Brevet FR3164112A1 — publié le 20260109

TITRE DE L’INVENTION : DISPOSITIF DE SOLIDARISATION D’UN CHARIOT DE ROBOT CHIRURGICAL ET DE LA TÊTE D’UN PATIENT ET CHARIOT DE ROBOT LE COMPORTANT Le dispositif de solidarisation d’un chariot (11) de robot chirurgical (10) et de la tête (25) d’un patient (24) comporte : - une liaison pivot (15) sur une paroi du chariot, - un bras (16, 18) monté sur cette liaison pivot, - un moyen de verrouillage de la position angulaire du bras par rapport à la paroi du chariot, et - une attache (17) de fixation de la position et de l’orientation d’une têtière ou d’un cadre de stéréotaxie (20) par rapport au bras. Figure pour l’abrégé : Figure 4 DISPOSITIF DE SOLIDARISATION D’UN CHARIOT DE ROBOT CHIRURGICAL ET DE LA TÊTE D’UN PATIENT ET CHARIOT DE ROBOT LE COMPORTANT Domaine technique de l’invention La présente invention vise un dispositif de solidarisation d’un chariot de robot chirurgical et de la tête d’un patient et un chariot de robot le comportant. Elle s’applique, en particulier, au domaine de la chirurgie crânienne assistée par ordinateur. État de la technique Les approches décrites dans cette section sont des approches qui pourraient être poursuivies, mais pas nécessairement des approches qui ont été conçues ou poursuivies précédemment. Par conséquent, sauf indication contraire, il convient de ne pas supposer que l'une ou l'autre des approches décrites dans cette section constitue un art antérieur du seul fait de son inclusion dans cette section. Lors d’une intervention chirurgicale au cerveau avec assistance robotisée, il est nécessaire de solidariser la tête du patient avec un chariot supportant un bras robotisé. Le but est de créer un ensemble rigide minimisant au maximum les mouvements de la tête du patient par rapport à l’unité robotique d’assistance au geste chirurgical afin de garder la précision liée au recalage entre le robot le patient et son imagerie médicale. À cet effet, on utilise communément un assemblage mécanique formant un lien rigide entre l’unité robotique et une têtière contraignant les mouvements de la tête du patient. Ces systèmes mécaniques peuvent être complexes à assembler. Des erreurs d’assemblage et de verrouillage de la part des utilisateurs peuvent engendrer des jeux mécaniques entrainant une perte de précision du système robotisé associé. De plus ces assemblages sont encombrants, difficiles à déplacer dans le contexte exigu d'une salle d'opération. Par exemple, il existe des chariots de robot qui comportent un bras télescopique déployé pour être solidarisé avec un cadre de stéréotaxie préliminairement solidarisé avec la tête du patient. Ce type de bras présente plusieurs inconvénients. D’une part, ils occupent une place importante à l’intérieur du chariot, ce qui réduit la place disponible pour les autres composants internes du chariot et/ou impose des dimensions importantes au chariot, nuisible à la facilité d’utilisation et de déplacement. D’autre part, ils présentent une rigidité axiale limitée, ce qui réduit la précision de positionnement de la tête du patient dans le référentiel géométrique du chariot, ou doivent présenter une section verticale importante, ce qui nuit aussi à leur intégration dans le chariot. On connaît aussi un système d’attache du robot d’assistance à la chirurgie « Neuromate® » ayant la particularité d'être immobilisé dans le bloc opératoire, notamment via un pilier scellé dans le sol. Ce système présente plusieurs inconvénients principalement liés à son immobilisation au sol : il représente un encombrement important dans un bloc opératoire, il modifie la structure de ce dernier et entraîne de facto sa spécialisation à la neurochirurgie. De plus, son aspect rigide (fixation au sol) réduit les possibilités d'adaptation au positionnement du patient. La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients précités en proposant un robot d’assistance à la chirurgie couplé à un châssis mobile intégrant un bras rigide pliable dont l’extrémité distale dispose d’un système de fixation rigide à une têtière afin de faciliter son rangement et minimiser son encombrement. Ainsi, le bras reste à l’extérieur du châssis du chariot. Il n’impose donc pas de contrainte concernant les composants internes de ce châssis ni le volume total de ce châssis. Le bras est relié au châssis du chariot par l’intermédiaire d’une liaison pivot. Le système implémentant cette liaison pivot, par exemple une charnière, comporte un moyen de verrouillage et, préférentiellement, un moyen de visualisation de l’état de verrouillage. Le système de fixation rigide à la têtière peut lui aussi comporter un moyen de visualisation de l’état de verrouillage du système. Préférentiellement, au moins une partie du bras est radio transparente. Préférentiellement, le bras pliable peut être télescopique. Dans des modes de réalisation, la liaison pivot est montée sur la paroi du chariot par l’intermédiaire d’une liaison glissière. Préférentiellement, la liaison pivot est munie d’un marqueur ou d’un capteur de verrouillage de la liaison pivot. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du chariot objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : FIG. 1 représente, schématiquement et en vue de côté, un premier mode de réalisation d’un chariot dont un bras support en position repliée, FIG. 2 représente, schématiquement et en vue de côté, le chariot illustré en FIG. 1 dont le bras support en position dépliée, FIG. 3 représente, schématiquement et en vue de côté, le chariot illustré en FIG. 1 dont le bras support en position dépliée avec une extension télescopique déployée, FIG. 4 représente, schématiquement et en vue de côté, une mise en œuvre du chariot illustré en FIG. 1 lors d’une intervention chirurgicale avec assistance robotisée, FIG. 5 représente, schématiquement et en vue de côté, un deuxième mode de réalisation du chariot objet de l’invention, FIG. 6 représente, schématiquement et en vue de côté, un troisième mode de réalisation du chariot objet de l’invention, et FIG. 7 représente, sous forme d’un logigramme, des étapes de mise en œuvre du dispositif objet de l’invention. La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse. On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l’échelle. Comme on le comprend à la lecture de la présente description, divers concepts inventifs peuvent être mis en œuvre par une ou plusieurs méthodes ou dispositifs décrits ci-après, dont plusieurs exemples sont ici fournis. Les actions ou étapes réalisées dans le cadre de la réalisation du procédé ou du dispositif peuvent être ordonnées de toute manière appropriée. En conséquence, il est possible de construire des modes de réalisation dans lesquels les actions ou étapes sont exécutées dans un ordre différent de celui illustré, ce qui peut inclure l'exécution de certains actes simultanément, même s'ils sont présentés comme des actes séquentiels dans les modes de réalisation illustrés. Les articles indéfinis "un" et "une", tels qu'ils sont utilisés dans la description, doivent être compris comme signifiant "au moins un", sauf indication claire du contraire. L'expression "et/ou", telle qu'elle est utilisée dans le présent document, doit être comprise comme signifiant "l'un ou l'autre ou les deux" des éléments ainsi conjoints, c'est-à-dire des éléments qui sont présents de manière conjonctive dans certains cas et de manière disjonctive dans d'autres cas. Les éléments multiples énumérés avec "et/ou" doivent être interprétés de la même manière, c'est-à-dire "un ou plusieurs" des éléments ainsi conjoints. D'autres éléments peuvent éventuellement être présents, autres que les éléments spécifiquement identifiés par la clause "et/ou", qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, une référence à "A et/ou B", lorsqu'elle est utilisée conjointement avec un langage ouvert tel que "comprenant" peut se référer, dans un mode de réalisation, à A seulement (incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à B seulement (incluant éventuellement des éléments autres que A) ; dans un autre mode de réalisation encore, à A et B (incluant éventuellement d'autres éléments) ; etc. Tel qu'utilisé ici dans la description, "ou" doit être compris de manière inclusive. Telle qu'elle est utilisée dans la présente description, l'expression "au moins un", en référence à une liste d'un ou de plusieurs éléments, doit être comprise comme signifiant au moins un élément choisi parmi un ou plusieurs éléments de la liste d'éléments, mais n'incluant pas nécessairement au moins un de chaque élément spécifiquement énuméré dans la liste d'éléments et n'excluant pas toute combinaison d'éléments dans la liste d'éléments. Cette définition permet également la présence facultative d'éléments autres que les éléments spécifiquement identifiés dans la liste des éléments auxquels l'expression "au moins un" fait référence, qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, "au moins l'un de A et B" (ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A ou B", ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A et/ou B") peut se référer, dans un mode de réalisation, à au moins un, incluant éventuellement plus d'un, A, sans B présent (et incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B, sans A présent (et comprenant éventuellement des éléments autres que A) ; dans encore un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, A, et au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B (et comprenant éventuellement d'autres éléments) ; etc. Dans la description ci-dessous, toutes les expressions transitoires telles que "comprenant", "incluant", "portant", "ayant", "contenant", "impliquant", "tenant", "composé de", et autres, doivent être comprises comme étant ouvertes, c'est-à-dire comme signifiant incluant mais non limité à. Seules les expressions transitoires "consistant