FR3016966A1 - Dispositif et procede de controle ultrasonore de la qualite osseuse - Google Patents

Abstract

Dispositif pour estimer la qualité osseuse d'un tissu osseux, comprenant : une première pièce (10) comportant une partie d'accrochage (11) enchâssant un transducteur ultrasonore (12) et apte à être maintenue contre une surface osseuse (21) de manière à positionner une surface active (13) dudit transducteur ultrasonore au contact de ladite surface osseuse, et une partie de guidage (15) faisant saillie comportant un logement de guidage (16) d'axe parallèle à ladite surface active, une seconde pièce (17) apte à être implantée dans le tissu osseux au travers dudit logement de guidage de manière à être insérée dans le tissu osseux à une distance prédéterminée (L) de ladite surface active, des moyens de traitement (18) étant aptes à générer un signal d'analyse (S(t)) correspondant à l'écho généré par la réflexion d'une onde ultrasonore par ladite seconde pièce, à partir duquel un indicateur de la qualité osseuse peut être déterminé.

Description

Dispositif et procédé de contrôle ultrasonore de la qualité osseuse La présente invention concerne un dispositif implantable destiné à l'estimation de la qualité osseuse.

Elle s'applique notamment à la caractérisation des propriétés mécaniques du tissu osseux préalablement à l'insertion d'implants orthopédiques et, en particulier, d'implants adaptés à la chirurgie du rachis pour le traitement de patients souffrant d'une dégénérescence discale au niveau des vertèbres. Dans le cadre de la chirurgie du rachis, en cas de pathologie invalidante des disques vertébraux, deux options chirurgicales peuvent être discutées : l'arthrodèse intersomatique lombaire par voie antérieure (ALIF) et L'arthroplastie discale consistant en la mise en place d'une prothèse discale. Dans les deux cas, l'intervention consiste à remplacer le disque intervertébral pathologique par un dispositif médical implantable. Plus précisément, l'ALIF consiste à obtenir la fusion osseuse (arthrodèse) entre deux ou plusieurs vertèbres lombaires en positionnant un greffon osseux à la place d'un disque intervertébral préalablement enlevé. La greffe osseuse est positionnée dans un dispositif implantable appelé « cage », qui est positionné dans l'espace intersomatique à arthrodéser afin de restituer la hauteur discale et stabiliser cet espace en attendant la consolidation définitive par la formation d'os. L'arthroplastie discale consiste quant à elle à remplacer le disque intervertébral dégénéré par une prothèse articulaire, généralement en chrome-cobalt et polyéthylène ou autres matériaux appropriés, qui rétablit la hauteur intervertébrale et la mobilité de l'unité vertébrale. L'objectif est ainsi de conserver la mobilité d'un étage discal pour limiter les contraintes mécaniques sur les étages adjacents, par contraste avec l'arthrodèse, où l'implant intersomatique n'a plus de fonction cinématique une fois la fusion osseuse intervertébrale obtenue. Au cours de la procédure chirurgicale, des écarteurs (« pinch ») sont insérés dans les corps vertébraux de part et d'autre de l'espace intervertébral (par exemple deux écarteurs ou plus par corps vertébral) et servent à l'écartement temporaire des tissus mous situés autour des vertèbres, tels que les structures tendineuses ou musculaires environnantes. Une fois l'espace intersomatique libéré, les plateaux vertébraux, c'est-à-dire les surfaces sensiblement planes qui limitent en haut et en bas les corps vertébraux sont préparés par le chirurgien et un implant d'essai y est positionné et sa taille et son positionnement sont contrôlés à l'amplificateur de brillance. L'implant définitif est ensuite impacté dans ledit espace sous contrôle vidéoscopique et à l'amplificateur de brillance, et vient se loger entre les plateaux vertébraux avec éventuellement une fixation complémentaire par vissage. Une fois le bon positionnement de l'implant vérifié, les écarteurs sont retirés. Que ce soit pour les implants de type ALIF ou prothèse discale, une des causes d'échec de l'intervention est la mobilisation secondaire de l'implant causée par la faiblesse du tissu osseux sur lequel il est posé. Cette mobilisation de l'implant peut entraîner des conséquences mécaniques (douleurs, absence de fusion, absence d'ostéo-intégration) et neurologiques (compression nerveuse) pouvant nécessiter une reprise chirurgicale. L'impaction de l'implant dans l'os des plateaux vertébraux peut être lié à plusieurs facteurs, dont une ostéoporose vertébrale préexistante, une prépération excessive des plateaux vertébraux par le chirurgien (avec fragilisation osseuse), ou la mise en place d'un implant de taille inadaptée : soit trop épais, ayant tendance à pénétrer dans les corps vertébraux, soit trop petit d'où un excès de contraintes mécaniques à l'interface os-implant.

