Brevet FR3066378A1 — publié le 20181123

La présente invention concerne un instrument chirurgical à portions déviées et une installation robotisée comportant un tel instrument. Elle porte plus précisément sur un instrument chirurgical comportant : - une première portion de maintien ou fixation, s'étendant autour d'un premier axe rectiligne et présentant une extrémité proximale de maintien ou fixation autour de ce premier axe rectiligne, - une deuxième portion de déviation, s'étendant sans degré de liberté à partir de la première portion dans la direction principale d'un deuxième axe rectiligne l'éloignant du premier axe rectiligne, et - une troisième portion de support fonctionnel, s'étendant sans degré de liberté à partir d'une extrémité distale de la deuxième portion autour d'un troisième axe rectiligne différent du deuxième axe rectiligne et présentant une extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel. De tels instruments sont généralement utilisés en chirurgie de précision ou microchirurgie et permettent de déporter l'axe de la portion de maintien ou fixation par rapport à celui de la portion destinée à porter l'extrémité fonctionnelle, pour dégager le champ de vision d'un utilisateur et faciliter le geste chirurgical. Notamment dans des situations où les conditions d'accès à la zone d'intervention sont difficiles et le champ de vision très limité, il est important que l'axe d'observation, souvent le même que celui de la troisième portion de support fonctionnel, soit différent de celui à partir duquel l'instrument est maintenu et déplacé, que ce soit manuellement ou à l'aide d'un robot commandé électroniquement. Des instruments en forme de baïonnette sont ainsi connus en microchirurgie, notamment dans le domaine de la chirurgie otologique. Leur troisième axe déporté est généralement parallèle au premier axe de maintien ou fixation, conformément à une configuration bien connue des baïonnettes. Mais bien que cela dégage effectivement l'axe d'observation, les déplacements de l'extrémité fonctionnelle qui doivent être aussi précis que possible sont complexes et peu intuitifs, notamment lorsqu'ils impliquent des rotations. II peut ainsi être souhaité de concevoir un instrument chirurgical à portions déviées qui permette de s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités. Il est donc proposé un instrument chirurgical comportant : 3066378 2 - une première portion de maintien ou fixation, s'étendant autour d'un premier axe rectiligne et présentant une extrémité proximale de maintien ou fixation autour de ce premier axe rectiligne, - une deuxième portion de déviation, s'étendant sans degré de liberté à partir 5 de la première portion dans la direction principale d'un deuxième axe rectiligne l'éloignant du premier axe rectiligne, et - une troisième portion de support fonctionnel, s'étendant sans degré de liberté à partir d'une extrémité distale de la deuxième portion autour d'un troisième axe rectiligne différent du deuxième axe rectiligne et présentant 10 une extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel, dans lequel la troisième portion est conformée, par sa longueur et par l'orientation du troisième axe rectiligne, de telle sorte que le premier axe rectiligne autour duquel s'étend la première portion passe par l'extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel de la troisième portion. 15 Ainsi, en ramenant l'extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel de la troisième portion dans l'axe de la première portion de maintien ou fixation, on simplifie les déplacements de cette extrémité fonctionnelle en y créant un point pivot. Notamment toute rotation de l'instrument autour du premier axe de la première portion de maintien ou fixation engendre la même rotation de l'extrémité distale 20 fonctionnelle ou de support fonctionnel de la troisième portion autour du même premier axe et le point pivot reste fixe. En particulier, en chirurgie otologique, une telle conformation de l'instrument est très avantageuse pour une intervention dans l'oreille moyenne d'un patient à travers un spéculum au moyen d'un robot chirurgical télécommandé par un chirurgien ou de toute autre forme d'outil d'assistance tel qu'un 25 micromanipulateur. De façon optionnelle, les première, deuxième et troisième portions sont constituées, à l'exception éventuelle de l'extrémité proximale de maintien ou fixation et de l'extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel, d'une seule et même tige présentant deux coudées. 