EP1274352A1 - Dispositif medical de positionnement d'objets - Google Patents

Dispositif medical de positionnement d'objets

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EP1274352A1
EP1274352A1 EP01911330A EP01911330A EP1274352A1 EP 1274352 A1 EP1274352 A1 EP 1274352A1 EP 01911330 A EP01911330 A EP 01911330A EP 01911330 A EP01911330 A EP 01911330A EP 1274352 A1 EP1274352 A1 EP 1274352A1
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EP
European Patent Office
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articulated arm
fixed
medical device
organ
positioning
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01911330A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Chauvin
Yann Andenmatten
Pierre-Yves Zambelli
Charles Baur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Storz SE and Co KG
Original Assignee
2C3D SA
Karl Storz SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 2C3D SA, Karl Storz SE and Co KG filed Critical 2C3D SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61B17/16—Instruments for performing osteoclasis; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1662—Instruments for performing osteoclasis; Drills or chisels for bones; Trepans for particular parts of the body
    • A61B17/1664—Instruments for performing osteoclasis; Drills or chisels for bones; Trepans for particular parts of the body for the hip
    • A61B17/1668—Instruments for performing osteoclasis; Drills or chisels for bones; Trepans for particular parts of the body for the hip for the upper femur
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    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
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    • A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms

Definitions

  • the present invention relates to a medical device for positioning an object in real time relative to an organ according to an operating schedule.
  • It relates more precisely to a medical device for positioning objects which are placed at the end of an articulated arm.
  • the success of a positioning operation is essentially based on the dexterity and experience of the surgeon, who is based on an operating schedule which most often comes down to taking measurements using a slide bar.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned problems by using a lighter device, of simpler operation and which increases the precision of the positioning of objects.
  • It relates to a medical device making it possible to position an object in real time relative to an organ according to an operating schedule, said device comprising:
  • An articulated arm provided at its first end with means for carrying out measurements and at least grasping said object.
  • a digital processing module containing at least one model of said organ.
  • the originality of the invention lies in the fact that the second end of the articulated arm is adapted to be fixed on the member to be operated.
  • the device is suitable for performing operations on bones.
  • the second end of the articulated arm is provided with means for attaching to bones.
  • the fixing system consists of a Steinman nail. This configuration can be used when milling the basin.
  • the fixing system may consist of a clamp
  • Figure 1 schematically illustrates a medical device according to the invention
  • Figure 2 illustrates a point of attachment of the articulated arm on the pelvis
  • Figure 3 shows a milling instrument in operation
  • the device according to FIG. 1 consists of an articulated arm (1), compensated in gravity, allowing the measurement of the 6 degrees of freedom of its free end (11), of a digital processing module (4) containing at least a preoperative model (5) of the organ to be operated, the pelvis (9) in this case, of an interaction device (6) with the device and of a feedback system (8) shown HERE by a screen
  • FIG. 2 represents a Steinman nail (10) fixed to the basin for a milling operation, the articulated arm (1) (not shown in the figure) coming to be fixed by one of its ends to the Steinman nail (10)
  • Figure 3 shows a fixing similar to that of Figure 2 with in addition the presence of an articulated arm (1) and a cutter (12) fixed to the free end (1 1) of the articulated arm (1)
  • the use of the device shown in Figures 1 to 3 takes place as follows:
  • the bone geometry is extracted from a measuring device to reproduce a 3-dimensional model (5) of the pelvis (9).
  • a measuring device As device / system used for this purpose, one can provide a CT-Scan, an MRI, x-rays or even a system of scopes such as SIREMOBIL IsoC TM.
  • Model preparation can be automatic, semi-automatic or manual.
  • the surgeon (7) establishes his operating schedule on the model by specifying the objectives to be achieved during the operation (position, cutting depth of the acetabulum, position of the implants, etc. ).
  • the surgeon (7) fixes the articulated arm (1) on the pelvis (9) by means of the Steinman nail (10). There follows a recording phase which will allow the device to locate the articulated arm (1) relative to the pelvis (9) and relative to its corresponding model (5). To do this, the surgeon comes to palpate certain relevant points likely to play the role of landmarks.
  • the device is able to know the position of any point measured by the articulated arm (1) and its corresponding position in the model (5). It therefore also becomes possible to determine the distance from the objectives defined during the operating planning.
  • a tool (12) or a prosthesis element is then fixed to the free end (11) of the articulated arm (1).
  • surgeon (7) manipulates the tool (12) in a manner identical to current standard procedures.
  • the measured information is returned in real time to the surgeon (7) through the feedback system (8) which provides visual positioning information (screen) and / or sound and / or touch.
  • the surgeon (7) is therefore constantly informed of the position of the tool (12) as a function of the objectives which he has set himself.
  • the device makes it possible to check the position of the objects which have been the object of manipulation.
  • the device comprises a plurality of articulated arms, the second end of each arm being fixed to a common base which is fixed to the member.
  • a configuration offers, among other things, the advantage of being able to use several instruments.
  • the arm is fixed on a vertebra. Several x-rays are then performed to determine the position of the arm.
  • the invention is not limited to a particular type of attachment for the articulated arm. Any system ensuring satisfactory fixing can be used.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif médical permettant de positionner en temps réel un objet par rapport à un organe en fonction d'un planning opératoire. Elle se rapporte plus précisément à un dispositif médical de positionnement d'objets qui sont placés à l'extrémité d'un bras articulé.