en" et "consistant essentiellement en" doivent être comprises comme des expressions transitoires fermées ou semi-fermées, respectivement. Dans toute la description, les termes « supérieur » et « haut » désignent ce qui est en haut lorsque le dispositif objet de la présente invention est en configuration opérationnelle. Les termes « inférieur » et « bas » désignent ce qui est en bas lorsque le dispositif objet de la présente invention est en configuration opérationnelle. Le terme « intérieur » désigne ce qui est à l’intérieur du dispositif. Le terme « extérieur » désigne ce qui est à l’extérieur du dispositif. On observe le premier mode de réalisation dans les figures 1 à 4. Un robot 10 comporte un chariot 11 monté sur roulettes 14 et un bras robotisé 12 comportant des articulations 13. Sur l’une des parois du chariot 11, se trouve une liaison pivot 15, par exemple une charnière, sur laquelle est montée un bras support 16. Le bras support 16 peut ainsi effectuer une rotation (illustrée par une flèche en FIG. 2 ) autour de la liaison pivot 15, pour que son extrémité distale 17 s’éloigne du châssis du chariot 11 et s’étende en direction de la tête d’un patient à opérer. Le bras robotisé 12 est un bras robotisé industriel anthropomorphe. Le chariot 11 est muni de vérins (non représentés) actionnant des pieds d’appui sur le sol qui fixent en position le chariot et stabilisent le chariot 11 pendant les mouvements du bras robotisé 12. Le bras support 16 comporte une embase (non représentée) perpendiculaire à son axe principal. Cette embase est reliée à la liaison pivot 15 de manière à pivoter par rapport à l’axe de rotation horizontal de cette liaison pivot 15. La liaison pivot 15 est munie de moyens de verrouillage (non représentés) configurés pour qu’une fois que l’embase du bras support 16 arrive en butée dans son mouvement de rotation ascendant, ces moyens de verrouillage bloquent cette embase en position. Ces moyens de verrouillage peuvent être similaires aux moyens de verrouillage de portes ou de fenêtres oscillantes ou battantes. Ils peuvent aussi comporter des volets rabattages ou des poignées rotatives autour d’un axe perpendiculaire au plan d’appui de l’embase en position bloquée, des boulons, des aimants ou des électro-aimants, par exemple. Un marqueur ou un capteur 19 de verrouillage de la liaison pivot fournit un signal représentatif du verrouillage de la liaison pivot 15. Ce signal peut, avec un marqueur, être visuel, le verrouillage faisant, par exemple, apparaître une surface colorée lorsque le verrouillage est effectué, ou sonore, le verrouillage provoquant un bruit reconnaissable. Ce signal peut aussi, avec un capteur, être électrique, par exemple par l’intermédiaire d’un contact sec d’un circuit électronique qui est fermé lorsque le verrouillage est effectué. Dans ce dernier cas, ce signal peut être traité par un circuit électronique et/ou informatique pour qu’un voyant d’une interface utilisateur prenne une apparence signifiant à l’opérateur que le bras support 16 est verrouillé en position d’utilisation. Ce signal peut aussi être traité par une unité centrale du robot pour interdire tout ou partie des fonctions du robot tant que le bras support 16 n'est pas verrouillé en position d’utilisation. Lorsque le bras support 16 est verrouillé en position d’utilisation, il adopte la configuration montrée en FIG. 2 . Au moins une partie, et préférentiellement l’intégralité, du bras support 16 est radio-transparent pour permettre la réalisation d’une imagerie médicale par scanner dans le bloc opératoire, par exemple si un mouvement du patient a provoqué un décalage de sa tête dans le repère géométrique du robot ou de l’imagerie médicale ou pour réaliser une imagerie de contrôle du positionnement des implants (électrodes). Le bras support télescopique 16 est ensuite déployé comme illustré en FIG. 3 pour écarter l’extrémité distale 17 du bras support 16 du châssis du chariot 11. Par ce mouvement, on met une attache positionnée à cette extrémité distale 17 en regard d’un bras inférieur d’une têtière ou d’un cadre de stéréotaxie 20, comme illustré en FIG. 4 . Préférentiellement, le bras support 16 comporte un moyen de verrouillage de son extension télescopique. Préférentiellement, un marqueur ou un capteur (non représenté) fournit un signal, visuel, sonore ou électrique, représentatif du verrouillage de cette extension, de manière similaire au capteur 19 décrit plus haut. Cette têtière ou ce cadre sont fixés sur la tête 25 d’un patient 24 allongé sur une table d’opération 26. Une fois le bras inférieur de la têtière ou du cadre 20 positionné sur cette attache distale, cette attache est verrouillée pour bloquer la position et de l’orientation de la têtière ou du cadre de stéréotaxie 20. Préférentiellement, un marqueur ou un capteur (non représenté) fournit un signal, visuel, sonore ou électrique, représentatif du verrouillage de cette attache de