FR2831793A1 - Piece buccale pour dispositif de navigation chirurgicale - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le domaine de la chirurgie assistée par ordinateur et à notamment pour une objet une pièce buccale pour dispositif de localisation notamment pour son utilisation dans un dispositif de navigation chirurgicale caractérisé en ce qu'elle comporte un bloc rigide ou semi-rigide comportant une surface supérieure et une surface inférieure présentant globalement un angle entre elles.
Description
composite, et notamment en résine armée de fibres de carbone.
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L'invention concerne le domaine de la chirurgie assistée par ordinateur et à notamment pour un objet un cadre de stéréotaxie, des moyens de recalage et des moyens pour supporter des instruments chirurgicaux, ainsi qu'un dispositif de
navigation chirurgicale assisté par ordinateur.
La chirurgie assistée par ordinateur est une technologie connue et pour laquelle plusieurs systèmes sont actuellement commercialisés. Elie permet d'exploiter le dossier radiologique du patient, le plus souvent, sous forme d'une série d'images tomodensitométriques ou IRM formant un ensemble de coupes décrivant un volume anatomique pour guider, par l'image, un chirurgien, lors de procédures chirurgicales portant sur des régions anatomiquement complexes, et pour lesquelles la voie d'abord chirurgical choisie, n'offre qu'un jour limité sur le site à traiter. C'est le cas notamment, des actes neuro-chirurgicaux, ou encore de chirurgie endonasale vidéo-guidée. D'une manière générale, ces systèmes de guidage reposent sur l'emploi d'un localisateur spatial constitué d'un (ou plusieurs) capteur(s) en liaison avec un système d'analyse de la position de (ou de ces) capteurs(s). Le système d'analyse fourni les coordonnées spatiales ou position (X, Y. Z) et l'attitude (angles a, 0, et y) du capteur, dans le système de coordonnées propre au localisateur spatial. Le système de localisation spatial peut notamment être de type: - mécano-électronique, tel un bras articulés à 5 ou 6 degrés de libertés associés à des potentiomètres, des condensateurs variables ou des inductances variables, - optique par liaison infrarouge, active ou passive, notamment, magnétique continu ou puisé, - électromagnétique à basse fréquence,
une association de plusieurs de ces moyens.
Par ailleurs, I'imagerie du patient est chargée sur un système informatique permettant son affichage sur un moniteur accessible au regard du chirurgien. Ce système informatique est relié au localisateur spatial, et reçoit les coordonnées délivrées par celui-ci. Le (ou les) capteur de localisation spatiale étant fixé sur
....,.,. .
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i'instrument chirurgical dont on désire conna^tre la position, le système est alors capable d'affcher les images anatomiques du patient dont les plans de reconstruction correspondent au mieux à la position de l'instrument, et simule la position de l'instrument à l'intérieur de l'organisme du patient sous forme d'une marque graphique. Toutefois ceci n'est possible qu'à partir du moment o des équations de transformation de coordonnées ont pu être déterminées avec précision, pour convertir les coordonnées du capteur de localisation, vers le système de coordonnéss dans lequel ont été réalisées les images anatomiques de guidage chirurgical. La détermination de ces équations aboutit à l'obtention des matrices de rotation et de translation qui permettent de faire correspondre un point quelconque de l'espace tridimensionnel du localisateur, à son homologue dans i'espace d'acquisition de l'imagerie du patient. Cette opération est dénommée ' registration "
par les anglo-saxons, et sera appelée " recalage " dans la suite.
Pour déterminer la position relative des images du patient par rapport au système du localisateur spatial, plusieurs solutions sont utilisées: emploi de marqueurs opaques collés sur le crâne du patient. La peau étant mobile, leur précision est limitée (3 mm environ) et exige souvent un repérage manuel sur les clichés radiologiques. Il ne peuvent être laissés en place plus de
quelques heures.
- emploi de vis implantées dans l'os du crâne, après rasage du scalp, sous
anesthésie locale ou générale. Leur précision est de l'ordre du millimètre.
- Le relevé surfacique (sufface mafching), qui consiste à balayer la surface du crâne et du visage du patient avec une sonde, pour acquérir une matrice de points de contour. Un algorithme complexe compare ces points avec ies contours des images scanner ou IRM du patient, jusqu'à trouver une concordance qui permette de conna^'tre les matrices de passage entre le référentiel patient et celui du localisateur spatial. Ce procédé évite l'emploi de marqueurs stéréotaxiques, mais en pratique, il suppose que les téquments ne soient pas déformables alors qu'ils présentent une élasticité notable introduisant une erreur pouvant atteindre plusieurs millimètres dans le relevé de ces points lorsqu'ils sont acquis sur le patient par le
contact mécanique d'une sonde.
Une quatrième méthode est décrite dans le brevet US 5803089 et commercialisée par la société VTI@, USA. - Un cadre stéréotaxique à usage unique et prenant appui sur la région naso-frontale et les méats auditifs externes du patient est porté à la fois lors de la phase d'acquisition du dossier radiologique, et lors de la phase chirurgicale. Il est basé sur la reproductibilité de ses appuis de référence. Des marqueurs radio- opaques insérés dans la résine plastique qui le constitue, forment les points de repère. La déformabilité nécessaire du casque pour pouvoir être positionné sur le patient, oblige à placer ces repères radio-opaques dans une zone de petite dimension située en regard de la région frontale du patient. Le volume repéré par ses marqueurs se trouvant limitéj il en résulte une erreur de parallaxe
susceptible de diminuer la précision de ce casque, notamment en profondeur.
D'autre part, ce casque est encombrant, souvent douloureux pour le patient en raison de la forte pression exercée sur ces appuis et empêche tout geste chirurgical sur les régions frontale et pariétales du crâne. En outre, ce système de casque étant à usage unique, il s'avère très onéreux à l'emploi. Enfin, il oblige à une traçabilité vigilante, puisque le casque utilisé pour la procédure chirurgicale doit être le même
que celui empioyé pour iiacquisition des images radiologiques.
En outre, à l'exception du système commercialisé par la société VTI Inc., qui utilise un localisateur spatial de type électromagnétique, les systèmes de navigation actuellement disponibles utilisent une liaison infrarouge reposant sur i'emploi de caméras spéciales très encombrantes en salle d'opération et réputées fragiles. Ces caméras infrarouge possèdent une optique délicate qu'un choc peut facilement
dérégler imposant alors une immobilisation prolongée du matériel pour sa réparation.
Ce type de système impose au chirurgien de limiter sa gestuelle opératoire, de manière à ne pas oblitérer le champ de vision des caméras, faute de quoi, le système devient inopérant. Il en résulte une gêne sensible pour l'opérateur, notamment en chirurgie endonasale, ou l'étroitesse de la voie d'abord (orifices narinaires), et la nécessité d'utiliser conjointement plusieurs instruments (endoscope,
aspirateur, pinces,...3 impose un maniement spécial.