30 De façon optionnelle également, le premier axe rectiligne et le troisième axe rectiligne présentent un angle entre eux compris entre 2 et 10 degrés, de préférence entre 2 et 4 degrés. De façon optionnelle également, la distance entre l'extrémité proximale de maintien ou fixation de la première portion et l'extrémité distale fonctionnelle ou de 3066378 3 support fonctionnel de la troisième portion est comprise entre 10 et 20 cm, de préférence entre 10 et 15 cm. De façon optionnelle également, le premier axe rectiligne et le deuxième axe rectiligne présentent un angle entre eux compris entre 2 et 10 degrés, de préférence 5 entre 2 et 4 degrés. De façon optionnelle également, l'extrémité distale de la troisième portion est une extrémité fonctionnelle de type trocart, micro-crochet, micro-pointe, micro-faux, canule d'aspiration ou pince. De façon optionnelle également, l'extrémité distale fonctionnelle de la 10 troisième portion est conçue en pièce rapportée amovible. De façon optionnelle également, les première, deuxième et troisième portions sont creuses et l'extrémité proximale de maintien ou fixation de la première portion comporte une tringle interne, s'étendant jusqu'à l'extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel de la troisième portion et déplaçable longitudinalement à 15 l'intérieur des première, deuxième et troisième portions creuses. De façon optionnelle également, l'extrémité proximale de maintien ou fixation de la première portion comporte un bouton poussoir portant la tringle interne, ce bouton poussoir étant actionnable longitudinalement le long du premier axe rectiligne dans un chambrage de cette extrémité proximale. 20 Il est également proposé une installation robotisée d'intervention chirurgicale comportant : - un robot muni d'un bras porteur déplaçable sur commande électronique, - un instrument chirurgical selon l'invention, et - des moyens de fixation de l'extrémité proximale de la première portion de 25 l'instrument chirurgical à une extrémité libre du bras porteur du robot. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement en vue longitudinale la structure 30 générale d'un instrument chirurgical selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente schématiquement en vue longitudinale la structure générale d'un instrument chirurgical selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, 3066378 4 - la figure 3 représente schématiquement en vue longitudinale la structure générale d'un instrument chirurgical selon un troisième mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 représente schématiquement en coupe longitudinale un exemple 5 de réalisation d'une extrémité proximale de maintien ou fixation d'un instrument chirurgical selon l'invention, tel que celui de la figure 2, et - la figure 5 illustre schématiquement une installation robotisée d'intervention chirurgicale incluant l'instrument chirurgical de la figure 1. L'instrument chirurgical 100 illustré en vue longitudinale sur la figure 1 est 10 destiné à être utilisé en chirurgie de précision ou microchirurgie otologique. Il comporte une première portion de maintien ou fixation 102, s'étendant autour d'un premier axe rectiligne Al et présentant une extrémité proximale de maintien ou fixation 104 autour de ce premier axe rectiligne Al. L'extrémité proximale 104 est de maintien lorsqu'elle est prévue pour être directement maintenue par un 15 utilisateur et de fixation lorsqu'elle est prévue pour être fixée à un autre dispositif tel qu'un bras de robot commandé électroniquement. L'instrument chirurgical 100 comporte en outre une deuxième portion de déviation 106, solidaire de la première portion 102, s'étendant