qu grave aux. informations de poli.. des sphères réfléchissante. , obtenues par tr..Ignlation 30 é Partir Ces informations tectées par un système d'acquisition optique équipant le narigs Le eu-noire du rece' est le euivant - le bras robotisé de mamae e rendre certain ru de positions fis da-terminées 'pur eremp six) encadrant 1 epace de 35 ,e,i7t. Une munruisition de ucrdurs L Isseit±orest anatomiqu._ second recalage pour correspondancerigide les référentlels ou r niveau ce porte par exenese des sphères eflechisear 3048872 réali ée à la fois clerc 1 du -cies CC, ti enregistrement et dans trisugu. posit 1 dans 1 H soc, référentiel .Luu optiqu, suite la Cette cc eënere un nuage de deordonaées Ce de prdcede e localisableu relative crénen*-e l'inconvéniene du nécesiter deux apes d'ecqui ition différer.,- - pour loca' les surfaces anatomiques rat.Len. nias zcispère du robot d'autre p.rt pour &culer la cd-'u:respondance entre le e du bcas nuL! cd et le repère neviga1.auc7, ce qui entraîne une augmentation du tem s±.c±»n Pile r.unisite ensuite une. succession mises en pincn pTr.HHdre lu bras du robot par rappol.:, navigateur référentie iscet infcrmatiqu- ,:et de rtre orcespendance rigide reterentieue rob.cd:etdu igetour calcul d' une matri -scage des d'un réfee-sr:rial T'autre. r conséquent quelques déplacerents creaïlt un sqce du fait de encombrement usuel d - as opér EH -Auiert enf' ..Ippl6mentaire, à sar,euz la ou les cibles à , r .Lecnls Une autre famille de procédé dé receiage, ddcrite dans 1 document 298,262, ec.1uuce une acquisition des anatomiques du putier pointeur optique(lacet equipc d'au moins iur cible optique, manipulé par un upuaeHr afin te cibler une snoces de points de la su anat=d,que concernes par ou Voisine l'peration chirin e. leoperatecr balaie cette surfacearHicrH.que. avec l'amettecr laser foi eavirou 200 points: de c b .sys.ge' un nivigateur jHmn1= '''e une une acqu . dec ositions pcinUees de man a core aire un nuage de points. dans son propre réfé etadu. Pue etape de recaJ.aje iite effectuée pour mettre en correspondance I , car.-: opticpxc et celui médiceiec alablement uises (scsas ou I cent,tel cil: lmafqeF3 une technique --"imegeries 3048872 6 Ce deuxième type Ce pret7 robot/nig de. ;pas un a,Tr- e,ievz. repose pas sur un recalage pour ineen -nient de meau. de précision :tibalita, quisition des surfaces utonaclues et d,- -,,,,±r feire, L jlus, supplemenrais pointeur optique utilisé par ,Dpërateur humac. matériel ateur pour nécessit,e, Soit ayage manue té:sente in:' on remedde CU7 insuffisences et itess propoe pr de recalage entre st: 10 1 aions tridimensionnelles --,MHése par rapp -,'-nciers Cette simplification tee .] e procédé r-'LCrT, qSatap ais elle trou\e èoaierent C1,73.1-flD suppression correspondante de matériels additionnels utiiiés dans 1. procédés de l'artantérieur. La fiabilité du prc,cédé 15 obtenu en trouve notablement crnc1ieree. proce e de recalage d l'invention, mis rn oeuvre dc façon eene,ra entre deux s -emes cali atien ridimensionnelle chirurgie robotisée pour mettr en correspqndamce es nnées de localisation issues de repères d.e référence ii.itinct 20 `,='', --re -e me, _que à un piecier cystème de locali. idir cannelle , -,-.0r-tant un capteur de distance optique et 1 scons système de localisation tridimensionnelle compertsnt des moyens 'acquisition tipt.yuc Il ectlementé par mise ivre d'une Premiere rie 25 recaieri= peropératoire e trE- r yïerien système de localisation et des données enregistrées sur une surface anatomique pat-dans manière surfacique selon tee teolanipque décrite WO 2012/017167, impliquanL une luise en moins eu piut d'ut nuage' ra roints acquis en 30 pucice éroperatoire cru ILadit. s,..