FR2656211A1 - - Google Patents

Abstract

Procédé et installation pour déterminer un segment de droite d'intervention dans une structure non homogène à partir d'un point d'entrée dans la structure, à l'aide d'un dispositif de radioscopie (10) déplaçable. on réalise une première image de la structure dans un plan parallèle à une direction estimée du segment et de position connue par rapport à un référentiel fixe, on digitalise, mémorise et affiche cette image; on effectue sur celle-ci des tracés représentatifs d'un plan de référence dans lequel doit être situé le segment et de ses limites; on détermine et mémorise, à l'aide de ladite position connue et desdits tracés, des coordonnées du plan de référence et des limites dans le référentiel fixe; en utilisant lesdites coordonnées et un moyen de visée solidaire du dispositif de radioscopie, on réalise une seconde image de la structure, située dans un plan perpendiculaire au plan de la première image et au plan de référence, et telle que le moyen de visée vise la région du point d'entrée, on digitalise, mémorise et affiche cette seconde image; on affiche également un centre de référence correspondant à la visée; on identifie une zone de passage autorisé pour l'intervention; on déplace le dispositif de radioscopie en y asservissant un déplacement de l'image par rapport au centre de référence, pour centrer ledit centre sur la zone; la direction de visée fournissant alors la direction du segment, tandis que sa longueur est fournie par lesdites coordonnées.

Description

La présente invention concerne d'une façon générale le domaine de l'assistance à l'intervention locale à l'intérieur d'une structure non homogène.

Elle concerne plus particulièrement un procédé pour déterminer un segment de droite optimal d'intervention dans une telle structure, à partir d'un point d'entrée déterminé, et une installation pour sa mise en oeuvre, ne faisant intervenir que la technique radioscopique.

On entendra ici par radioscopie tout dispositif comportant une source de rayons X et un capteur de rayons
X capable de délivrer un signal électrique représentatif de l'image formée en fonction des atténuations des rayons par la structure non homogène.

Dans la technique antérieure, un dispositif de radioscopie par rayons X comprend classiquement un chariot mobile abritant la source d'alimentation et supportant la base d'un arceau. L'arceau de forme générale semi-circulaire comporte à une extrémité la source de rayons X et à l'autre extrémité le capteur de rayons X, tel qu'un amplificateur de brillance ou analogue, destiné à former une image vidéo en fonction des atténuations subies par les rayons ayant traversé la structure non homogène (par exemple une zone du corps d'un patient). L'image vidéo est affichée sur un moniteur disposé au voisinage du dispositif.

Dans ces dispositifs connus, la position de l'arceau est fixée entièrement manuellement et ne donne aucune information quant à la position du patient et à son anatomie.

Et en pratique, c'est par l'observation de l'image radioscopique en deux dimensions que l'opérateur expérimenté guide son geste.

Par ailleurs, si le dispositif de radioscopie est utilisé pour réaliser plusieurs images de la structure non homogène, aucune corrélation ne peut être établie entre ces images. Ainsi une intégration spatiale en trois dimensions n'est pas possible.

Outre ces limitations des dispositifs connus, il existe un autre inconvénient majeur suivant lequel, si l'opérateur cherche à amener avec une relative précision le faisceau de rayons X dans l'axe de, ou sur une structure bien déterminée, la pratique consiste à laisser la source de rayons X allumée et de déplacer l'arceau très progressivement jusqu'à la position souhaitée par observation de l'image sur le moniteur. Il en résulte bien évidemment un accroissement considérable des doses appliquées au patient.

La présente invention vise à pallier ces inconvénients de la technique antérieure et à proposer un procédé et une installation d'assistance à l'intervention dans une structure non homogène qui permette de fournir à l'opérateur des coordonnées précises quant à certains paramètres d'intervention, tout en minimisant considérablement les doses reçues par la structure.

Elle propose tout d'abord à cet effet un procédé pour déterminer un segment de droite dtintervention à l'intérieur une structure non homogène à partir d'un point d'entrée dans la structure, à l'aide d'un dispositif de radioscopie déplaçable, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à::
réaliser une première image radioscopique de la structure non homogène, située dans un plan essentiellement parallèle à une direction estimée du segment de droite d'intervention et de position connue par rapport à un référentiel fixe, digitaliser cette première image, la mettre en mémoire et l'afficher sur un écran,
effectuer sur la première image présente à l'écran des tracés géométriques déduits de cette image et représentatifs d'un plan de référence dans lequel doit être situé le segment de droite d'intervention et de limites de ce segment,
déterminer, à partir des données de position connue de la première image et desdits tracés, des données de coordonnées dudit plan de référence et desdites limites dans le référentiel fixe, et les mémoriser,
en utilisant lesdites données de coordonnées et un moyen de visée solidaire du dispositif de radioscopie, réaliser une seconde image radioscopique de la structure non homogène, située dans un plan perpendiculaire au plan de référence et disposée sensiblement transversalement au plan de la première image, et telle que le moyen de visée vise la région du point d'entrée, digitaliser cette seconde image, la mettre en mémoire et l'afficher sur 1 'écran,
afficher également sur l'écran un centre de référence correspondant à la direction de visée dudit moyen de visée,
identifier sur la seconde image une zone de passage autorisé pour l'intervention,
déplacer le dispositif de radioscopie et y asservir un déplacement relatif du centre de référence et de ladite seconde image, de telle manière que le centre de référence soit essentiellement centré sur ladite zone de passage autorisé, la direction de visée fournissant alors la direction du segment de droite d'intervention, tandis que la longueur dudit segment est fournie par lesdites données de coordonnées.