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Afin que ce recalage demeure valide durant l'acte chirurgical, la tête du patient doit conserver rigoureusement la même position par rapport au système de localisation pendant toute la durée de l'acte chirurgicai. Afin de satisfaire à cette condition, deux solutions principales sont proposées: - la première consiste à immobiliser la tête du patient: à ce titre, on conna^t un dispositif de têtière à pointes généralement constitué de trois pointes pénétrant la tabie externe de la bo^'te crânienne du patient et, par ailleurs, d'une potence solidarisée à la table d'opération; on conna^'t aussi les dispositifs décrits dans les brevets US4841965, US5464411, US5531229 et US5947981, - La deuxième consiste à fixer sur le patient un capteur de référence, ou .. I'émetteur de localisation lui-même selon les configurations choisies et qui sont appelés indifféremment système de référence ou capteur de référence dans la suite, de sorte que, malgré la mobilisation per opératoire de la tête du patient, la position de celle-ci demeure invariante vis-à-vis de ce système de référence. Cette solution a l'avantage de ne pas être invasive pour le patient, et d'offrir au chirurgien la possibilité de bouger la tête du patient durant l'acte chirurgical, ce qui est généralement nécessaire en chirurgie endoscopique, notamment en chirurgie endoscopique sinusienne. A ce titre on connat^t des moyens de fixation du système de référence sur l'extrémité céphalique du patient pouvant par exemple consister en un arc métallique serré sur la circonférence - -crânienne ou un trépied fixé par une sangle élastique, ou un casque ou
un cadre prenant appui sur le nasion et les conduits auditifs externes.
Tous ces systèmes ont pour inconvénient majeur de limiter l'accès chirurgical, rendant notamment impossible les interventions sur les sites occupés par ces dispositifs. Le système tripode précité est le seul à résoudre partiellement ces problèmes, mais il s'agit d'un système invasif
dont la mise en place est de nature à rallonger l'intervention.
- On conna'^t aussi le brevet US6096048 qui décrit un système de référence comportant une pièce buccale, propre à chaque patient et )
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comportant les empreintes des arcades dentaires inférieure et supérieure ainsi qu'une extension s'étendant au dehors de la bouche et sur laquelle est fixée une pièce en forme de U sur laquelle sont fixés des marqueurs
- de référence.
Un tel systéme de référence comporte cependant de nombreux inconvénients. La présence de la pièce en forme de U ne permet pas d'intervenir sur la partie du visage située à sa proximité. De plus, si une ou plusieurs dents du patient sont mobiles ou si le patient subit une intervention sur une dent, tel par exemple ia mise en place d'un amalgame entre deux utilisations de cette pièce buccale, son repositionnement peut s'avérer délicat, voire impossible ou présenter un position nement in stable pouvant cond uire à un déplacement de la pièce lo rs de l'intervention entraînant alors des erreurs de recalage. Enfin, I'utilisation d'une pièce spécifique d'un patient oblige à fabriquer cette pièce par moulage puis à la stocker et à la tracer, dont engendrer des coûts et contrainte supplémentaire. De plus, toute
erreur peut induire une transmission de maladie.
Le but de l'invention est de proposer un système de référence non invasif pouvant être fixé à l'extrémité céphalique du patient, d'une manière très stable, de sorte que le recalage reste constant maigré l'acte chirurgical ou le déplacement de la tête du patient et permettant un accès chirurgical quasi général et ne nécessitant pas de
contrainte d'exploitation particulière.
La solution apportée est. selon un premier mode de réalisation, une pièce buccale pour dispositif de localisation notamment pour son utilisation dans un dispositif de navigation chirurgicale assistée par ordinateur, caractérisée en ce qu'elle comporte un bloc rigide ou semi-rigide comportant une surface supérieure et une surface inférieure aptes à être positionnées respectivement entre tout ou partie de l'une des hém iarcades denta ires supérieu res d'un patient et 1' hémi-arcad e denta ire i nférieure correspondante, ces surfaces supérieures et inférieures présentant globalement
entre elles un angle a aigu différent de O degré.
Selo n u ne caractéristiq ue ad d ition nel le l 'angle a est co mpris entre 8 et 50 deg rés, et
préférablement compris entre 20 et 28 degrés.
Selon une autre caractéristique, au moins l'une des dites surfaces supérieures et inférieures est crantée et/ou recouverte d'une couche en matériau non vuinérant, par
exemple du silicone.
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Selon une autre caractéristique, au moins l'une des dites srfaces supérieures et ...
inférieures est bordee par une joue.
Selon une autre caractéristique, le bloc comporte un évidemment pouvant, par
exem?ie étre en forme de glissière.
Selon une autre caracteristique, elle comporte tout ou partie de moyens de fixation
d'un capteur.
Selon un mode de réalisation permettant i'utilisation de capteurs utilisant des techniques telles, qu'ils sont difficiles à miniaturiser eVou nécessitent le maintien d'une ligne de visée sans obstacle, comme c'est ie cas, par exemple, des systèmes à infrarouge ou à faisceaux ultrasonores, une pièce buccale seion l'invention est solidarisée à une deuxième pièce buccale selon l'une quelconque des
revendications précédentes par une plaque proéminente destinée à dépasser de la
cavité buccale du patient et aménagée pour accuoillir un capteur de référence exobuccal. L'ir,vention concerne aussi un dispositif de localisation tridimensionnel d'un instrument dans un repère appelé repère du dispositif de localisation pour son utilisation dans un dispositif de navigation chirurgicaie assistée par ordinateur au niveau de l'extrémité céphaiique d'un patient, I'instrument étant disposé dans une position connue par rapport à un capteur primaire apte à émettre un signal .. représentatif de sa position dans le repère du dispositif de localisation et d'autre part .. un capteur de référence et des moyens de fixation de ce capteur de référence sur l'extremite céphalique du patient, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation du capteur de référence sur l'extrémité céphalique d'un patient sont constitués par ...
une pièce buccale selon l'une quelconque des revendications précédentes.
L'invention concerne aussi un système de navigation chirurgicale assistée par ordinateur comportant un dispositif de localisation spatiale connecté à un ordinateur, caractérisé en ce que le dispositif de localisation spatiale est associé à un dispositif porte canule ou porte instrument comportant un lloc, préférentiellement en résine piastique, comportant un méplat, des moyens de fixation d'un capteur primaire étant disposés à proximité de ce méplat, I'extrémité distale de ce bloc comportant un aiésage ainsi qu'au moins une gorge radiale par rapport à lalésage, )
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ainsi que des moyens de blocage dune canule ou d'un instrument disposé à pro,ximité cludit alésage .... Selon une caractéristique additionneile, lesdits moyens de blocage sont const,tués par une kague de blocage, articulée sur un point de rotation fixé audit bloc, mànipulable grâce à un ergot, et comportant une encoche apte à coopérer avec une gorge disposée sur l'extrémité distale de la canule ou de ','instrument, des .. moyers de verrouil lage de la bag ue en rotation l ui étant associés, lesd its moyens de .. verrouiliage pouvant être constitués par un picot eVou l'alésage comporter au moins
trois gorges disposées en ailettes.