-,r cu-.-c-e c capteur de distence optique et 'au moins u t un ensemble de points desdites données, et il comporte seconde éte de recalage obtenu peroperatc des de localisation trldimeneq -11e. 3048872 7 e de recalage et reesinée reoar pz,n Il est enfix 'el que laditc secon' même ten , predo dpa,ndn_m. am moina du ',apteur q4e au recalage pelopératoir reside notaement dans le que. S affrnncir ce p opticr- e de -,;naalaç,-- a ecifique entre, _ot re:ioei1e; n tilisent sion ; r 5 pro"`,,e t 7 ,.ffP,ctuê. ntre le Lïfluartir d'une metnocle -,rarf. Idue, - -- .L es termes- on combine les deux recal en ut1isrft......mes nnée départ, qui ceaduit rduire le tempe ope atojd I. suppriAner manitL lart-nions ccements de tériels 15 eysu-.e des 'es Les bséfices aenovatio donc mu ,si bien en termes de méthcgie que pou,- ce qui conceenc lee matériels nécessaires. De ries selon l'invention, 1 seconde elage compo calcul d'une matrice espessc.ge cntre Ies deux reper 20 de .1-1z:a des deux systèmes de liionéridimeneionneri Par ailleurs, selon une poseibilit , le capteur optique du premier système le calisation tridiroonsionnea ét un télémètre laser projetant u rayon . a.,aer sur la. , id-ne an que du pe iea:. Les moyens d'- quisition second 25 syst u de leoalisation tridimensionnel peuvenu quaat e eux cons à-u en au moins une caméra c oursiti ignan.Y: optiques sous ceres le point- lumineux projec surface, Le procédé es en pratique applicable tous les systèmes équi es d'un itif localisation tridf,. comportant un 30 laser, et d'un système de localisation - idimeneionnelle basé slir des oaxene- de détection. A cet écala., le capLeur distance opL au mcins un moyen t'accuisitic, de -17eux opLidues sont cordés sur mêmes longueurs d' - 3048872 préférence, 'invention, les longueurs d'onde uti -alne e l'infrarouge 2.ien il u n. ciioix qui peut être -.-wdifi- ion les canant: igli liquen uiees. Plus F,a ppr :t±cn créfkaran#-iell a .é r ,cm.me exemple est pan non puu rLiLatine u invention, le emi iocalientic:T. yidJeosnainn, I .,eut itra rbet assietance chirurgien' leca Leetien r2fi. tin peut consist n un ntet, 10 , ,:,,,,,cezne de fait ri eut :iif -dical :uebotise d'aseistenee L la obi 'Jrgle te: peut être un robot aseietance chi urgicale ser:end uneran cali ation tridimeDsionneJ. ut consister en un n-4-teur op j 15 Plus rPc ment, Li ressort de ce qui.n été décrit auparavant que r(Dbot dfassistance chirurgicale peut alors être MU:Di d'un bras nubunise libr munie d'un capteur de distance nptique du type telém - ereno robot d'assistanue chirurgicale (2) est 20 De .1.,&me, I liavigateur optq d'accmisition de :!ignaux cteu x degrés de liberté. équipe de moyens e ,em . infrarouges D' autres particularités aven ages 'inventien :i brout. dann i dzsc iption d réaiisaton, illustres 25 lesquelles lée, qui suit, ce Peu:: e,,,e.ples de les annexe, pour - la 1 est une vue opératoire complet mis en oeuvre pou. de la tête. par exemple du cerveau et, - la figur ner-résaute ex 30 opératr équivalent au niveau 've du dispositif -pération u niveau perspective un dispositif une opération chirurgicale colonne vertébrale. référence au7e. Literas 1 et 2, it patient. est allongé sur le -os ,t ous - le ventre (figure sur une table opératc,±re (1) , robot (2) d' sis tAnce clei=Jr-gicE..1 3048872 9 sur rot , tes si lonté d'un bras libre - e munie d'au moins un ,-eur diF,tanc( optique gure ë2-,Tu pT : :ions ccl 2 i tft de colonne vertébrale nntc_ par ailleurs Lu. , en liespece visualiser .