Dans un premier mode de mise en oeuvre, l'étape de déplacement du dispositif de radioscopie est effectuée manuellement.

Dans un seconde mode de mise en oeuvre, le procédé comprend, entre l'étape d'identification de la zone de passage autorisé et l'étape de déplacement du dispositif de radioscopie, l'étape additionnelle consistant à effectuer sur la seconde image un autre tracé représentatif du centre de la zone de passage autorisé, tandis que l'étape de déplacement du dispositif de radioscopie est effectuée automatiquement en fonction de les positions mutuelles du centre de référence et dudit tracé du centre de la zone de passage autorisé.

De façon avantageuse, il est prévu en outre l'étape consistant à déterminer à partir de la position du dispositif de radioscopie, suite à l'étape de déplacement, des secondes données de coordonnées, les premières et secondes données coordonnées étant mémorisées pour définir des données de référence du segment de droite d'intervention.

Afin d'assister l'opérateur dans l'intervention ultérieure, il est particulièrement préférable de prévoir en outre l'étape consistant à afficher simultanément sur écran ledit référentiel fixe en trois dimensions ainsi que les première et seconde images digitalisées, positionnées par rapport audit référentiel et représentées en perspective.

La présente invention concerne également une installation pour la détermination d'un segment de droite d'intervention à l'intérieur une structure non homogène à partir d'un point d'entrée dans la structure, caractérisée en ce qu'elle comprend
un dispositif de radioscopie déplaçable,
des moyens de commande asservie des déplacements du dispositif de radioscopie par rapport à un référentiel fixe,
des moyens de digitalisation pour digitaliser des images radioscopiques fournies par le dispositif de radioscopie,
des moyens pour mettre en mémoire et afficher sur un écran lesdites images radioscopiques,
des moyens de tracé graphique pour effectuer sur les images affichées des tracés,
un moyen de visée solidaire du dispositif de radioscopie et indiquant la direction de visée instantanée dudit dispositif et auquel correspond sur l'écran un tracé de référence,
des moyens d'asservissement de la position de l'image radioscopique par rapport au tracé de référence en fonction des déplacements du dispositif de radioscopie,
des moyens pour déterminer à partir de données de position du dispositif de radioscopie et desdits tracés des données géométriques relatives au segment de droite d'intervention, une première image radioscopique permettant de déterminer un plan de référence dans lequel est contenu le segment de droite d'intervention, ainsi que les limites dudit segment, tandis qu'une seconde image, perpendiculaire au plan de la première image et au plan de référence, permet, par asservissement de sa position en fonction des déplacements impartis au dispositif de radioscopie en utilisant le moyen de visée, permet de déterminer la position du segment dans le plan de référence.

De façon tout à fait préférée, le moyen de visée comprend un faisceau laser situé sur l'axe du rayonnement
X du dispositif de radioscopie et émis à partir d'un émetteur de rayons X et/ou d'un récepteur de rayons X du dispositif de radioscopie.

L'installation peut avantageusement être couplée à un porte-outil asservi d'intervention.

D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 est une vue combinée perspective/schéma-bloc d'une installation selon la présente invention,
la figure la est une vue de détail partielle de l'installation de la figure 1,
la figure 2 est une vue en coupe horizontale à travers une vertèbre d'être humain,
la figure 3 est une vue schématique d'une partie de l'installation de la figure 1 et d'un corps de patient, dans une première position relative,
la figure 4 représente schématiquement une image radioscopique obtenue dans la position relative de la figure 3,
la figure 5 est une vue schématique analogue à la figure 3, dans une seconde position relative de la partie de l'installation et du patient,
la figure 6a représente schématiquement une image radioscopique obtenue dans la position relative de la figure 5,
la figure 6b est représente la radioscopie de la figure 6a dans une position décalée,
les figures 7, 7a et 7b sont des vues en coupe analogues à la figure 2, correspondant à trois situations dont celles des figures 6a et 6b, et
la figure 8 illustre une représentation sur écran de deux radioscopies.