Liinvention concerne aussi un procédé de recalage diun dispositif de navigation chirurgicale assistée par ordinateur utilisant un dispositif de localisation : associé audit ordinateur et comportant, d'une part, un instrument d,sposé dans une positon connue par rapport à un capteur primaire apte à émettre un signal représentatif de sa position dans un repère appelé repère du dispositif de localisation spatial et d'autre part des moyens de fixation d'un capteur de référence sur l'extrémité céphalique du patient, ainsi que des moyens d'affichage d'informations a$socié à l'ordinateur, procédé consistant, en vue d'un recalage automatique de la position d'une part, de l'instrument: - à utiliser un imageur médical en vue de l'acquisition d'un volume anatomique en coupes sérielles, - â positionner sur le patient une pièce buccale selon l'invention et const,tutive de rnoyens de fixation dudit capteur de référence, - à mettre en correspondance le système de coordonnées spatiales propre - à l'imagerie du patient d'une part et le volume de travail du localisateur spat,al d'autre part; - à calculer dans le repère lié aux images, la position de la partie distale dudit i nstrument à partir des coordonnées dudit capteur primaire dans le repère du dispositif de localisation spatial à partir des composantes du vecteur ayant pour origine le centre dudit capteur crimaire et pour extrémité, I'extrémité
active dudit instrument.
-- - - -.
!, ',
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- à afficher sur lesdits rnoyens d'affichage au moins ne coupe sérielle d'un plan ... QU se trouve I adite partie proximale de l'instrument, ainsi q.ue la position de cette
partie distaie dans ladite coupe sérelle.
. L'inventio n a aussi pour objet un d ispositif de recalage d' un d ispositif de local isation DL en vue: de. son utilisation dans un dispositif de navigation chirurgicale, dispositif de ioca!isation auquel es.t. associé un capteur primaire, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif télémétrique.associé audit capteur primairè de façon à ce que leurs positions relatives soient fixes et connues et apte à mesurer la distance d'un objet. il peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: . . - le dispositif télémétrique est constitué par une source de rayonnement À..:. laser, par exemple une diode, et par une caméra comportant un élément, - parexemple un capteur CCD, sensible au spectre dudit rayonnement, - I'axe d'émission du rayonnement laser et l'axe de visse de la caméra forment un . .. angle connu entre eux permettant par sirnple calcul trigonométrique de déterminer la distance du spot du faisceau laser formé par son impact sur un objet, la position . duditspot perçu par la caméra variant avec la distance séparant le plan formé par le capteur CCD et lepoint d'émission laser d'une part et l'objet impacté par ledit spot
lasér d'autre part.
- -.. -..:;-. Iedit axe.d'émission est disposé selon un axe d'un repère orthonormé lié 20.:- -audit capteur..: :.: . - selon le même principe, Te faisceau punctiforme du rayonnement laser peut être ..... .. remplacé, par:une ligne lumineuse, obtenue par réflexion progressive cyclique dudit faisceau. . . L'invention. a aussi pour objet un procédé de recalage d'un dispositif de navigation chirurgicale comportant un dispositif de localisation DL auquel est associé un capteur primaire, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: i. utiliser un imageur médical en vue de l'acquTsition d'un volume anatomique en coupes sérielles formant des images,
: .;.;...... ..
: -:-,:: -, - -. ..:
. ....
.....
. . . .
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-. effectuer une détection segmentaire des contours de ces images :. : aboutissant à - I'obtention d'une matrice de points de contour d'imagerie, -. disposer un bloc émetteur ou un capteur sur le patient -.. réaliser un relevé surfacique (surface matching) d'une partie de la : face du patient ave c un dispositif télémétrique associé audit - capteur primaire et apte à mesurer, pour chaque point de ladite -: partie, la distance séparant ledit dispositif ou ledit capteur du point . - visé par le faisceau laser de ladite face du patient, - - à comparer ces mesures avec la matrice de point de contour précédemment obtenue afin de trouver la concordance entre-elles par un algorithme mathématique utilisant des méthodes connues, .. - à calculer la matrice de transformation de coordonnées dans le - repère du localisateur spatial, en cocrdonnées du repère lié aux
1 5 images.
: - . D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront
dans- la description de différentes variantes de réalisation de l'invention, en regard
des figures annexées parmi lesquelles: : i La figure 1 présente des moyens de mise en _uvre de 1'invention ... À - Letab1.eau de la figure2 montre les possibilités d'utiilsation d'une pièce
- -;..:
buccale et d'un bandeau frontal selon l'invention.
-... i - Les figures 3a à.3e présentent:une pièce buccale selon un mode de ... réalisa.tion de l'invention, . - La figure 4 présente une pièce buccale selon un autre mode de réalisation . de l'invention, - Les. figures 5a à 5e montrent un bandeau frontai selon un mode de . . réalisation de l'invention, ... . ...
... -.;.,
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. - Les figures 6a et 6b exposent un dispositif porte-canule amovible, constitué d'une partie supportant le capteur primaire et d'une canule amovible métallique .. stérilisable, à repositionnement précis, grâce à un système d'ailettes de guidage; - Les figures 7a, 7b et 7c montrent un système porte-instrument universel, permettant, après recalage (calibrage) , d'utiliser un instrument chirurgical .. quelconque, comme outil de guidage; La figure 1 présente des moyens de mise en _uvre de l'invention à savoir
un dispositif de navigation chirurgical guidé par ordinateur.
Ce dispositif de navigation chirurgIcal comporte: - éventuellement des moyens IM d'acquisition d'un volume anatomique en coupes sérielles,
- des moyens de traitement d'information MO, en l'occurrence un micro-
ordinateur MO, par exemple de type PC comportant un ensemble de routines logicielles, - un dispositif de locaIisation spatiale DL comportant: - une pièce baccale PB ou un bandeau frontale BF, - Un dispositif DCA porte canule permettant d'assujettir une canule d'aspiration chirurgicale métallique stérilisable (ou instrument équivalent) au bloc portant le capteur primaire, - - Un dispositif porte-instrument universel DPI, - Un capteur primaire CP - Un capteur de référence CR
- Un dispositif de mise en correspondance de points DMCP.