Description

Dispositif médical de positionnement d'objets
La présente invention concerne un dispositif médical permettant de positionner en temps réel un objet par rapport à un organe en fonction d'un planning opératoire.
Elle se rapporte plus précisément à un dispositif médical de positionnement d'objets qui sont placés à l'extrémité d'un bras articulé.
Le positionnement d'objets en médecine nécessite dans bien des cas un haut degré de précision.
Cette exigence se rencontre notamment dans le domaine de l'orthopédie lors de la pose d'une prothèse totale de la hanche.
Dans ce cas de figure, un positionnement précis est requis pour les outils (fraise, râpe, etc..) qui sont utilisés pour préparer le site dans lequel viendra se loger la prothèse. Par ailleurs, un positionnement précis est également requis pour le placement de la prothèse proprement dite.
En général, le succès d'une opération de positionnement repose essentiellement sur la dextérité et l'expérience du chirurgien qui se base sur un planning opératoire qui se résume le plus souvent à la prise de mesures au moyen d'une réglette.
Le besoin s'est donc fait ressentir de mettre à la disposition du chirurgien une information préopératoire plus complète en temps réel, c'est-à-dire pendant l'opération.
Le brevet américain US 5 871 018 décrit un dispositif comprenant un bras articulé adapté pour saisir des outils ou des éléments d'une prothèse. La présence du bras articulé permet de déterminer en temps réel la position des objets qui sont fixés à l'une de ses extrémités lors de leur manipulation par le chirurgien (ou éventuellement un robot) et de la mettre en relation avec un modèle préopératoire de l'organe qui fait l'objet de l'opération.
Les dispositifs de l'état de la technique, et notamment US 5 871 018, présentent cependant plusieurs inconvénients
Ils se caractérisent en effet par un encombrement important, un coût élevé, la nécessité de recourir à du personnel supplémentaire et par des manipulations compliquées lors de changements de la procédure opératoire.
La présente invention vise à remédier aux problèmes précités en recourant à un dispositif plus léger, de fonctionnement plus simple et qui augmente la précision du positionnement d'objets
Elle se rapporte à un dispositif médical permettant de positionner en temps réel un objet par rapport à un organe en fonction d'un planning opératoire, ledit dispositif comprenant :
- Un bras articulé muni à sa première extrémité de moyens pour effectuer des mesures et saisir au moins ledit objet.
- Un module de traitement digital contenant au moins un modèle dudit organe.
- Un système de retour d'information de mesure
- Un périphérique d'interaction avec le dispositif
L'originalité de l'invention réside dans le fait que la deuxième extrémité du bras articulé est adaptée pour être fixée sur l'organe à opérer.
Selon un mode préférentiel de l'invention, le dispositif est adapté pour pratiquer des opérations sur des os. Dans ce cas, la deuxième extrémité du bras articulé est munie de moyens pour se fixer à des os.
Dans une variante, le système de fixation est constitué d'un clou de Steinman. Cette configuration peut être utilisée lors du fraisage du bassin. Dans une autre variante, par exemple lorsque l'opération s'effectue sur le fémur, le système de fixation peut être constitué d'une pince
Le fait de fixer le bras articulé directement au patient ou, en d'autres termes, d'avoir un instrument de mesure qui reste dans le référentiel du patient, simplifie considérablement l'ensemble du dispositif de positionnement Contrairement aux dispositifs de l'état de la technique, il n'est plus nécessaire de tenir compte du référentiel de la salle d'opération pour positionner les objets par rapport à l'organe à opérer Un seul référentiel suffit, celui du patient
Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-après au moyen des figures suivantes :
La figure 1 illustre schematiquement un dispositif médical selon I invention La figure 2 illustre un point d'attache du bras articulé sur le bassin La figure 3 représente un instrument de fraisage en fonctionnement
Le dispositif selon la figure 1 se compose d'un bras articulé (1), compensé en gravité, permettant la mesure des 6 degrés de liberté de son extrémité libre (11), d'un module de traitement digital (4) contenant au moins un modèle préopératoire (5) de l'organe à opérer, le bassin (9) dans le cas présent, d'un périphérique d'interaction (6) avec le dispositif et d'un système de retour d'information (8) représenté ICI par un écran
La figure 2 représente un clou de Steinman (10) fixe au bassin en vue d'une opération de fraisage, le bras articulé (1 ) (non représenté sur la figure) venant se fixer par l'une de ses extrémités au clou de Steinman (10)