sans degré de liberté à partir de la première portion 102 dans la direction principale d'un deuxième axe 20 rectiligne A2 l'éloignant du premier axe rectiligne Al. L'angle entre les axes Al et A2 est par exemple compris entre 2 et 10 degrés, de préférence entre 2 et 4 degrés, pour donner une forme très allongée à l'instrument chirurgical 100 avec un encombrement latéral minimal. L'instrument chirurgical 100 comporte en outre une troisième portion de 25 support fonctionnel 108, solidaire de la deuxième portion 106, s'étendant sans degré de liberté à partir d'une extrémité distale 110 de la deuxième portion 106 autour d'un troisième axe rectiligne A3 différent du deuxième axe rectiligne A2 et la rapprochant du premier axe rectiligne Al. Cette troisième portion 108 présente une extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel 112. L'extrémité distale 112 est 30 fonctionnelle lorsqu'elle est prévue pour inclure un outil fonctionnel de (micro)chirurgie et de support fonctionnel lorsqu'elle est prévue pour recevoir un outil fonctionnel de (micro)chirurgie en tant que pièce rapportée. L'angle entre les axes Al et A3 est par exemple compris entre 2 et 10 degrés, de préférence entre 2 et 4 degrés. Il doit être suffisant pour dégager le champ de vision d'un utilisateur et faciliter le geste chirurgical, tout en limitant l'encombrement latéral de l'instrument 3066378 5 chirurgical 100. Conformément aux principes généraux de la présente invention, la troisième portion 108 est conformée, par sa longueur et par l'orientation du troisième axe rectiligne A3, de telle sorte que le premier axe rectiligne Al autour duquel s'étend la première portion 102 passe par l'extrémité distale fonctionnelle ou de support 5 fonctionnel 112 de la troisième portion 108. Plus précisément, dans l'illustration de la figure 1, l'extrémité distale 112 est fonctionnelle. Elle comporte un trocart et c'est à l'extrémité libre de la pointe du trocart que se trouve le point P d'intersection des axes Al et A3. Ce point P forme un point pivot en cas de rotation de la première portion 102 autour de son axe Al. 10 Les trois portions 102, 106 et 108 de l'instrument chirurgical 100 peuvent être constituées, à l'exception éventuelle de l'extrémité proximale de maintien ou fixation 104 et de l'extrémité distale fonctionnelle 112, d'une seule et même tige (simple tige cylindrique de section circulaire, carré ou rectangle, ou tringlerie) présentant deux coudées : la première coudée à la jonction des première et deuxième portions 102, 15 106 ; la première coudée à la jonction des deuxième et troisième portions 106, 108, c'est-à-dire à l'extrémité distale 110 de la deuxième portion 106. Par ailleurs, tous les éléments constitutifs de l'instrument chirurgical 100 décrits précédemment peuvent être conçus en plastique, métal, acier inoxydable, titane ou en d'autres matériaux rigides ou associations de matériaux adaptés à une application chirurgicale en 20 otorhinolaryngologie. Ils peuvent également être creux, en particulier le tocart 112, pour le passage de fluide, tringle ou tout autre système d'aide à l'intervention chirurgicale. Lorsque l'extrémité proximale de maintien ou fixation 104 est une pièce rapportée sur la tige mentionnée ci-dessus, elle peut être constituée d'un manchon 25 essentiellement cylindrique comprenant un alésage le long de l'axe Al pour recevoir l'extrémité proximale de la tige. De manière similaire, lorsque l'extrémité distale fonctionnelle 112 est une pièce rapportée sur la tige mentionnée ci-dessus, elle peut comporter une saillie cylindrique destinée à être reçue dans un alésage le long de l'axe A3 en partie distale de la tige. L'intérêt d'une extrémité distale fonctionnelle 112 30 conçue en pièce rapportée est que le reste de l'instrument chirurgical 100 peut être fabriqué de façon standard, en tant qu'instrument « universel », et fourni avec un ensemble d'extrémités distales amovibles à différentes fonctions chirurgicales : trocart, micro-crochet, micro-pointe, micro-faux, canule d'aspiration, pince, etc. En termes de dimensions et conformations, l'instrument