Les moyens IM, en l'occurrence un imageur médical, permet d'acquérir un volume anatomique en coupes sérielles formant des images, et que ces images sont
traitées puis stockées par le micro-ordinateur MO. Lors de l'utilisation du micro-
ordinateur en phase chirurgicale, lesdites images traitées sont chargées en mémoire vive et, en parallèle, les coordonnées du dispositif porte canule DCA o du dispositif porte instrument DPI dans le repère du dispositif de localisation spatiale sont :
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. transformées en cocrdonnées dans un repère lié aux dites images, via l'utilisation de la pièce buccale ou du bandeau et du capteur de référence associé, ainsi que du dispositif de mise en correspondance des points. Des routines assurent ensuite I'affichage sur les moyens d'affichage de. I'ordinateur MO des coupes anatomiques axia les, coro nales et sag ittales co rrespo ndant à ia local isation de l'instrume nt, par exemple unecanule, et, en surimpression un curseur représentant la position de
l'instrument sur lesdites coupes. -
Afin de permettre au chirurgien de piloter-à sa convenance le système de navigation, sans nécessité d'une assistance extérieure, I'interface graphique informatique de navigation peut-être contrôlée pendant l'intervention à l'aide d'une tablette
graphique, par exemple à technologie électromagnétique, reliée au microordinateur.
Durant l'intervention, celle-ci peut-être, par exemple, placée sous un drap opératoire stérile, ou bien dans une housse en matière piastique à usage unique, disponible dans le commerce. Le stylet associé à la tabiette graphique, peut-être placé également dans une petite housse stérile, ce qui ne gêne en rien sa préhension et son fonctionnement. Conjointement, un système traditionnel de souris peut être utilisé pour piloter l'interface dans des conditions n'exigeant pas la stérilité microbienne, soit par le chirurgien lui-même, avant qu'il ne revête une tenue stérile, ..
soit par u n tiers, d u rant l 'i ntervention.
Ledispositif DL de localisation spatiale comporte un capteur de position, appelé capteur primaire dans la suite hui est en liaison avec liinstrument opératoire ... dont on désire conna'^tre la position. Un bloc émetteur ou un capteur, seion la configuration choisie, que nous appellerons l'un ou l'autre, indistinctement, capteur de référence dans la suite, est fixé à l'extrémité céphalique du patient, de manière à ne pas modifier le recalage des images si la tête du patient est déplacée durant la
procédure chirurgicale.
. Les moyens de fixation du capteur de référence sur l'extrémité céphalique .. du patient sont constitués, suivant le type de l'acte chirurgicai, soit par une pièce
buccale, soit par un bandeau frontal, comme montré sur le tableau de la figure 2.
La pièce buccale 10, présentée sur les figures 3a à 3e, comporte un bloc 11 de forme prismatique réalisé dans une résine plastique rigide, par exemple de type ....
:.: - -....:
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Acétal copolymère, et dont la partie interne centrale comporte un évidemment 12 dont les parois 13 se faisant face forment une giissière et dont la base 14 comporte des moyens de verrouillage 15 d'un capteur de référence16. Ces moyens de verroulilage 15 sont constitués' par exemple, par deux alésages non débouchant 17 pratiqués dans la base 14 de l'évidemment et à l'intérieur desquels sont disposés respectivement un ressort 18, une bille 19 et des moyens connus et non représentés, tels par exemple une couronne ou un tore, aptes à permettre une sortie partielle de la bille 19, d'une distànce inférieure à son diamètre, de la face
débouchante de l'alésage- 17.
Les surfaces inférieures et supérieures, respectivement 20 et 21, du bloc 11 de forme prismatique ont une forme apte à permettre une bonne immobilisation du bloc sur les arcades dentaires supérieures et inférieures d'un patient ou sur sa muqueuse sus-alvéolaire ci celui-ci est édenté. Dans cet exemple de réalisation, elles sont crantées, les crans s'engrenant sur les arcades dentaires supérieures et
inférieures du patient ou assurant une bonne tenue sur sa muqueuse susalvéolaire.
Dans cette variante de réalisation de l'invention, ces surfaces inférieures et supérieures crantées présentent une courdure longitudinale afin de s'adapter à la
co urbure natu rei le des arcades dentai res su périeures et inférieu res.
Ces surfaces inférieures et supérieures 20 et 21 sont revêtues d'une couche de matière siliconée, de façon à ce que, tout en assurant une immobilisation convenable de la pièce buccale, elle ne soit pas vuinérante pour la denture du .
patient ou sa muqueuse sus-alvéolaire si celui-ci est édenté.
Ces surfaces inférieures et supérieures sont bordées, latéralement par des .. joues supérieures et inférieures respectivement 22 et 23 dont la section transversale ... forme respectivement un U avec la surface supérieure et un U inversé avec la surface inférieure. Cet agencement aide au positionnement optimal de la pièce buccale 10 et limite son eu transversal, lors de sa mise en place dans la bouche du patient. . Ces surfaces inférieures et supérieures 21 et 22 ne sont pas parallèles et forment entre elles un angle de manière à s'adapter à l'angle formé par les arcades dentaires ,. supérieure et inférieure lorsque la cavité buccale du patient est ouverte, la pièce
-::,. -,. -.. -..
:. -:-. : .-.: -.:.-
,.. buccale 10 étant destinée à être positionnée au niveau des molaires ou ex-molaires du patient. Des études anatomiques sur des sujets aux morphologies variées ont montré qu'un angle de 0,401 radian soit 24 degrés, était optimal. Comme montré sur la figure-3a, les surfaces supérieures et inférieures, considérées comme chacun des deux plans P1 et P2 comprenant l'extrémité des crans, font globalement entre elles
un angle c aigu de 24 degrés.
Le bloc 11 comporte en outre au moins un plot de calibrage 24 présentant une extrémité apte à coopérer avec celle de l'extrémité proximale du dispositif DCA porte canule eVou du dispositif porte-instrument universel eVou d'un ou plusieurs instruments, et dont la position spatiale est fixeest connue par rapport au capteur de référence 16 ou à un repère qui lui est lié. Ce plot de calibrage 24 permet de réaliser, de façon connue, le calibrage de l'instrumenf ou de la canule pendant un acte chirurgical. Nous désignons par calibrage, ici et pour tout ce qui suit, I'opération consistant à déterminer les composantes d'un vecteur tridimensionnel ayant pour origine le centre géométrique de mesure du capteur primaire et pour extrémité le point de l'instrument chirurgical utilisé pour la navigation, généralement l'extrémité dud it instrument, et dont les coordonnées dans le système de référence des images
sont affiché sur l'écran du dispositif MO après traitement par le dispositif DMCP.
Le capteur de référence 16 est. par exemple, de forme paraliélépipédique et apte à glisser dans la glissière formée au niveau de l'évidemment 12 du bloc 11. La semelle- 25 du capteur comporte deux orifices 26 aptes à coopérer avec lesUites billes 19 du système de verrouillage lié au bloc 11 de façon à bloquer le capteur en
translation dans la glissière.
Ce capteur 16 est de type à champ électromagnétique. Cette solution contribue à le rendre, à la fois très robuste, léger et peu encombrant et à permettre sa fixation directe sur le bloc de la pièce buccale par l'intermédiaire desdits moyens de verrouillage et il peut rester dans la bouche du patient pendant toute la durée de
l'acte opératoire.