La figure 3 représente une fixation similaire a celle de la figure 2 avec en sus la présence d'un bras articulé (1) et d'une fraise (12) fixée à l'extrémité libre (1 1) du bras articulé (1) L'utilisation du dispositif représenté dans les figures 1 à 3 se déroule de la manière suivante :
Lors de la phase préopératoire, la géométrie osseuse est extraite d'un appareil de mesure pour reproduire un modèle (5) en 3 dimensions du bassin (9). Comme appareil/système utilisé à cet effet, on peut prévoir un CT-Scan, un IRM, des radiographies ou un même un système de scopies tel que le SIREMOBIL IsoC ™ . La préparation du modèle peut être automatique, semi-automatique ou manuelle. A l'aide du périphérique d'interaction (6), le chirurgien (7) établit son planning opératoire sur le modèle en spécifiant les objectifs à atteindre durant l'opération (position, profondeur de fraisage du cotyle, position des implants, etc.).
Avant de débuter l'opération proprement dite, le chirurgien (7) fixe le bras articulé (1) sur le bassin (9) au moyen du clou de Steinman (10). S'ensuit une phase d'enregistrement qui va permettre de au dispositif de situer le bras articulé (1) par rapport au bassin (9) et par rapport à son modèle (5) correspondant. Pour se faire, le chirurgien vient palper certains points pertinents susceptibles de jouer le rôle de repères.
Une fois l'opération d'enregistrement effectuée, le dispositif est en mesure de connaître la position de tout point mesuré par le bras articulé (1) et sa position correspondante dans le modèle (5). Il devient dès lors également possible de déterminer la distance par rapport aux objectifs définis lors du planning opératoire.
Un outil (12) ou un élément de prothèse est ensuite fixé à l'extrémité libre (11) du bras articulé (1).
Lors de la phase opératoire proprement dite, le chirurgien (7) manipule l'outil (12) de manière identiques aux procédures standards actuelles.
L'information mesurée est restituée en temps réel au chirurgien (7) par le biais du système de retour d'information (8) qui fournit une information de positionnement visuelle (écran) et/ou sonore et/ou tactile. Le chirurgien (7) est donc constamment informé de la position de l'outil (12) en fonction des objectifs qu'il s'est fixé. Une fois l'opération terminée, le dispositif permet de vérifier la position des objets qui ont fait l'objet d'une manipulation.
Selon un autre exemple de réalisation (non-illustré) de l'invention, le dispositif comprend une pluralité de bras articulés, la deuxième extrémité de chaque bras étant fixée à une base commune qui vient se fixer à l'organe. Une telle configuration offre entre autres le mérite de pouvoir utiliser plusieurs instruments.
II va sans dire que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits plus haut.
A titre d'exemple, elle peut s'appliquer dans le cadre d'une fluoronavigation pour des opérations sur la colonne vertébrale. Dans ce cas, le bras est fixé sur une vertèbre. Plusieurs scopies sont alors effectuées afin de déterminer la position du bras.
Il convient également de souligner que le domaine d'application de l'invention ne se limite pas à l'orthopédie.
De même, l'invention ne se limite pas à un type de fixation particulier pour le bras articulé. Tout système assurant une fixation satisfaisante peut être utilisé.

Claims

Revendications
Dispositif médical permettant de positionner en temps réel un objet par rapport à un organe en fonction d'un planning opératoire, ledit dispositif comprenant un bras articulé muni à sa première extrémité de moyens pour effectuer des mesures et saisir au moins ledit objet, un module de traitement digital contenant au moins un modèle dudit organe, un système de retour d'information de mesure et un périphérique d'interaction avec le dispositif, caractérisé par le fait que la deuxième extrémité du bras articulé est adaptée pour être fixée sur ledit organe.
Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que la deuxième extrémité du bras articulé est adaptée pour être fixée directement sur un os.
Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la deuxième extrémité du bras articulé se présente sous la forme d'un clou de Steinman.
Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la deuxième extrémité du bras articulé se présente sous la forme d'une pince.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité de bras articulés, la deuxième extrémité de chaque bras étant fixée à une base commune qui vient se fixer sur ledit organe.
EP01911330A 2000-04-10 2001-03-21 Dispositif medical de positionnement d'objets Withdrawn EP1274352A1 (fr)

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CH7132000 2000-04-10
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EP01911330A Withdrawn EP1274352A1 (fr) 2000-04-10 2001-03-21 Dispositif medical de positionnement d'objets

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WO (1) WO2001076490A1 (fr)

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