chirurgical 100 doit 35 généralement être de longueur totale (entre l'extrémité proximale et le point pivot P) 3066378 6 comprise entre 10 et 20 cm, de préférence entre 10 et 15 cm, pour une utilisation en chirurgie otologique. Par exemple, lorsque cette longueur est voisine de 14 cm avec un angle entre les axes Al et A3 d'environ 3,2 degrés, cela permet de déporter la distance latérale d'observation de 1 cm, lorsque l'oail de l'utilisateur est à 18 cm du 5 point pivot P, c'est-à-dire à environ 4 cm de distance longitudinale de l'extrémité proximale de l'instrument 100 le long de l'axe Al. Cette configuration s'avère satisfaisante à l'usage. Par ailleurs, un diamètre de tige cylindrique compris entre 1 et 2 mm convient également. On notera toutefois que ces valeurs sont données à titre indicatif et qu'elles pourraient en particulier être plus petites, par exemple pour une 10 utilisation en chirurgie ophtalmologique, ou plus grandes, par exemple pour une utilisation en chirurgie du larynx ou des sinus paranasaux, en fonction des applications visées. L'instrument chirurgical 200 illustré en vue longitudinale sur la figure 2 est également destiné à être utilisé en chirurgie de précision ou microchirurgie 15 otologique. Il est conforme en tous points à l'instrument 100 à l'exception de ses extrémités proximale 204 et distale 212. Il comporte donc les mêmes éléments 102, 106, 108, 110 autour des mêmes axes A1, A2 et A3. En ce qui concerne l'extrémité proximale de maintien ou fixation 204, elle sera détaillée en référence à la figure 4. En ce qui concerne l'extrémité distale fonctionnelle 212, le trocart est remplacé par 20 une pince forceps. L'instrument chirurgical 200 est par ailleurs conformé pour que le point pivot P se trouve sur l'axe commun de rotation des deux mors de la pince forceps. L'instrument chirurgical 300 illustré en vue longitudinale sur la figure 3 est également destiné à être utilisé en chirurgie de précision ou microchirurgie 25 otologique. Il est conforme en tous points à l'instrument 100 à l'exception de son extrémité distale 312. Il comporte donc les mêmes éléments 102, 104, 106, 108, 110 autour des mêmes axes Al, A2 et A3. En ce qui concerne l'extrémité distale 312, elle est représentée comme standard, c'est-à-dire de conception universelle, et remplit une fonction de support fonctionnel pour le raccordement de différents outils 30 chirurgicaux qui peuvent alors être ajoutés à partir du point pivot P. La figure 4 illustre une coupe longitudinale détaillée de l'extrémité proximale de maintien ou fixation 204. Une tringle interne 220, portée par un bouton poussoir 222 actionnable longitudinalement le long de l'axe Al dans un chambrage 224 réalisé à l'intérieur de l'alésage de réception de la tige cylindrique de la première portion 102 35 dans le volume intérieur de l'extrémité proximale 204, est fixée et enserrée dans le 3066378 7 bouton poussoir 222 à l'aide de deux vis latérales 226. Deux trous latéraux sont aménagés dans l'extrémité proximale de maintien ou fixation 204 pour l'accès aux deux vis 226. La tringle interne 220 s'étend jusqu'à l'extrémité distale fonctionnelle 212 à l'intérieur de la tige cylindrique pour actionner, de façon connue en soi, 5 l'ouverture et la fermeture de la pince forceps. Des moyens de rappels 228, par exemple un simple ressort ou tout autre dispositif de rappel équivalent, sont avantageusement ajoutés dans le chambrage 224 pour ramener par défaut le bouton poussoir 222 en position rétractée de fermeture de la pince forceps. Ce type d'extrémité proximale 204 convient plus généralement à toute fonction chirurgicale 10 distale actionnable à l'aide d'une tringle. Un diamètre extérieur inférieur à 5 mm pour une longueur de 9 mm ou plus convient. Enfin, le déplacement et le positionnement de l'instrument chirurgical 100, 200 ou 300 se faisant avantageusement en référence à la direction principale de son axe Al, cela le rend en outre aisément compatible avec une installation robotisée 15 d'intervention chirurgicale en otorhinolaryngologie. Une telle installation est illustrée