La pièce buccale est destinée à être positionnée, comme le montre la figure 4, sur les prémolaires eVou les molaires de deux hémi-arcades 27, 28, respectivement inférieure et supérieure, se faisant face, par exemple, en utilisant la
À.:::,
:.,.,,.-..,:... *. i. i: -:- - -:: - -::
v.. ...
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nomenclature de l'Organisation Mondiale de la Santé, sur les dents 14-44; 15-45;
16-46; 17-47 OU 24-34; 25-35; 26-36; 27-37..
Dans une seconde variante de réalisation de l'invention-, permettant l'utilisation de capteurs utilisant des techniques telles, qu'ils sont difficiles à miniaturiser eVou necessitent le maintien d'une ligne de visée sans obstacle, comme c'est le cas, par exemple, des systèmes à infrarouge ou à faisceaux ultrasonores, la pièce buccale 30 est constituée par deux pièces buccales 10 conforme à celle décrite précédemment, mais éventuellement dépourvues dudit évidemment 12, dont l'une est destinée à être disposée entre les hémi-arcades 6 et 7 et l'autre entre les hémi-arcades 5 et 8, ces deux pièces étant réunies à leur partie antéro-inférieure par une plaque proéminente 31. Cette plaque 31 est destinée à dépasser de la cavité buccale et est aménagée pour accueillir un capteur de référence exobuccal 32, par exemple fixé sur cette plaque par le même dispositif de verrouillage que celui
décrit précédemment.
Dans le cas d'un acte chirurgical portant sur une zone anatomique occupée en tout ou partie par la pièce buccale, par exemple consistant en une résection de I'infrastructure faciale, une pièce buccale selon l'invention peut être remplacée par un bandeau frontal 70 comme montré sur la figure 5. Ce bandeau 70 est constitué d'une lame support 71 réalisée par exemple en matière silicone modérément déformable, de manière à épouser la courbure frontaie du patient et présentant à chacune de ses extrémités des fentes 72 de manière à y laisser passer une sangle de serrage 73. Cette lame support 71 comporte, dans sa partie médiane, un bloc 74 comportant un évidemment apte à y recevoir un insert 75 en résine plastique rigide de manière à former une glissière dans laquelle peut être introduit par translation un capteur de référence 76, des moyens de verrouillage 81, identiques à ceux précédemment décrits assurant le blocage du capteur 76 en translation. Ainsi, le capteur de référence 76 peut être engagé dans l'insert 75 disposé sur le bloc 74 et y rester stable durant l'acte chirurgical, puis y être retiré par simple traction. Cet insert comporte en outre un plot de calibrage 77 présentant une extrémité apte à coopérer avec celle de l'extrémité proximale du dispositif DCA porte canule eVou du dispositif porte-instrument universel eVou d'un ou plusieurs instrument, et dont la position spatial est fixe est connue par rapport au capteur de référence 76 ou à un ) repère qui lui est lié. Ce plot de calibrage 77 permet de réaliser, de façon connue, le
calibrage de l'instrument ou de la canule pendant un acte chirurgical.
La lame support 71 comporte un certain nombre d'orifices 78 ménagés dans son épaisseur de manière à y laisser introduire l'extrémité d'une sonde de local isation à extrémité effilée pour relever des points de mesure sur la pea u de la région frontale occupée par le bandeau 70, par exemple pour effectuer un recalage du dispositif de navigation chirurgicale par la technique du recalage surfacique. Les deux extrémités des sangles 73 sont munies d'embouts 79 plus rigides que le reste de la sangle de façon à améliorer leur préhension. Par aiileurs, des moyens de fixation de type velours-crochet 80 sont fixé par couture, collage, thermosoudure, ou tout autre procédé adéquat, sur les sangles, à chacune de leur portions distales et en arrière des embouts de préhension 79. Après avoir positionné l'ensemble formé par la lame support 71 et ies sangles 73 sur la circonférence crânienne du patient, le bandeau 70 est serré à l'aide des sangies 73 par une traction symétrique sur chacune des extrémités distales des sangles 73, puis ces extrémités sont rabattues de manière à permettre le maintient de la traction par les moyens de fixation de type velours-crochet 80. La fixation obtenue par ce dispositif est extrêmement stable avec u n enco m brement très réd uit et un poids fa ible. Par a il leu rs, la répartition opti male de la pression exercée sur la circonférence crânienne permet au système d'être totalement atraumatique et bien toléré, permettant au système d'être utilisable même pour une intervention menée so us seule a nesthésie locale. L'excel lente vascularisation du cuir chevelu et de la face, permettent de laisser en place ce dispositif sans aucun inconvénient pour le patient, même en cas d'intervention chirurgicale très prolongée. Le serrage par mise en traction symétrique des sangles permet de respecter la morphologie cutanée, évitant son plissage, ce qui s'avère
particulièrement intéressant si un recalage de type surfacique est envisagé.
Ce système de localisation tridimensionnelle renvoi la position du capteur primaire (coordonnées x, y, z) et son attitude (angles alpha (azimat); bêta (élévation); gamma (roulis)) ainsi que ceiles du capteur de référence. Ces coordonnées sont transmises à un micro-ordinateur MO. Une routine logicielle assure:
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- la transformation de ces coordonnées spatiales issues du localisateur tridimensionnel, pour les convertir dans le système de coordonnées propres au volume dans lequel les images anatomiques du patient ont été acquises par l'imageur médical, à savoir les images axiales, corona les et sag ittales co rrespondant à la position a insi convertie de l'instrument, affiche en surimpression sur ces fmages, un curseur visuel, par exemple une croix, pour indiquer au chirurgien la position effective de son
instrument vis à vis de ces images anatomiques.
Le capteur primaire associé au dispositif DL de localisation spatiale peut être intégré dans plusieurs structures. A titre d'exemple on peut citer le dispositif DCA qui permet d'assujettir une canule d'aspiration chirurgicale métallique stérilisable, ou un instrument équivalent, au bloc portant le capteur primaire, de manière à positionner de façon unique et précise cett0 canule par rapport à ce capteur, tout en rendant amovible cette canule pour permettre son nettoyage et sa stérilisation, ainsi que le dispositif porte-instrument universel DPI qui permet de fixer temporairement un instrument chirurgical quelconque choisi par le chirurgien (endoscope, pinces, pointe de bistouri monopolaire, par exemple) au capteur primaire; Un dispositif DCA porte canule selon l'invention permet d'assujettir la position d'un jeu de canule d'aspiration chirurgicale métallique stérilisable, droites ou courbes et amovibles, ou un instrument équivalent, au capteur primaire de position, en permettant un repositionnement identique des d^tes canules ou instrument, par rapport à ce capteur primaire. La position spatiaie de leur extrémité de travail étant constante par rapport au centre actif du capteur, leur recalage peut être pré-établi une fois pour toutes. Ces canules, réalisées par exemple en acier inox rigide,
servent à la fois, de moyen palpatoire, d'aspiration et de guide chirurgical.