Aussi, les chirurgiens ont exprimé le besoin d'obtenir une estimation de la qualité osseuse de la vertèbre en per opératoire afin d'adapter leur stratégie chirurgicale, en particulier dans le cas des ALIF mais aussi dans le cas des prothèses discales. En effet, la découverte en per opératoire d'une qualité osseuse médiocre pourrait par exemple contre-indiquer la mise en place d'une prothèse discale et pourrait justifier d'une fixation complémentaire par vissage le cas échéant en cas d'arthrodèse par cage. Des plaques antérieures peuvent aussi être posées sur la vertèbre mais cette procédure comporte toutefois des risques de performation et d'altération du système sympathique. C'est pourquoi cette procédure n'est pas systématique. D'autres procédures impliquant la pose de vis pédiculaires classiques peuvent aussi être mises en oeuvre pour renforcer le système, avec là aussi des risques opératoires. Compte tenu des risques associés à ces procédures destinées à accompagner la pose de l'implant, elles ne peuvent et ne doivent être mises en oeuvre que sur la base d'un diagnostic permettant d'évaluer la qualité osseuse de la vertèbre en per opératoire. Or, des qualités d'os très différentes peuvent se rencontrer d'un patient à un autre. Aujourd'hui, les chirurgiens utilisent l'absorptiométrie bi-photonique (DXA), qui présente cependant de nombreux inconvénients. En particulier, il s'agit d'une technique irradiante, coûteuse et surtout, qui ne permet pas de fournir des informations portant sur la qualité osseuse en termes de propriétés mécaniques (porosité, type de microstructure), qui est l'information pertinente en l'espèce, mais plutôt en termes de densité minérale osseuse, de moindre intérêt quant à la prise de décision concernant les procédures énoncées plus haut. En outre, cette technique ne permet pas d'obtenir d'informations fiables concernant la vertèbre L5. Aussi, il n'existe pas à ce jour de moyens permettant de déterminer facilement et rapidement, en per opératoire, la qualité osseuse de la vertèbre en termes de propriétés mécaniques de l'os, et au surplus, qui ne nécessitent pas de changer substantiellement de technique de pose. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient. L'invention atteint son but en proposant un dispositif implantaire destiné à estimer la qualité osseuse, ledit dispositif comprenant d'une part, une première pièce implantable apte à être implantée dans un tissu osseux, ladite première pièce implantable comportant une partie d'accrochage dans laquelle est enchâssé un transducteur ultrasonore et apte à être maintenue contre une surface osseuse dudit tissu osseux de manière à positionner une surface active dudit transducteur ultrasonore sensiblement au contact de ladite surface osseuse, et une partie de guidage qui s'étend en saillie de ladite partie d'accrochage, ladite partie de guidage comportant un logement de guidage d'axe parallèle à ladite surface active dudit transducteur ultrasonore, destiné à permettre un accès au tissu osseux au travers de ladite partie de guidage lorsque ladite partie d'accrochage est fixée contre ladite surface osseuse, et, d'autre part, une seconde pièce implantable apte à être implantée dans le tissu osseux en étant guidée au travers dudit logement de guidage de manière à pouvoir être implantée dans ledit tissu osseux à une distance prédéterminée de ladite surface active dudit transducteur ultrasonore, ledit transducteur ultrasonore étant apte à émettre une onde ultrasonore se propageant dans ledit tissu osseux selon une direction de propagation perpendiculaire à ladite surface active et à mesurer des premier et second signaux d'écho produits par ladite onde ultrasonore lors de sa propagation au travers dudit tissu osseux, respectivement en l'absence de ladite seconde pièce implantable implantée dans ledit tissu osseux et en présence de ladite seconde pièce implantable implantée dans ledit tissu osseux à ladite distance prédéterminée de ladite surface active dudit transducteur ultrasonore, ledit dispositif comprenant en outre des moyens de traitement aptes à soustraire ledit premier signal d'écho mesuré dudit second signal d'écho mesuré pour générer un signal d'analyse correspondant à l'écho généré par la réflexion de l'onde ultrasonore par ladite seconde pièce implantable, lesdits moyens de traitement étant aptes à déterminer un indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux à partir dudit signal d'analyse. Grâce à cet agencement, le dispositif de l'invention fournit au chirurgien un moyen d'adapter sa stratégie chirurgicale lors de la pose d'implants et lui permet d'opter pour le protocole chirurgical apportant le meilleur bénéfice pour le patient. Il présente en outre, de part les qualités non destructive et non irradiante de la méthode de mesure ultrasonore qu'il permet de mettre en oeuvre, une alternative particulièrement avantageuse à l'absorptiométrie biphotonique qui est actuellement la technologie de référence utilisée dans le cadre de la pose d'implants orthopédiques au niveau du rachis, pour fournir des informations sur la qualité osseuse. Une application préférentielle du dispositif selon l'invention est ainsi de procurer un outil d'aide à la décision pour le chirurgien destiné à lui permettre d'évaluer la qualité osseuse préalablement à l'insertion d'implants orthopédiques et, en particulier, d'implants utilisés dans le cadre de la chirurgie du rachis.

Selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens de traitement sont aptes à déterminer la vitesse ultrasonore dans ledit tissu osseux en tant qu'indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux. En effet, grâce à l'agencement décrit ci-dessus, on peut aisément déterminer le temps nécessaire à l'onde ultrasonore pour se propager entre la surface active du transducteur ultrasonore, la seconde pièce implantable et ladite surface active, puisque la mesure est avantageusement effectuée en mode échographique. Ainsi, à partir du temps de vol mesuré de l'écho ultrasonore généré par la seconde pièce implantable et de la connaissance de ladite distance prédéterminée entre la seconde pièce implantable et la surface active du transducteur ultrasonore, laquelle distance étant en outre avantageusement exactement contrôlée grâce au logement de guidage prévu pour guider l'insertion de la seconde pièce implantable dans le tissu osseux à ladite distance prédéterminée, il est possible de déterminer la vitesse ultrasonore dans le tissu osseux entre la surface active du transducteur ultrasonore et la seconde pièce implantable. Or, les ultrasons se propagent à une vitesse qui est fonction de la nature du milieu de propagation, en l'occurrence le tissu osseux, et qui est fortement corrélée à la densité minérale osseuse ainsi qu'au type de microstructure du tissu osseux, de sorte que la mesure de la vitesse ultrasonore constitue avantageusement un indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux. Selon un autre mode de réalisation, lesdits moyens de traitement sont aptes à déterminer la pente du coefficient d'atténuation ultrasonore dans ledit tissu osseux en fonction de la fréquence en tant qu'indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux. Avantageusement, ladite seconde pièce implantable comprend une tige réalisée dans un alliage métallique, par exemple un alliage de titane, ladite tige étant destinée à venir écarter des tissus mous autour dudit tissu osseux lorsqu'elle est implantée dans ledit tissu osseux.