On indiquera tout d'abord que, d'une figure à l'autre, des éléments ou parties identiques ou similaires sont désignés par les mêmes numéros de référence.

On va tout d'abord décrire en référence à la figure l une installation conforme à la présente invention.

L'installation comprend classiquement une table d'opération fixe TO, associée à un référentiel également fixe [ 0,x,y,z ] , noté Ro, où Ox est la direction transversale à la table, Oy est la direction verticale et
Oz est la direction longitudinale de la table.

Un dispositif mobile de radioscopie, globalement indiqué en 10, comprend un bâti 11 capable par exemple de coulisser le long d'un rail 12 fixé au sol et s'étendant dans la direction longitudinale de la table TO. Le bâti 11 porte une partie 13 qui est mobile dans un plan perpendiculaire à la direction du rail 12 (à l'aide par exemple de moyens à glissières non représentés) et qui porte elle même un la base d'un arceau 14 de forme générale semi-circulaire par l'intermédiaire d'un bras l4a. L'arceau comporte à une extrémité une source de rayons X 15 et à l'autre extrémité, en vis-à-vis, un récepteur 16 de rayons X, en l'espèce un amplificateur de brillance qui permet de reconstituer une radioscopie d'une partie du corps d'un patient disposée entre la source 15 et le récepteur 16 sous forme d'une image vidéo.L'axe central de l'émission et de la réception des rayons X est indiqué en DV.

Un tel amplificateur de brillance est capable de délivrer à un écran de visualisation ou moniteur 17 un signal vidéo approprié pour afficher sur l'écran l'image radioscopique.

Dans la technique antérieure, l'ensemble comprenant l'arceau 14, la source RX 15 et le récepteur
RX 16 est monté sur un chariot à roulettes entièrement indépendant de la table TO, et il n'existe dans ce cas aucune corrélation géométrique possible entre la position du dispositif radioscopique et le référentiel Ro.

Selon un premier aspect essentiel de la présente invention, le dispositif radioscopique 10, constitué des éléments précédemment décrits, est conçu pour que ses divers mouvements soient référencés par rapport au référentiel Ro, à l'aide de moteurs asservis de positionnement en association avec des capteurs de position de tout type approprié.

De préférence, la source RX 15 et le récepteur 16 en vis-à-vis peuvent être entraînés conjointement selon six degrés de liberté (translations selon x et y et z et rotations autours de ces axes).

Plus précisément, le bâti 11 peut coulisser de façon réglée et contrôlée le long du rail 12 dans la direction longitudinale de la table (axe Oz), tandis que la partie 13 qui porte de l'arceau peut être réglée dans les directions verticale (Oy > et transversale (Ox) à la table à l'aide de moyens à glissières ou analogues non représentés. En outre, le bras 14a porte-arceau est monté sur la partie 13 du bâti par l'intermédiaire d'une liaison à rotule 18, qui lui permet de pivoter autour de deux axes respectivement parallèles à Ox et Oy.Enfin l'arceau 14 est capable de pivoter autour d'un centre fictif (point CF) par un coulissement mutuel entre ledit arceau et une terminaison 14b en forme d'arc de cercle du bras 14a
Les moyens utilisés concrètement pour réaliser cette commande de déplacement asservie et les mesures de positions associées avec six degrés de liberté sont des moyens classiques, qui ne seront pas décrits ici afin d'éviter d'alourdir la description.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un calculateur 20 de type classique qui comprend comme éléments spécifiques un écran de visualisation à haute résolution 25 ainsi qu'un outil 28 pour effectuer à l'écran des tracés graphiques. Un tel outil 28 peut consister en une souris, une tablette à digitaliser ou autre moyen équivalent.

Les autres composants du calculateur 20 ne sont ni décrits, ni représentés, car bien connus.

Le calculateur 20 est en outre relié aux moteurs asservis de l'appareil 10, pour la commande de ceux-ci, par l'intermédiaire d'une interface 23 et de conducteurs électriques 24. En outre, les capteurs de position correspondants sont reliés au calculateur 20 par l'intermédiaire d'une ligne à plusieurs conducteurs 21 et d'une interface 22.

L'amplificateur de brillance 16 est également relié au calculateur 20 par l'intermédiaire d'un digitaliseur 26, de type connu en soi, capable de convertir le signal de sortie vidéo dudit amplificateur de brillance en un ensemble de signaux numériques d'image capables d'être mémorisés, traités et affichés par le calculateur 20, équipé d'un logiciel de traitement d'images approprié.