Leur amovibilité permet leur interchangeabilité selon les besoins chirurgicaux, et, en
fin d'intervention, leur nettoyage et leur stérilisation.
La figure 6a montre les éléments du dispositif DCA porte canule. Il comporte un bloc en résine plastique 41, reçoit un capteur primaire 40 qui est soit fixé par boulonnage,
soit rendu amovible par des glissières verrouillabies de type connu non-
représentées. Sa forme permet une préhension ergonomique. Son extrémité distale ) est alésée formant ainsi un alésage 47 de manière à permettre le passage d'un embout olivaire 45 d'une canule amovible 42. La canule présente des ailettes disposées en étoile 44 qui prennent place dans des logements aménagés autour de l'alésage central, en l'occurrence des ailettes 48 ménagées en creux dans le bloc de résine 41. Ces ailettes assurent le centrage correct de la canule par rapport à cet alésage 47 et ne sont pas transfixiantes de manière à ce que la partie proximale des
ailettes de la canule trouvent un appui inférieur sur le bloc de résine qui les reçoit.
Une bague de verrouillage 46, montrée en détails sur la figure 6b, articulée sur un point de-rotation (51), manipulable grâce à un ergot 50, immobilise la canule en I'enserrant dans son encoche (49). Un picot (53) vient alors bloquer la bague, en pénétrant dans une dépression 52, ménagée sur la partie inférieure du bloc de résine. L'épaisseur de la bague 46 correspondant à la distance existant entre la partie proximale émergeante de la canule et son embout olivaire, la canule se trouve
verrouillée sur le bloc de résine par la bague refermée.
Le dispositif porte-instrument universel est destiné à recevoir un instrument
quelconque, aux choix de l'opérateur, dont l'extrémité servira au guidage chirurgical.
Son détai! est représenté sur la figure 7a. Il est constitué d'un bloc en résine (60) présentant un évidement polygonal en son centre (61). Un recessus latéral (66), permet d'y assujettir le capteur primaire du localisateur, fixé par boulonnage, ou par
un système de glissieres avec picots de blocage.
Deux vis de serrage permettent de bloquer l'instrument contre l'une des parois
internes de cet évidement.
Ces vis sont disposés selon deux axes différents (F-F') et (G-G') de manière à permettre l'immobilisation d'instruments IRON ou IREC c'est-àdire dont la section est soit circulaire comme montré sur la figure 7c (axe F-F', vis (63)), soit rectangulaire comme montré sur la figure 7b (axe G-G', vis (62)). Une mollette (64) assure une bonne préhension de ces vis de serrage. Un patin (65), (par exemple en téflon@) et éventuellement articulé sur une rotule, permet d'exercer une pression
suffisante sur l'instrument, sans l'abîmer.
Une fois assujetti dans ce dispositif porte-instrument universel, le couple instrument-
capteur doit faire l'objet d'un recalage, effectuée par ie chirurgien, selon la
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méthodologie décrite plus loin, de manibre à ce que le navigateur travaille non-plus avec les positions renvoyées par le centre actif du capteur, mais avec la position
effective de l'extrémité de l'instrument choisi.
Par ailleu-rs, les routines logicielles assurent: ... - - le chargement des images issues de l'imageur médical, leur reconstruction selon des plans axial, coronal et sagittal, et leur stockage sur le disque dur du micro ordinateur; - la lecture des paramètres stockés dans i'en-tête du fichier de ces images, comportant notamment les caractéristiques de ces images (épaisseur des coupes,
taille des-pixels, format de la matrice des images, identification du patient,).
. - un utilitaire de recalage de l'instrument chirurgical utilisé, permettant de .... déterminer les composantes ( Vx, Vy, Vz) du vecteur ayant pour origine le centre du capteur primaire, et pour extrémité, la partie distale de i'instrument opératoire dont on désire conna'^tre la position de l'extrémité iors de la phase chirurgicale; - une routine permettant l'appel des coupes anatomiques correspondant aux coordonnées réelles de l'instrument, et l'affichage en surimpression d'un curseur indiquant sur les dites coupes, la position effective de cet instrument par rapport à l'anatomie du patient; - un utilitaire permettant la gestion des dossiers patients, et notamment leur suppression du disque dur, lorsqu'ils sont devenus inutiles; - différents utilitaires permettant un pianning pré-chirurgical, c'est à dire, permettant une navigation virtuelle dans lé volume anatomique constitué par l'imagerie du patient dans le but dè perfectionner le diagnostic, étudier les éventuelles anomalies et préparer une stratégie opératoire, en mesurant angles et dimensions relatives des structures anatomiques, et éventuellement, en délimitant au moyen, par exemple, d'une souris ou d'une tablette graphique, certaines structures à réséquer ou au contraire à respecter impérativement, et en définissant, éventuellement des alarmes qui se déciencheront sous forme d'un message avertissant le chirurgien si son instrument s'approche d'une zone à haut risque chirurgical.
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Quel que soit le dispositif utilisé, à savoir la pièce buccale ou le bandeau
frontal, le recalage est réalisé par un algorithme de calcul effectué par le micro-
ordinateur MO ainsi que par l'utilisation des moyens de mise en correspondance des points. Il consiste à déterminer ies matrices de rotation et de translation, qui permettent de faire correspondre un point de l'espace géométrique (OxS, OyS, OzS) .... propre au dispositif de localisation, en son homologue dans le système de repères géométriques (Oxl, Oyl, Ozlj propre au volume dans lequel a été acquise l'imagerie
du patient.
Un procédé de, ecalage d'un dispositif de navigation assistée par ordinateur utilisant ,: un dispositif de localisation comportant une pièce buccale selon l'invention et comportant, d'une part, un instrument disposé dans une position connue par rapport à un capteur primaire apte à émettre un signal représentatif de sa position dans un repère appelé repère du d is positif de local isation spati al et d 'autre part des moyens de fixation d'un capteur de référence sur l'extrémité céphalique du patient, ainsi que . des moyens d'affichage d'informations associé à l'ordinateur, procédé consistant, en vue d'un recalage automatique de la position d'une partie de l'instrument: - - à utillser un imageur médical en vue de-l'acquisition d'un volume anatomique en coupes sérielles si ces dernières ne sont pas déjà disponibles par ailleurs, - à position n er su r le patient u ne pièce buccale selon l ' invention et constitutive de moyens de fixation dudit capteur de référence, - à mettre en correspondance le système de coordonnées spatiales propre à l'imagerie du patient d'une part et le volume de travail du localisateur spatial d'autre part; - à calculer-dans le repère lié aux images, la position de la partie distale dudit instrument à partir des coordonnées connues dudit capteur primaire dans le repère du dispositif de localisation spatial et de la position connue de la partie distale de l'instrument par rapport audit capteur primaire, - à afficher sur lesdits moyens d'affichage au moins une coupe sérielle d'un plan ou se trouve ladite partie proximale de I'instrument, ainsi que la position de
cette partie proximale dans ladite coupe sérielle.