-"_1.n. en cours et precnsement1 travail de l'ou . .ant bras robotisé (3). 10 L',1,3rtrèmit .1-,-s un bra rob,'7_,.t.ise (3; ,i.nporte s_ ailleurs té1ér.J- 1 fonctionnant par mnple dans le re de e,,àt déplacé par le robot -1.-dessu. 1' infra , visé-gra du patient l'exempl de la figil ._* 1.) et plus généralement axée par le captuur - de 1 zone LrIatomique devant 15 e ristance Licili. . pointe une r ssLrn de points formant un nuage de ponreque le système ex,. gistre en éontinu à la surface rIe peru envue de procéder ai premier recaia , entre le re, lié u patient (issu d'images enregistré- repère rapporté au robot (2). Pour une ci ration dr cerveau, ces points sont ccmw un don J lut' outil chiuim ,;a1 rebet neuro iurgjcales, a. 71:0 rAn ecrao chlr qie 20 sur lés ez.., le nez Loanr points enreglstr s,rnt loc oper CE nage d point r, c=3titua 25 c-,btenu dan.T e repère du robot r.echerche La mejlleure correspenr.. modales issus d l'examen ,nt du colonne voisinage age c patient. Icrtotrale, les zone â pratique une surface, est eigerithme spé ifigue poesible entre deuI. arec' ur op Igue du robt '. Une sformation idertifiee drun. retère à ,,__,,,e- ,,,.;:e-t parer avec une précision connue. premier 30 reca,age n..Éà:r-ie à rr radé de l'invention Un na ateuI- rqi.;ae ( eqa ement mobile sur. roulettes piète le ratoire, c:ornportant au moins un cquisition de sinjeaur' optj.Ques (11) un écran vieuslisat 35 au moins (12) de.,, donnéésleues de capteur dort c4::s au niveau de JE zéne moyen. 3048872 10 Ce' ran ,)ar et l de ualiser ed cutil vir su_ il ïerie --ratoil».a, 1 moyen de laquei ri,:)irurg:u temps feel la preog7re -. c de son ou. procuram.t. assitance prêddimensoe. d'une naviga ne trois importane-7 sest par le .rlaviateur ue tridimensiemnel, les 7noueementu -ntuels de t. e dements d'opérations sr,- 10 pa77 e- dours oP-SezatJen, respiration du u',tient crne r.Prt-ebrale, sont .suxv-aptés mon --loent :7.- cas _amps réel 10), et les déplacements du bras robot; e télémètre laser rapport5 au bras euxdSt e ements. état r emmecle. est for age de ec:r du robot. dont " 15 un faisceau laser opersn dans infrrauge, sur ladite s caméras ont le point de contact aec la surface surface du patient considéré esd- détecd'' in' uges du iqateur Le accluert. donc en realité enregietird dans un nuage de p éauivalent 20 ,,'mecs , robot, te second recalage propre au urcecee de 1' n ne tien est par sdnséculent effectué partir du même nuage de points enr itr simu'tanéme Dar _Ip obo par le navictaceur opticlu- (10). C1T,aque enreqj ntrnent ne. cependant rapporté aux référentiels distincts de 'un et de autre, Un 25 t-,7,,itera, informati,' 17.