la têtière ou du cadre de stéréotaxie sur le bras support, de manière similaire au capteur 19 décrit plus haut. On retrouve, dans le deuxième mode de réalisation du dispositif objet de l’invention illustré en FIG. 5 , les mêmes éléments que dans le premier mode de réalisation, si ce n’est que la liaison pivot 21 est montée sur une liaison glissière 22 qui s’étend verticalement sur une paroi du chariot 11. La liaison pivot et, par conséquent, le bras 16 et l’attache distale 17 peuvent ainsi être déplacés verticalement, notamment pour faciliter la jonction de l’attache distale 17 et de la têtière ou du cadre de stéréotaxie 20 et s’adapter à la taille et au positionnement (assis ou debout) du chirurgien et du patient (la hauteur de la table pouvant être ajustée). On augmente ainsi le confort ergonomique pour le chirurgien car ce type de chirurgie peut durer plusieurs heures. Bien entendu, la liaison glissière 22 peut être verrouillée en position. Préférentiellement, un marqueur ou un capteur (non représenté) fournit un signal visuel, sonore ou électrique représentatif du verrouillage de cette liaison glissière 22, de manière similaire au capteur 19 décrit plus haut. On retrouve, dans le troisième mode de réalisation du dispositif objet de l’invention illustré en FIG. 6 , les mêmes éléments que dans le premier mode de réalisation, si ce n’est que la liaison pivot 15 est complétée par un renfort latéral 23 mobile. Par conséquent, le bras 16 et l’attache distale 17 peuvent être déplacés verticalement, par rotation autour de l’axe de la liaison pivot 15, notamment pour faciliter la jonction de l’attache distale 17 et de la têtière ou du cadre de stéréotaxie 20. Bien entendu, la configuration du renfort latéral 23 peut être verrouillée. Préférentiellement, un marqueur ou un capteur (non représenté) fournit un signal, visuel, sonore ou électrique, représentatif du verrouillage de la configuration du renfort latéral 23, de manière similaire au capteur 19 décrit plus haut. La présente invention vise le dispositif allant de la paroi du châssis du chariot 11 jusqu’au bras de la têtière ou du cadre de stéréotaxie 20. La présente invention vise aussi le chariot 11 de robot chirurgical, qui comporte ce dispositif objet de la présente invention. La FIG. 7 représente, sous forme d’un logigramme 30, des étapes de mise en œuvre d’un chariot objet de l’invention. Au cours d’une étape 31, un opérateur positionne le chariot 11 et on l’immobilise en déployant ses vérins. Au cours d’une étape 32, l’opérateur met le bras support en rotation. Au cours d’une étape 33, l’opérateur verrouille la liaison pivot qui se trouve à la base du bras support. Au cours d’une étape 34, l’opérateur ou les circuits du chariot 11 vérifient le verrouillage de la liaison pivot. Au cours d’une étape 35, l’opérateur provoque l’extension et le verrouillage de l’extension du bras support. Au cours d’une étape 36, l’opérateur positionne le bras de la têtière ou du cadre de stéréotaxie sur l’attache distale du bras support. Au cours d’une étape 37, l’opérateur verrouille la position et l’orientation de la têtière ou du cadre de stéréotaxie sur l’attache distale du bras support. Au cours d’une étape 38, l’opérateur effectue le recalage de la position et de l’orientation de la têtière ou du cadre de stéréotaxie, de l’imagerie médicale et du repère géométrique du robot. Ce dernier recalage met, par exemple, en œuvre un palpeur du robot ou une caméra de navigation et un pointeur muni d’une référence de navigation portée à la main, fixée à la tête du patient ou fixée à la têtière ou au cadre de stéréotaxie. Une référence de navigation 27, illustrée en FIG. 4 , est un ensemble d’au moins quatre marqueurs prémontés sur un support rigide, dans des positions non coplanaires et asymétriques. Une image de cette référence de navigation permet ainsi de repérer la position (trois coordonnées dans un repère orthonormé) et l’orientation (trois coordonnées angulaires dans ce repère) de cette référence de navigation. Au cours d’une étape 39, on réalise l’intervention chirurgicale. Après la fin de l’opération chirurgicale, les étapes de repliement du bras support sont l’inverse des étapes 37 à 32 décrites ci-dessus. La mise en œuvre de la présente invention possède les avantages suivants : - elle interdit les erreurs de verrouillage grâce aux marqueurs et/ou capteurs, - elle assure le maintien rigide entre le chariot et la têtière ou le cadre de stéréotaxie, - elle donne de la flexibilité de positionnement dans la salle opératoire, - elle minimise les artefacts d’imagerie grâce à la radio-transparence du bras support. Présentation de l’invention La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de l’art. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de solidarisation d’un chariot de robot chirurgical et de la tête d’un patient, qui comporte une liaison pivot sur une paroi du chariot, un bras monté sur cette liaison pivot, un moyen de verrouillage de la position angulaire du bras par rapport à la paroi du chariot, et une attache de verrouillage de la position et de l’orientation d’une têtière ou d’un cadre de stéréotaxie par rapport au bras. Grâce à ces dispositions, le bras de support de la tête du patient n’encombre pas l’intérieur du chariot de robot chirurgical. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de l’invention comporte, de plus, un marqueur ou un capteur de verrouillage de la liaison pivot. Ainsi, de manière visuelle, auditive ou électrique, un opérateur et/ou un circuit électronique et informatique du chariot, peuvent vérifier le verrouillage de la liaison pivot. Selon des caractéristiques particulières, le bras est télescopique. Grâce à ces dispositions, la position de l’attache de fixation peut être adaptée à la position respective du chariot et de la tête du patient allongé sur la table d’opération, par simple déploiement du bras télescopique. Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de l’invention comporte, de plus, un marqueur ou un capteur de verrouillage du déploiement du bras télescopique. Ainsi, de manière visuelle, auditive ou électrique, un opérateur et/ou un circuit électronique et informatique du chariot, peuvent vérifier le verrouillage de l’extension du bras télescopique. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de l’invention comporte, de plus, une liaison glissière de la liaison pivot sur la paroi du chariot. La position verticale du bras support peut ainsi être aisément modifiée par coulissement de la liaison pivot sur la liaison glissière. Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de l’invention comporte, de plus, un marqueur ou un capteur de verrouillage de la liaison glissière. Ainsi, de manière visuelle, auditive ou électrique, un opérateur et/ou un circuit électronique et informatique du chariot, peuvent vérifier le verrouillage de la liaison glissière et donc de la hauteur de l’attache de têtière ou de cadre de stéréotaxie. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de l’invention comporte, de plus, un renfort mobile reliant la paroi du chariot au bras et configuré pour soutenir le bras en position écartée de la paroi du chariot sur laquelle est montée la liaison pivot. La rigidité du bras support est ainsi renforcée. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de l’invention comporte, de plus, un marqueur ou un capteur de verrouillage du renfort mobile. Ainsi, de manière visuelle, auditive ou électrique, un opérateur et/ou un circuit électronique et informatique du chariot, peuvent vérifier le verrouillage du renfort mobile. Selon des caractéristiques particulières, une partie, au moins, du bras est radio transparente. On peut ainsi réaliser, dans la salle d’opération, une image médicale avec un scanner sans artefact provoqué par le bras support. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un chariot de robot chirurgical, qui comporte un dispositif objet de la présente invention. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce chariot étant similaires à ceux du dispositif objet de l’invention, ils ne sont pas rappelés ici. Dispositif de solidarisation d’un chariot (11) de robot chirurgical (10) et de la tête (25) d’un patient (24), caractérisé en ce qu’il comporte : - une liaison pivot (15, 21) sur une paroi du chariot, - un bras (16, 18) monté sur cette liaison pivot, - un moyen de verrouillage de la position angulaire du bras par rapport à la paroi du chariot, et - une attache (17) de fixation de la position et de l’orientation d’une têtière ou d’un cadre de stéréotaxie (20) par rapport au bras. Dispositif selon la revendication 1, qui comporte, de plus, un marqueur ou un capteur (19) de verrouillage de la liaison pivot (15). Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le bras (16, 18) est télescopique. Dispositif selon la revendication 3, qui comporte, de plus, un marqueur ou un capteur de verrouillage du déploiement du bras télescopique (16, 18). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, qui comporte, de plus, une liaison glissière (22) de la liaison pivot (21) sur la paroi du chariot. Dispositif selon la revendication 5, qui comporte, de plus, un marqueur ou un capteur de verrouillage de la liaison glissière (22). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, qui comporte, de plus, un renfort mobile (23) reliant la paroi du chariot au bras (16, 18) et configuré pour soutenir le bras en position écartée de la paroi du chariot sur laquelle est montée la liaison pivot (15). Dispositif selon la revendication 7, qui comporte, de plus, un marqueur ou un capteur de verrouillage du renfort mobile (23). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel une partie, au moins, du bras (16, 18) est radio transparente. Chariot (11) de robot chirurgical (10), qui comporte un dispositif selon l’une des revendications 1 à 9.