Co nce rn ant la m ise e n co rrespo n da nce des coordo nnées spati al es p rop res à l'imagerie du patient d'une part et le volume de travail du localisateur spatial d'autre part, deux méthodes connues sont proposées. La première concerne la mise en correspondance de points appartenant à des surfaces homologues dans les deux systèmes (surface matching). Comme exposé plus haut, le problème essentiel de la . technique de recalage des images par la technique du " surface matching ", réside dans la déformation des téguments par la sonde utilisée pour collecter les points de recalage sur le patient. La technique suivante offre une solution à ce problème, grâce à l'emploi d'un spot lumineux collimaté, éliminant tout contact mécanique avec les téguments, et éliminant également, pour les même raisons, la nécessité d'utiliser un système stérile, ce qui autorise, sans contrainte, son emploi même après que
l'intervention ait débuté.
Cette variante utilise un petit bo^tier manipulé par le chirurgien ou un aide avant l'intervention, ou pendant l'intervention, si un recalage peropératoire des
images s'avère nécessaire.
Ce bo'^tier contient un capteur primaire de position relié au dispositif de localisation DL, un dispositif de visée utilisant un faisceau laser émettant dans le rayonnement visible, et un système télémétrique permettant de conna'^tre la distance séparant un point zéro situé dans le bo'^tier, du spot lumineux généré par le faisceau laser de visée. Cette distance est codée, par exemple sous forme binaire, et
adressoe au micro-ordinateur via un port appropFié.
Connaissant-d'une part, par fabrication, les composantes tx, y, z,) du vecteur ayant pour origine le centre du capteur primaire et pour extrémité le point zéro du système télémétrique, et d'autre part le système télémétrique étant agencé de telle sorte par rapport à ce capteur primaire que son axe de mesure soit situé sur l'un des axes orthogonaux du système orthonormé propre à ce capteur primaire, par exemple l'axe O-X, le faisceau laser de visée étant rendu coaxial à l'axe de mesure dudit système télémétrique, il est dès lors possible de connaître la position du spot -.. de visée Pv situé à une distance dx du point zéro du système télémétrique, à partir des valeurs de position (x, y, z) et des angles d'attitude (alpha, bêta, gamma) dudit capteur primaire par l'équation suivante: . .
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Pv = (x + x1 + dx Y + yl, Z + zl) [M r] o [Mr] est la matrice de rotation trigonométrique construite à partir des
angles d'attitude du capteur, comme précédemment exposé.
Selon ce principe, ce dispositif est capable d'acquérir un ensemble de points de contours cutanés sur l'extrémité céphalique du patient, tandis que le capteur de référence est fixé, co mme précédemment décrit, su r la pièce bucca le sol idaire de
l'extrémité céphalique du patient.
Cette matrice de points, comparée à la matrice des points de contours surfacique des images anatomiques utilisées pour le guidage chirurgical, permet alors de déterminer les équations de recalage des images, selon des procédés de
calcul connus réalisé par le micro-ordinateur MO.
Le système télémétrique utilisé peut par exemple être constitué d'un faisceau laser à diodes visibles servant dans ce cas également de système de visée et d'autre part, d'une caméra CCD associée à un filtre correspondant à la longueur d'onde du iaser! Cette caméra CCD présente une angulation connue par . construction par rapport à l'axe de ce faisceau laser. Dès lors, connaissant le temps séparant le top de synchronisation de début d'image du pic de signal vidéo correspondant au spot Iaser, lequel temps est mesuré par un système chronométrique et d'autre part l'angle formé entre la caméra et le faisceau laser lequel défini par construction, il est alors possible de déduire la distancé séparant le
spot laser de la surface active du capteur CCD.
La deuxieme méthode de récalage consiste à mettre en correspondance des repères anatomiques évidents, ou bien des marqueurs opaques cutanés adhésifs ou implantés préalablement à la réalisation de l'imagerie, qui seront repérés et sélectionnés par l'opérateur à la fois sur le patient et sur l'imagerie. Elle est mise en _uvre lorsque la méthode précédente s'avère inadéquate, par exemple lorsque les caractéristiques morphologiques de l'extrémité céphalique du patient ont subit une modification depuis la réalisation de l'imagerie, par exemple par constitution d'un .. -... _dème traumatique. Cette deuxième méthode plus contraignante, à cependant
l'avantage de pouvoir presque toujours être mise en _uvre.
Des outils de planning pré-chirurgical sont annexés au programme de navgaton. lls consistent en: - Un modu!e d'interface graphique (logiciel) permettant au chirurgien, grâce à l'emploi simultané du localisateur, ou bien grâce à des curseurs, de se déplacer dans le volume anatomique représenté par la série d'images, et de visualiser pas à pas' les structures qu'il rencontrera, in vivo, pendant l'intervention. Cette modalité peut-étre également très utile, par exemple pour former un étudiant à ce type de chirurgie, réputée difficile tant sur le plan de sa gestuelle, que des structures
anatomiques repères, à prendre en compte.
- D'outils graphiques, permettant la mesure de distances' d'angles, de
volumes (par exemple, prévision du volume d'une lésion à réséquer).
- D'outils graphiques permettant de délimiter, par exemple à l'aide d'uns souris informatique ou d'une tablette graphique, les zone anatomiques dangereuses (carotides internes, plancher cérébral, placode olfactive, cône orbitaire, nerfs optiques,...) et de définir des alarmes. Un message sonore peut alors être généré par l'ordinateur, si l'extrérnité de l'instrument de travail approche ces structures en
deçà d'une valeur déterminée.
Le système de navigation peut également être programmé pour enregistrer d ans u n fichier informatique, ia position de l' instrument opératoire à l 'intérieu r de l'organisme du patientj tout au long de l'intervention. Ceci permet ultérieurement de conna^'tre l'ensemble du volume anatomique dans lequel a évolué l'extrémité de
I'instrument, voire, de réactualiser l'imagerie utilisée, en cours d'intervention.
Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à
l'exemple de réalisation précédemment décrit sans sortir du cadre de l'invention.
Ainsi Le dispositif DL de localisation spatiale peut fonctionner par exemple, par couplage infrarouge actif ou passif, par liaison mécanique à 5 ou 6 degrés de liberté, par couplage ultrasonore, par couplage électromagnétique à basse ou haute fréquence, par couplage magnétique continu ou puisé, ou encore être un système hybride utilisant par exemple, une association de plusieurs de ces moyens de coupiage. Dans la présente variante de réalisation de l'invention, un système de localisation spatiale par champ électromagnétique basse fréquence, multiplexé, est utilisé. Cette solution contribue à le rendre, à la fois très robuste, léger et peu encombrant et à permettre sa fixation directe sur le bloc de la pièce buccale par I'intermédiaire desdits moyens de verrouillage. Ainsi que sur le capteur primaire par
l'intermédiaire de moyens analogues.