En variante, on peut remplacer l'ensemble constitué par l'amplificateur de brillance 16 et le digitaliseur 26 par un capteur de type "CCD" (Charge
Coupled Device ou système à transfert de charges) sensible aux rayons X, connu en soit dans la technique, propre à délivrer en sortie des signaux numériques d'images pouvant être appliqués au calculateur 20 par l'intermédiaire d'une simple interface.

Plus précisément, et comme on le verra en détail plus loin, le calculateur 20 est capable de produire sur l'écran 25 soit des images radioscopiques plein écran, en deux dimensions, soit encore une vue en "deux dimensions et demi" montrant d'une part les axes du référentiel fixe
Ro en trois dimensions et d'autre part images radioscopiques digitalisées contenues dans des plans images affichés en perspective et positionnés par rapport au référentiel Ro, en utilisant les informations fournies par les divers capteurs de position pour déterminer la position et l'orientation de ces plans par rapport audit référentiel fixe.Ces capteurs donnent en effet les coordonnées complètes de la source de rayons X et de l'amplificateur de brillance ainsi que de la direction d'émission DV des rayons X, et il est facile d'en dériver les coordonnées de chaque plan image dans le référentiel
Ro pour assurer le positionnement de ce plan dans ledit référentiel.

Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif radioscopique 10 comporte des moyens de visée et/ou de matérialisation d'axe destinés notamment à permettre d'aligner l'axe DV d'émission/réception des rayons X sur un point donné.

Dans le présent exemple, et maintenant en référence à la figure la, ces moyens comprennent une source de faisceau Laser de faible puissance 100 associée à des moyens optiques conçus pour que ce faisceau soit superposé à l'axe DV de l'émission/réception des rayons
X. Un tel faisceau peut être émis depuis la source RX et/ou depuis l'amplificateur de brillance. Dans le présent exemple, ces moyens optiques consistent en un miroir réalisé en un matériau inerte vis-à-vis des rayons
X et orienté à 450 par rapport à l'axe DV des rayons X et interposé sur leur trajet, la source 100 émettant le faisceau à partir du côté en direction de ce miroir.

En variante, on peut imaginer un moyen du genre lunette de visée dans lequel l'opérateur observe la superposition d'une mire et de la zone de la structure non homogène, la mire comportant au moins un repère central matérialisant l'axe DV des rayons X.

Les moyens de visée ont entre autres pour avantage de permettre de cadrer le dispositif de radioscopie de telle manière que la partie centrale des rayons soit située sur la zone de plus grand intérêt de la structure non homogène. Ceci permet de travailler avec des zones de l'image présentant la plus faible distortion, par opposition aux zones de bord de l'image dans lesquelles la distortion peut être très importante.

En association avec les moyens de visée, il est prévu des moyens pour qu'apparaisse à l'écran sur chaque image radioscopique (image digitalisée sur l'écran 25 et éventuellement image vidéo sur l'écran 17) un centre de référence (par exemple une croix centrale) correspondant à la trace sur l'image de la direction de visée DV).

Enfin le calculateur 20 est capable de créer un asservissement des déplacements relatifs entre le centre de référence et l'image visualisée sur les déplacements du dispositif radiographique 10; par exemple, l'image peut rester fixe sur l'écran, tandis que le centre de référence est déplacé par un programme graphique approprié en fonction des signaux fournis par les capteurs de position du dispositif 10. Dans ce cas, on évite ainsi que le calculateur 20 ait à effectuer une masse de calculs importante nécessaire pour le déplacement contrôlé de l'image. Mais en variante, il est bien entendu possible de déplacer l'image et de laisser le centre de référence fixe.

On va maintenant décrire en référence aux figures 2 à 7 un exemple d'application réalisée à l'aide de l'installation décrite ci-dessus dans le but de déterminer un certain nombre de paramètres utiles dans le cadre de l'implantation d'un clou ou d'une vis dans le pédicule d'une vertèbre.

Ces paramètres consistent essentiellement en la longueur du clou à implanter ainsi qu'en la direction selon laquelle l'implantation doit être effectuée à partir d'un point d'entrée soit prédéterminé, soit dont au moins l'une des coordonnées constitue un paramètre à déterminer.

On a représenté sur la figure 2 une coupe horizontale schématique d'une vertèbre V, comportant un corps vertébral CV et deux pédicules respectivement gauche et droit, PG et PD, situés de part et d'autre de la moelle épinière ME.

De façon connue en soi, le clou de consolidation doit être introduit à partir d'un point d'entrée PE situé sur la face postérieure FP de la vertèbre, en passant dans l'un des pédicules (ici PD) le plus centralement possible et le plus parallèlement possible à la direction générale de celui-ci, d'une part afin d'éviter tout risque de cassure ou de fissuration du pédicule si le clou passe trop près de ses bords, et d'autre part afin d'éviter tout risque de lésion de la moelle épinière ou des organes avoisinants si le clou venait à ressortir latéralement du pédicule.