de façon très schématique sur la figure 5. Elle comporte un robot 500 muni d'un bras porteur 502 déplaçable sur commande électronique. Lorsqu'une extrémité proximale d'instrument chirurgical telle que celle illustrée sur la figure 4 est souhaitée, c'est-à-dire avec bouton poussoir 222, le bras 20 502 est creux et une tige déplaçable en translation par coulissement est prévue à l'intérieur du bras creux 502 sur commande électronique également. Un exemple de robot compatible avec une installation selon l'invention est donné dans l'article de Nguyen et al, intitulé « From conception to application of a tele-operated assistance robot for middle ear surgery », publié dans Surgical Innovation,volume 19(3), pages 25 241-251, septembre 2012. L'installation illustrée sur la figure 5 comporte en outre : - l'instrument 100 dont l'extrémité distale 112 est un trocart, et - des moyens de fixation de l'extrémité proximale 104 de la première portion 102 de l'instrument chirurgical 100 au bras porteur 502 du robot 500. 30 Ces moyens de fixation comportent par exemple une bague de serrage 504 disposée à l'extrémité distale libre du bras porteur 502 du robot 500, ce bras porteur 502 étant lui-même destiné à recevoir par insertion l'extrémité proximale 104. Une encoche longitudinale 506 peut être prévue dans la surface externe de l'extrémité proximale 104 de manière à accompagner et guider angulairement son insertion dans 35 le bras porteur 502 du robot 500. 3066378 8 Tous moyens de fixation connus et compatibles avec la configuration de l'installation illustrée sur la figure 5 sont envisageables, notamment tous moyens permettant de fixer l'instrument chirurgical 100 de telle sorte que son axe principal Al corresponde avec l'axe d'intervention du robot 500. Par ailleurs, le système de 5 verrouillage défini dans la demande de brevet français FR 2 998 344 Al est adapté pour réaliser une telle fixation de l'extrémité proximale 104 de l'instrument chirurgical 100 au bras porteur 502 du robot 500. Bien évidemment, l'instrument chirurgical 100 peut être remplacé par l'instrument 200 ou 300 dans l'installation de la figure 5. 10 Il apparaît clairement qu'un instrument chirurgical tel que l'un de ceux décrits précédemment permet de faciliter le geste chirurgical, notamment au cours d'une opération de chirurgie otologique dans laquelle la précision du geste accompagné d'une observation attentive du chirurgien est d'importance majeure, que l'instrument soit utilisé manuellement ou intégré dans une installation robotisée. Cela permet de 15 dépasser les limites d'interventions conventionnelles dans un espace opératoire restreint avec visibilité incomplète. De plus, le fait que l'extrémité distale fonctionnelle puisse être conçue sous la forme d'une pièce rapportée amovible rend la fabrication et la commercialisation de l'instrument chirurgical plus aisées. En effet, il est possible de produire et distribuer la 20 partie standard de l'instrument sans son extrémité fonctionnelle, cette partie standard comportant par exemple des moyens de fixation standard à des installations robotisées d'intervention chirurgicale ou adaptés à une utilisation manuelle, alors que la partie fonctionnelle peut être déclinée en une multiplicité de variantes différentes, avec possibilité de fabrication sur mesure dans certaines applications, 25 indépendamment de l'intervention manuelle ou robotisée qui l'utilisera. Ainsi, les parties standard et fonctionnelle de l'instrument chirurgical peuvent être conditionnées et fournies ensemble ou séparément. Elles peuvent également être conçues, l'une, l'autre ou les deux, pour un usage unique en étant conditionnées après stérilisation. 30 On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme 35 limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente 3066378 9 description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. 