)
Claims (17)
1. Pièce buccale (10) pour dispositif de localisation (DL) notamment pour son utilisation dans un dispositif de navigation chirurgicale assistée par ordinateur, caractérisée en ce qu'elle comporte un bloc (11) rigide ou semi-rigide comportant une surface supérieure (20) et une surface inférieure (21)aptes à être positionnées respectivement entre tout ou partie de l'une des hémi-arcades dentaires supérieures d'un patient et 1' hémi-arcade dentaire inférieure correspondante, ces surfaces supérieures et inférieures (20; 21) présentant globalement entre elles un angle a
aigu différent de 0 dogré.
2. Pièce buccale selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle oc est
compris entre 8 et 50 degrés.
3. Pièce buccale selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle or est
compris entre 20 et 28degrés.
4. Pièce buccale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en
ce que au moins i'une des dites surfaces supérieures et inférieures (20; 21) est crantée.
5. Pièce buccale selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en
ce que au moins l'une des dites surfaces supérieures et inférieures (20; 21) est
recouverte d'une couche en matériau non vuinérant.
6. Pièce buccale selon la revendication 5, caractérisée en ce que le matériau non
vuinérant est constitué par du silicone.
7. Pièce buccale selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en
ce que au moins l'une des dites surfaces supérieures et inférieures est bordée
par une joue (22; 23).
8. Pièce buccale selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en
ce que le bloc (11) comporte un évidemment 12.
9. Pièce buccale selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'évidemment (12)
forme une glissière.
)
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10. Pièce buccale selon l'une queSconque des revendications 1 à 10, caractérisée en
ce qu'il comporte tout ou partie de moyens de fixation (17; 18; 19) d'un capteur (16).
11. Pièce buccale selon l'une quelconque des revendications précédentesl
caractérisée en ce q'elle est solidarisée à une deuxième pièce buccale (10) :.
selon l'une quelconque des revendications précèdentes par une plaque
.... proéminente 31 destinée à dépasser de la cavité buccale du patient et aménagée -.
pour accueillir un capteur de référence exobuccal 32.
12. Dispositif de localisation tridimensionnel (DL) d'un instrument (DCA; DPI) dans .. un repère appelé repère du dispositif de localisation pour son utilisation dans un dispositif de navigation chirurgicale assistée par ordinateur au niveau de l'extrémité céphalique d'un patient, I'instrument (DCA; DPI) étant disposé dans . une position connue par rapport à un capteur primaire (40; 67) apte à émettre un signal représentatif de sa position dans le repère du dispositif de localisation et d'autre part un capteur de référence (16; 32) et des moyens de fixation (10) de ce capteur de référence sur l'extrémité céphalique du patient, caractérisé en ce . que lesdits moyens de fixation (10) du capteurde référence (16; 32) sur l'extrémité céphalique d'un patient sont constitués par une pièce buccale (10)
selon l'une quelconque des revendications précédentes.
13. Procédé de recalage d'un dispositif de navigation assistée par ordinateur utilisant un dispositif de localisation comportant une pièce buccale selon l'une quelconque
des revendications 1 à 12' et comportant, d'une part, un instrument disposé dans
une position connue par rapport à un capteur primaire (40, 60) apte à émettre un signai représentatif de sa position dans un repère appelé repère du dispositif de localisation spatial et d'autre part des moyens de fixation (10) d'un capteur de référence (16; 32) sur l'extrémité céphaiique du patient, ainsi que des moyens d'àffichage d'informations associé à l'ordinateur, procédé comportant les étapes suivantes: -utiliser un imageur médical en vue dè l'acquisition d'un volume anatomique en coupes sérielles formant des images si ces dernières ne sont pas déjà disponibles, - effectuer une détection segmentaire des contours de ces images . aboutissant à l'obtention d'une matrice de points de contour tridimensionnels de i'imagerie, - positionner sur le patient une pièce buccale (10) selon l'une quelconque des
revendications 1 à 11 et constitutive de moyens de fixation dudit capteur de
référence, -: - réaliser un relevé surfacique (surce matching) d'une partie de .... I'extrémité céphalique du patient avec: - * soit une sonde mécanique associé audit capteur primaire, - * soit un dispositif télémétrique associé audit capteur primaire et apte à mesurer, pour chaque point de ladite partie, la distance séparant ledit dispositif ou ledit capteur de ladite extrémité céphalique du patient, de manière à renvoyer les coordonnées dans le système de référence propre au localisateur spatial, du point de l'extrémité céphalique du patient visé par I'un ou l'autre de ces moyens, - à comparer ces mesures avec la matrice de points de contour précédemment obtenue afin de trouver la concordance entre ces points par un algorithme mathématique utilisant des méthodes connues, - à calculer la matrice de transformation de coordonnées dans le
repère du localisateur spatial, en coordonnées du repère lié aux images.
. -.. 14. Procédé de recalage d'un dispositif de navigation assistée par ordinateur utilisant un dispositif de localisation comportant une pièce buccale selon l'invention et comportant, d'une part, un instrument disposé dans une position connue par rapport à un capteur primaire apte à émettre un signal représentatif de sa position dans u n repère appelé repère d u d is positif de local isation spatial et d'autre part des moyens de fixation d'un capteur de référence sur l'extrémité céphalique du patient, ainsi que des moyens d'affichage d'informations associé à I'ordinateur, procédé consistant: - à utiliser un imageur médical en vue de l'acquisition d'un volume anatomique en coupes sérielles si ces dernières ne sont pas déjà disponibles par ailleurs,
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positionner sur le patient une pièce buccale (10) selon l'une quelconque des
revendications 1 à 11 et constitutive de moyens de fixation dudit capteur de
référence, à mettre en correspondance le système de coordonnées spatiales propre à I'imagerie du patient d'une part et le volume de travail du localisateur spatial d'autre part; à calculer dans le repère lié aux images, la position de la partie distale dudit instrument à partir des coordonnées connues dudit capteur primaire dans le . repère du dispositif de localisation spatial et de la position connue de la partie distale de l'instrument par rapport audit capteur primaire, - à affiche r su r lesd its moyens d'affichage au moi ns une coupe sérielle d' un plan o u se trouve ladite partie proximale de l'instrument, ainsi que la position de cette
partie proximale dans ladite coupe sérielle.
15 Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la mise en correspondance le système de coordonnées spatiales propre à l'imagerie du patient d'une part et le volume de travail du iocalisateur spatial d'autre part est
réalisée par relevé surfacique.
16 Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il est mise en oeuvre par
un dispositif comportant un télémètre laser.
17 Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la mise en correspondance le système de coordonnées spatiales propre à l'imagerie du patient d'une part et le volume de travail du localisateur spatial d'autre part est réaiisée par mise en corrèspondance de repères anatomiques évidents, ou bien de marqueurs opaques cutanés adhésifs ou implantés préalablement à la réalisation de l'imagerie, ces repères ou marqueurs étant repérés et sélectionnés
par l'opérateur à la fois sur le patient et sur l'imagerie.
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