La direction optimale de positionnement d'un clou est indiquée par la ligne en traits mixtes DI (Direction d'Implantation) sur la figure 2.

D'autre part, il est nécessaire de déterminer sur l'axe optimal DI un point situé dans le corps vertébral
CV et que l'extrémité avant du clou ne doit pas dépasser.

Ainsi l'on a représenté sur la figure 2 un point cible
PC, situé à distance substantielle de la limite antérieure du corps vertébral, qui est le point auquel la pointe du clou doit s'arrêter à la fin de la mise en place de celui-ci.

La détermination d'un tel point PC est impérative pour éviter que le clou d'arrive trop près de la paroi avant de la vertèbre, avec un risque de fragilisation ou même de lésion des organes avoisinants, tout en recherchant à utiliser une longueur de clou la plus grande possible pour une consolidation aussi efficace que possible.

Initialement, l'opérateur a dégagé la vertèbre, dont la face postérieure est à nu, et il peut alors déterminer au moins approximativement le point d'entrée
PE du clou.

En revanche, il ne connaît pour le moment ni la direction d'implantation DI à partir du point d'entrée
PE, ni la position du point cible PC, et ni en l'occurence la distance entre PE et PC, c'est-à-dire la profondeur du perçage à réaliser et la longueur du clou ou de la vis à utiliser.

La procédure, au cours de laquelle le patient est maintenu dans une position rigoureusement fixe, est la suivante. Tout d'abord, l'opérateur prend une image radioscopique latérale Il de la vertèbre, l'axe de visée du dispositif de radioscopie étant parallèle à 0x. De façon plus générale, on cherche ici à réaliser une image dont le plan soit essentiellement parallèle à une estimation préalable de l'orientation de DI. La position du dispositif de radioscopie par rapport à la table TO et au patient P est représentée schématiquement sur la figure 3. Cette image, notée I1, est située dans un plan parallèle à yOz. Elle est digitalisée en 26, mémorisée dans le calculateur 20 et affichée sur l'écran 25 tout d'abord en mode plein écran. Elle est montrée schématiquement sur la figure 4.

Ensuite, à l'aide de l'outil de dessin graphique 28, l'opérateur trace sur cette image un point PE qui correspondra au point d'entrée du clou. En pratique, le point PE peut être choisi en confrontant l'observation visuelle de la vertèbre sur le patient, après mise à nu appropriée de celle-ci, et l'image RX de la figure 4.

En variante, la projection du point d'entrée PE sur l'image Il peut être réalisée en disposant sur le point d'entrée PE localisé visuellement sur la vertèbre mise à nu un petit repère constitué d'un matériau choisi pour qu'il apparaisse clairement sur l'image Il; dans ce cas, le simple pointage d'un curseur sur ce repère visible sur l'image permet de déterminer au sein du calculateur une droite DPB sur laquelle le point d'entrée est situé, et de mémoriser ses coordonnées.

L'opérateur choisit et trace ensuite sur l'image
Il une droite D1 qui passe le plus centralement possible à travers le pédicule droit PD observé sur Il, en partant du point d'entrée PE.

L'opérateur choisit et trace ensuite un point cible PC situé sur la droite D1 dans le corps vertébral
CV, la position de PC étant choisie en fonction des contraintes indiquées plus haut. On détermine de cette manière une droite DPC sur laquelle le point cible doit être situé, et dont les coordonnées sont mémorisées dans le calculateur.

En outre, la droite D1 tracée à l'écran permet de déterminer un plan P1, perpendiculaire au plan de l'image
Il et qui doit contenir la direction d'intervention DI, et dont l'inclinaison a par rapport à l'horizontale H peut être calculée aisément. Par ailleurs, et à des fins expliquées plus loin on peut mesurer sur l'image Il une distance approximative entre le point d'entrée PE et la région centrale du pédicule droit, cette distance étant notée DEP.

Etant donné que ces tracés sont effectués sur une image contenue dans un plan parallèle à y0z, sans connaissance pour le moment de la profondeur des éléments géométriques considérés (approximativement selon Ox), les étapes de tracé ci-dessus n'ont pas permis de déterminer pour le moment l'ensemble des coordonnées des paramètres recherchés. Plus précisément, et maintenant en référence à la figure 7, cette étape initiale a permis seulement de déterminer, outre l'inclinaison a précitée du plan P1, les deux droites DPE et DPC situées de part et d'autre de la droite Ni normale à l'image Il et contenues dans le plan P1, sur lesquelles se trouvent respectivement, à une cote inconnue, les points PE et PC.

Plus précisément, ni la situation exacte de la droite DI dans le plan P1, ni le cas échéant la position du point d'entrée PE sur la droite DPE t n'ont été déterminés.