érieur pere calculer matrice Je Dassage entre ie deux référentiels, precece de e e e arect donc in fine un ce .cul i.rrédiat automatisé -_cond triage sur la base du. mena nuage de points enr tré dans len repères propres du rcl;:;,t (2) d'une '10) d'autre part, et qui éta initialement dévolu sac . lu premier reca- atfrancht d'un ecalage ir.mt entre les repero 2) et du. nav gateur (10), xistant appréci,1: art bérieur drOCU solua,ea 30 part navigaeur 3048872 11 7.!té du pIced, opérateur. garantit enfin la iE,;Nadamment de tout savoir-faire l' Un deé ,entage additionnel cette lutin elle permet egal Ce calculer direct Lent manière autematie5e, via 5 un t iaform recalage entre : re ,..re lié au patit le repère du aU9ateur ontique (10). Aucne étape L1t2nan ni aucur atériel suppler, tire n'est , ce luz --ue du tra erémial anlu trés à l'aide oaures nu Fnnnt erheuti 10 ppl :rue u acuu ir--L-tic,n de données surfaciques anatomiques, cu t surfaces référence, avec un dispositif tyr REVENDICATIONS1. Procédé dereo,elaqe automa localisation meq,ior robotisée pour tttte eu correspotelence de nne- de localisetien issuee t ie anse dietincts propres chaque et)îme, triersterne localisation tu.edimeneiennelle rtant un capteur . nce lisate 10 tricJ1cttd.l !lsi Jyens d'acqtivn optiqu_ edit erocede :deportset une première étape de reoaiage pexopeaatO eeLue T. eyet de localisation (2) données enr s'axées t une surface anatomique d'un 15 mise ond.auce cV7,s moins un point d!, de points coe r eereperatei suc ladite ce moyen du capteur de distance au moins un point d'un ensemble de pointe desdites donnïes et - une rxconde étape recalage paroperatoire des deux 20 ey emes localisation tridimer caractérise en que accoude éta réalisée eu. même temps o' preeiare par ddLacLi.on, pat 'es trouent d' eisatiorr optiques d'au MG1I12 un point du nuacr. ta qui 25 optique au cours Premier recalage peroperateire. 2. Pro -4&.i g e localisati se lage comporte le calcul d'une matrice de 30 passage entre les deux repèrea de reference des deux tint t de localisation tridimensionnelle 3. rectiLege automatisé entre deux suèmeG de revemdïs. 1 ions ieetion tridimensionnelle (2, prcedent.es, caractéri: an ce que le l'aaa des repteux loua.' (1CU e (2, 10), receleee est dc recelage utteur deux stdaeo de Lridemens nnelle , itt talon revendication précédente, caractérisé en ce que la seconde automatise ditance 3048872 13 pi jetant un. raynn lase la surfac Lomique du 4. Prf):iii tiàmeiz, recalage automatisa entre alisaton trid .onaelle (2, 10 5 Urie dica_td :r caractéLi ea ce les 7.eyensL ptiques du second de lstalesationtrL.çuelle ocno lOins caera rien de sign - DUS forme de pois 10 5, t.cc de rece3,,, satior triionnalle (2, 10) - Lon -Jendi ati,ans précédents.. caract=Tier.isé en ce capteur i iztance optique et m7eyeme d' ti on optiques ';.--;=t accordës 15 6. Pl(cré de realase automelis localisation ridimensionnelle longuenrm d'onde. deux systèmes de selob e es revenCication ncéderte. aractérise . Tueurs d'onde sont dans doma».ne l'infrarcuge. 7. Di -itif m6dical robotisé cbassistan e à 1ï hirurg 20 mettant en ruv n procédi .i, recalaye selon 1 quelcon des. .idications récédentes cam ctérisé en ce que le emier syct.ma de ocaiJsaion tridimensionnelle est un robot d'assistancemhirurcca1e (2) et le second système de localisatida tr, lmenaionnelle 25 est un beur optique (10). -dicai robotisé d'assistance à 1 irgie , len la. revendication précédente, caractérisé Ci: le robot d' nod chirur cale t muni d'vn robotise (3) L3riln l'extremité libre c d'un capa 30 de distance cptiouè 5.0 type télemtre 9 L.ioos"Tif rf',.édloal robotisé ci assistance sel la revendicati car- cpt. d'ass nce chirurgic e (2) t liberté. 35 10.Dispo tif _dical rohstisé l'assistance selon 1 es revendications 6 et .cterîsé s 3048872 14 que le navi(J en- j-:',.quïpé de mcyens d'acquis t: type caméras infr