5 REVENDICATIONS1. Instrument chirurgical (100 ; 200 ; 300) comportant : - une première portion de maintien ou fixation (102), s'étendant autour d'un premier axe rectiligne (A1) et présentant une extrémité proximale de maintien ou fixation (104 ; 204) autour de ce premier axe rectiligne (A1), - une deuxième portion de déviation (106), s'étendant sans degré de liberté à partir de la première portion (102) dans la direction principale d'un deuxième axe rectiligne (A2) l'éloignant du premier axe rectiligne (A1), et - une troisième portion de support fonctionnel (108), s'étendant sans degré de liberté à partir d'une extrémité distale (110) de la deuxième portion (106) autour d'un troisième axe rectiligne (A3) différent du deuxième axe rectiligne (A2) et présentant une extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel (112 ; 212 ; 312), caractérisé en ce que la troisième portion (108) est conformée, par sa longueur et par l'orientation du troisième axe rectiligne (A3), de telle sorte que le premier axe rectiligne (A1) autour duquel s'étend la première portion (102) passe par l'extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel (112 ; 212 ; 312) de la troisième portion (108). 2. Instrument chirurgical (100 ; 200 ; 300) selon la revendication 1, dans lequel les première (102), deuxième (106) et troisième (108) portions sont constituées, à l'exception éventuelle de l'extrémité proximale de maintien ou fixation (104 ; 204) et de l'extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel (112 ; 212 ; 312), d'une seule et même tige présentant deux coudées. 3. Instrument chirurgical (100 ; 200 ; 300) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier axe rectiligne (A1) et le troisième axe rectiligne (A3) présentent un angle entre eux compris entre 2 et 10 degrés, de préférence entre 2 et 4 degrés. 4. Instrument chirurgical (100 ; 200 ; 300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la distance entre l'extrémité proximale de maintien ou fixation (104 ; 204) de la première portion (102) et l'extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel (112 ; 212 ; 312) de la troisième portion (108) est comprise entre 10 et 20 cm, de préférence entre 10 et 15 cm. 3066378 11 5. Instrument chirurgical (100 ; 200 ; 300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le premier axe rectiligne (A1) et le deuxième axe rectiligne (A2) présentent un angle entre eux compris entre 2 et 10 degrés, de préférence entre 2 et 4 degrés. 5 6. Instrument chirurgical (100 ; 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'extrémité distale (112 ; 212) de la troisième portion (108) est une extrémité fonctionnelle de type trocart (112), micro-crochet, micro-pointe, micro-faux, canule d'aspiration ou pince (212). 7. Instrument chirurgical (100 ; 200) selon la revendication 6, dans lequel 10 l'extrémité distale fonctionnelle (112 ; 212) de la troisième portion (108) est conçue en pièce rapportée amovible. 8. Instrument chirurgical (200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les première (102), deuxième (106) et troisième (108) portions sont creuses et l'extrémité proximale de maintien ou fixation (204) de la première portion 15 (102) comporte une tringle interne (220), s'étendant jusqu'à l'extrémité distale fonctionnelle ou de support fonctionnel (212) de la troisième portion (108) et déplaçable longitudinalement à l'intérieur des première (102), deuxième (106) et troisième (108) portions creuses. 9. Instrument chirurgical (200) selon la revendication 8, dans lequel 20 l'extrémité proximale de maintien ou fixation (204) de la première portion (102) comporte un bouton poussoir (222) portant la tringle interne (220), ce bouton poussoir (222) étant actionnable longitudinalement le long du premier axe rectiligne (A1) dans un chambrage (224) de cette extrémité proximale (204). 10. Installation robotisée d'intervention chirurgicale comportant : 25 - un robot (500) muni d'un bras porteur (502) déplaçable sur commande électronique, - un instrument chirurgical (100 ; 200 ; 300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, et - des moyens (504, 506) de fixation de l'extrémité proximale (104 ; 30 204) de la première portion (102) de l'instrument chirurgical (100 ; 200 ; 300) à une extrémité libre du bras porteur (502) du robot (500).