L'étape suivante consiste à amener le dispositif de radioscopie 10 dans une seconde orientation spécifique. Cette nouvelle orientation est obtenue par une rotation du dispositif de radioscopie dans le plan Pi déterminé précédemment. Plus précisément, le calculateur positionne automatiquement le dispositif radioscopique de telle sorte que sa direction de visée DV soit d'une part contenue dans le plan P1, et d'autre part située dans un plan voisin du plan de l'image I1, c'est-à-dire parallèle à yOz ou d'inclinaison faible par rapport à ce plan.

Dans le cas où le point d'entrée PE est bien localisé, la position du point PE sur la droite DPE est déterminée par l'étape subséquente qui consiste à amener, sous le seul contrôle de l'opérateur, la direction de visée DV du dispositif à de radioscopie à passer par le point d'entrée localisé sur la vertèbre, et ce en déplaçant le dispositif radioscopique (par exemple par translation selon Ox) pour que la direction de visée DV courante reste dans le plan P1. Pratiquement, cette opération peut être effectuée en apposant sur la vertèbre une marque bien visible correspondant au point d'entrée
PE, puis en déplaçant le dispositif radioscopique sensiblement parallèlement à l'axe Ox de telle sorte que le mince faisceau de lumière Laser vienne frapper la vertèbre au niveau de cette marque.Les capteurs de position de l'installation sont alors à même de fournir la position de PE sur Dupe, et par voie de conséquence les trois coordonnées de PE dans le référentiel Ro, ces coordonnées étant alors mémorisées.

Il est à noter que le déplacement du dispositif radioscopique pour effectuer cet ajustement peut être réalisé soit manuellement (l'installation étant dans ce cas amenée dans un état dans lequel seul un déplacement suivant la direction requise est possible, pour éviter toute dérive en translation ou en rotation suivant les autres coordonnées), soit encore en utilisant des boutons de commande appropriés sur le dispositif radioscopique ou sur le calculateur 20 pour actionner le ou les moteurs asservis d'entraînement du dispositif suivant la direction appropriée.

L'étape suivante consiste, dans cette position déterminée du dispositif de radioscopie indiquée schématiquement sur la figure 5, à prendre une seconde radioscopie de la vertèbre, à la digitaliser en 26, à la mémoriser dans le calculateur 20 et à l'afficher sur l'écran 25, initialement en mode "plein écran".

L'image obtenue est désignée par I2a représentée sur la figure 6a. Par ailleurs, le calculateur 20 trace sur l'image I2a, comme indiqué plus haut, le centre de référence CR de l'image correspondant à la position de l'axe DV et du rayon Laser (normale N2 à l'image I2), ce centre de référence correspondant à la projection sur cette image du point d'entrée PE.

On observe sur la figure 6a qu'il existe un décalage entre la projection du point d'entrée et le centre CP D du pédicule droit PD à travers lequel le clou doit être implanté. Ce décalage est significatif de l'écart angulaire qui existe à cet instant entre la direction DI suivant laquelle le clou doit être implanté et la direction de visée courante DV du dispositif de radioscopie.Etant donné que les droites DI et DV courante passent toutes les deux par le point d'entrée
PE, cet écart angulaire peut être estimé avec une précision satisfaisante par le fait que l'on connaît d'une part une estimation de la distance DEP entre le point d'entrée PE et le pédicule PD, qui est obtenue à partir de l'image Il comme indiqué plus haut, et d'autre part une estimation 5D de la distance entre le centre de référence de l'image correspondant à la projection du point d'entrée PE et le centre du pédicule, cette valeur 5D étant déterminée par le calculateur 20 suite au traçage du point Cp D .

La figure 7a montre la situation à cet instant, observée selon l'axe Oz.

La valeur du décalage angulaire ss entre l'axe de visée courant DV (normale N#a) a)et la direction d'implantation DI recherchée est donnée par la relation
tg( - D/DEP
Le dispositif 10 peut alors être amené automatiquement, par pivotement asservi de la droite de visée DV autour du point PE, de l'angle ss précité, tout en restant dans le plan P1, pour aboutir à une position telle que les axes DV et DI sont confondus. La position finale obtenue est illustrée sur les figures 6b et 7b, cette dernière montrant en particulier la nouvelle normale N2b confondue avec la droite d'intervention DI.

Une autre solution pour réaliser cette étape finale, qui est particulièrement appropriée lorsque l'on souhaite éviter l'influence de l'imprécision de la valeur estimée DE P consiste à effectuer une translation du dispositif de radioscopie, dans une direction par exemple parallèle à 0x, de telle sorte que le centre de référence sur l'écran et le centre du pédicule CP D soient superposés. Cette étape détermine un nouveau point d'entrée, et il est clair que cette seconde solution peut être adoptée notamment lorsque le point d'entrée PE n'est pas parfaitement déterminé et/ou peut varier dans des limites données. Ainsi cette variante permet si nécessaire d'effectuer un ajustement fin selon Ox (et le cas échéant selon Oz) du point d'entrée PE lorsque ce dernier n'est pas visuellement localisé sur le patient avec une précision suffisante.

Il est important de noter ici que, quel que soit le mode de mise en oeuvre choisi, il n'est aucunement nécessaire de capturer une troisième image radioscopique de la vertèbre. En effet, grâce à l'utilisation dans le calculateur 20 d'un programme graphique capable d'ajuster en temps réel la position du centre de référence CR par rapport au référentiel Ro en fonction des déplacements impartis au dispositif de radioscopie 10, il est possible de centrer la direction de visée DV dudit dispositif sur le centre du pédicule simplement en observant l'écran 25 pendant lesdits déplacements, et en commandant ces déplacements jusqu'à ce que le centrage de CR sur le pédicule soit effectif.

Une fois les opérations ci-dessus réalisées, la direction de visée DV, matérialisée par le faisceau
Laser, devient la direction d'implantation, et le point d'entrée PE est situé au point d'impact dudit faisceau.

Les coordonnées finales du dispositif 10 peuvent être à cet instant mémorisées dans l'ordinateur conjointement avec les coordonnées mémorisées suite à la capture de la première image radiologique. Et ces données peuvent servir de base pour commander un moyen d'intervention tel qu'un porte-outil asservi (indiqué schématiquement en 30 sur la figure 1), pour effectuer le perçage et la mise en place du clou.

Par ailleurs, et maintenant en référence à la figure 8, le programme implanté dans le calculateur 20 est conçu, dans une étape finale, pour afficher sur l'écran 25 les images Il et I2, convenablement positionnées l'une par rapport à l'autre, en perspective, et pour afficher également en trois dimensions les normales Ni et N2 aux images Il et I2. L'installation de la présente invention permet ainsi d'effectuer une reconstitution dite en "deux dimensions et demi" de la structure non homogène, pour vérifier la cohérence des observations et tracés effectués et aider l'opérateur dans son intervention.Et concrètement, l'étape de "réglage" de la direction d'intervention (rotation ou éventuellement translation de la normale I2 pour superposer CR et CPI)) peut s'accompagner d'un mouvement correspondant, asservi, de la normale N2 sur l'image en deux dimensions et demi, jusqu'à ce que cette normale passe par le centre du pédicule, tandis que les images Il et I2 restent fixes sur l'écran.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite cidessus et représentée sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit.

En particulier, l'invention s'applique très généralement à tout type d'intervention dans une structure non homogène.

Dans le cas d'une intervention sur un patient, l'invention peut être mise à profit dans de nombreux cas où il est nécessaire de déterminer une longueur d'intervention et une direction d'intervention préalablement à l'opération elle-même, et par exemple pour la mise en place de vis, clous ou diverses prothèses ou encore pour le guidage de cathéters.

Enfin, étant donné l'aptitude du procédé et de l'installation de la présente invention à localiser des points spécifiques d'une structure non homogène par rapport à un référentiel fixe Ro, l'invention peut être utilisée également tout à fait avantageusement comme moyen de repérage pour ajuster dans un calculateur des représentations bi- ou tridimensionnelles préalablement mémorisées (par exemple un ensemble de coupes obtenues par imagerie RMN et spatialisées) d'une structure non homogène avec la position réelle de la structure par rapport à un référentiel fixe, conformément par exemple à la demande de brevet français No. 89 13028 déposée le 5 octobre 1989 au nom de la Demanderesse.

Dans ce cas, le calculateur 20 peut être conçu pour afficher sur l'écran non seulement les images radioscopiques obtenues en temps réel mais également, calées dans le même référentiel, des images tridimensionnelles préalablement déterminées et mémorisées.

Par ailleurs, en variante, le dispositif radioscopique utilisé dans la présente invention peut comprendre deux ensembles source de rayons X/ amplificateur de brillance (ou capteurs CCD), de manière à pouvoir prendre les deux images radioscopiques Il et I2 simultanément ou pratiquement simultanément. Un gain de temps appréciable peut ainsi être obtenu.

En outre, dans le cas ci-dessus, étant donné l'aptitude de l'installation à engendrer simultanément sur un écran deux images radioscopiques, l'installation peut être avantageusement utilisée pour effectuer une vision stéréoscopique. Plus précisément, en réalisant deux images d'une même zone selon deux axes de visée faiblement inclinés l'un par rapport à l'autre, et en utilisant par exemple deux polariseurs décalés pour distinguer les deux images au niveau de la vision oculaire, une observation en relief de l'intérieur de la zone considérée de la structure non homogène peut être réalisée.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour déterminer un segment de droite d'intervention (DI, PE, PC) à l'intérieur une structure non homogène à partir d'un point d'entrée dans la structure, à l'aide d'un dispositif de radioscopie déplaçable, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à::

réaliser une première image radioscopique (I1) de la structure non homogène, située dans un plan essentiellement parallèle à une direction estimée du segment de droite d'intervention et de position connue par rapport à un référentiel fixe, digitaliser cette première image, la mettre en mémoire et l'afficher sur un écran,

effectuer sur la première image présente à l'écran des tracés géométriques déduits de cette image et représentatifs d'un plan de référence (P1) dans lequel doit être situé le segment de droite d'intervention et de limites de ce segment,

déterminer, à partir des données de position connue de la première image et desdits tracés, des données de coordonnées dudit plan de référence et desdites limites dans le référentiel fixe, et les mémoriser,

en utilisant lesdites données de coordonnées et un moyen de visée (100, 110) solidaire du dispositif de radioscopie, réaliser une seconde image radioscopique (I2) de la structure non homogène, située dans un plan perpendiculaire au plan de référence et disposée sensiblement transversalement au plan de la première image, et telle que le moyen de visée vise la région du point d'entrée, digitaliser cette seconde image, la mettre en mémoire et l'afficher sur l'écran,

afficher également sur l'écran un centre de référence (CR) correspondant à la direction de visée (DV) dudit moyen de visée,

identifier sur la seconde image une zone de passage autorisé (PD) pour l'intervention,

déplacer le dispositif de radioscopie et y asservir un déplacement de ladite seconde image par rapport au centre de référence, de telle manière que le centre de référence soit essentiellement centré sur ladite zone de passage autorisé, la direction de visée (DV) fournissant alors la direction du segment de droite d'intervention, tandis que la longueur dudit segment est fournie par lesdites données de coordonnées.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de déplacement du dispositif de radioscopie est effectuée manuellement.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, entre l'étape d'identification de la zone de passage autorisé et l'étape de déplacement du dispositif de radioscopie, l'étape additionnelle consistant à effectuer sur la seconde image un autre tracé (CPD) représentatif du centre de la zone de passage autorisé, et en ce que l'étape de déplacement du dispositif de radioscopie est effectuée automatiquement en fonction de les positions mutuelles du centre de référence et dudit tracé du centre de la zone de passage autorisé.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape finale consistant à déterminer à partir de la position du dispositif de radioscopie suite à l'étape de déplacement des secondes données de coordonnées, les premières et secondes données coordonnées étant mémorisées pour définir des données de référence du segment de droite d'intervention.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à afficher simultanément sur écran ledit référentiel fixe en trois dimensions ainsi que les première et seconde images digitalisées, positionnées par rapport audit référentiel et représentées en perspective.

6. Installation pour la détermination d'un segment de droite d'intervention (DI, PE, PC) à l'intérieur une structure non homogène à partir d'un point d'entrée (PE) dans la structure, caractérisée en ce qu'elle comprend

un dispositif de radioscopie (10) déplaçable,

des moyens de commande asservie (21-24) des déplacements du dispositif de radioscopie par rapport à un référentiel fixe (Ro),

des moyens de digitalisation (26) pour digitaliser des images radioscopiques fournies par le dispositif de radioscopie,

des moyens (20, 25) pour mettre en mémoire et afficher sur un écran lesdites images radioscopiques,

des moyens de tracé graphique (28) pour effectuer sur les images affichées des tracés,

un moyen de visée (100, 110) solidaire du dispositif de radioscopie et indiquant la direction de visée instantanée (DV) dudit dispositif et auquel correspond sur l'écran un tracé de référence (CR),

des moyens (20) d'asservissement de la position de l'image radioscopique par rapport au tracé de référence en fonction des déplacements du dispositif de radioscopie,

des moyens pour déterminer à partir de données de position du dispositif de radioscopie et desdits tracés des données géométriques relatives au segment de droite d'intervention, une première image radioscopique (I1) permettant de déterminer un plan de référence (P1) dans lequel est contenu le segment de droite d'intervention, ainsi que les limites (PE, PC) dudit segment, tandis qu'une seconde image (I2), perpendiculaire au plan de la première image et au plan de référence, permet, par asservissement de sa position en fonction des déplacements impartis au dispositif de radioscopie en utilisant le moyen de visée, permet de déterminer la position du segment dans le plan de référence.

7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen de visée (100, 110) comprend un faisceau laser situé sur l'axe du rayonnement

X du dispositif de radioscopie et émis à partir d'un émetteur de rayons X (15) et/ou d'un récepteur de rayons

X (16) du dispositif de radioscopie.

8. Installation selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce qu'elle est couplée à un porteoutil asservi (30) d'intervention.