Comme expliqué plus haut, lors d'une intervention de pose d'implants au niveau du rachis, le chirurgien utilise un outil appelé écarteur (ou « pinch »), se présentant sous la forme d'une tige d'un diamètre de 4 mm environ, qui est insérée dans les corps vertébraux de part et d'autre de l'espace devant accueillir l'implant afin de tenir les tissus mous lors de l'intervention. Le dispositif de l'invention permet alors avantageusement de tirer parti de cet outil spécifique, dont la destination connue est de tenir les tissus mous lors de l'intervention, en l'utilisant de façon tout à fait inattendue en tant que seconde pièce implantable du dispositif de l'invention, pour générer un écho ultrasonore exploitable dans le tissu osseux, par quoi on peut remonter à la détermination de la qualité osseuse. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans l'utilisation d'un écarteur, en tant que seconde pièce implantable, dont une partie vient s'insérer de façon connue en soi dans les corps vertébraux lors de l'intervention afin de tenir les tissus mous, pour permettre la réflexion de l'onde ultrasonore émise depuis le transducteur vers celui-ci et ainsi permettre par un traitement approprié du signal recueilli, la détermination d'un indicateur représentatif des propriétés mécaniques du tissu osseux. Avantageusement, ladite partie d'accrochage comprend au moins un organe d'accrochage destiné à venir en prise dans ledit tissu osseux pour maintenir ladite partie d'accrochage contre ladite surface dudit tissu osseux. De préférence, ledit transducteur ultrasonore est un transducteur ultrasonore large bande ayant une fréquence centrale comprise entre 100 kHz et 1 MHz, avantageusement égale à 500 kHz. De préférence, ledit logement de guidage est positionné sur ladite partie de guidage de manière que ladite distance prédéterminée entre ladite seconde pièce implantable et ladite surface active dudit transducteur ultrasonore est égale à 10 mm. L'invention concerne également un procédé d'estimation de la qualité osseuse d'un tissu osseux, comprenant des étapes dans lesquelles : on fournit une première pièce implantable dans laquelle est enchâssé un transducteur ultrasonore ; on positionne au moyen de ladite première pièce implantable une surface active dudit transducteur ultrasonore sensiblement au contact d'une surface osseuse dudit tissu osseux ; on émet, à l'aide dudit transducteur ultrasonore, une onde ultrasonore se propageant dans ledit tissu osseux selon une direction de propagation perpendiculaire à ladite surface active dudit transducteur ultrasonore ; on mesure, à l'aide dudit transducteur ultrasonore, des premier et second signaux d'écho produits par ladite onde ultrasonore lors de sa propagation au travers dudit tissu osseux, respectivement en l'absence d'une seconde pièce implantable (implantée dans ledit tissu osseux et en présence de ladite seconde pièce implantable implantée dans ledit tissu osseux à une distance contrôlée par rapport à ladite surface active dudit transducteur ultrasonore ; on soustrait ledit premier signal d'écho mesuré dudit second signal d'écho mesuré de manière à obtenir un signal d'analyse correspondant à l'écho généré par la réflexion de l'onde ultrasonore par ladite seconde pièce implantable ; on détermine un indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux à partir dudit signal d'analyse. Selon un mode de réalisation, on détermine, à partir dudit signal d'analyse, le temps de vol de l'onde ultrasonore entre ladite surface active, ladite seconde pièce implantable et ladite surface active et, à partir dudit temps de vol et de ladite distance prédéterminée entre ladite surface active et ladite seconde pièce implantable, on détermine la vitesse ultrasonore en tant qu'indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux. En variante, on peut calculer le spectre dudit signal d'analyse et, à partir dudit spectre calculé, on détermine la pente du coefficient d'atténuation ultrasonore en fonction de la fréquence dans ledit tissu osseux en tant qu'indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe axiale du dispositif implantaire conforme à l'invention, implanté dans un tissu osseux; - la Figure 2 est un exemple d'un signal échographique de référence mesuré par le transducteur ultrasonore au cours d'une phase de calibration du dispositif implantaire conforme à l'invention ; - la Figure 3 est un exemple d'un signal échographique d'analyse généré au cours d'une phase d'exploitation du dispositif implantaire conforme à l'invention ; La Figure 1 montre une première pièce implantable 10 implantée dans un tissu osseux 20. Ce dernier constitue par exemple la partie antérieure d'une vertèbre, et présente une surface osseuse 21, dite surface osseuse latérale et une surface osseuse supérieure sensiblement plane 22. La pièce implantable 10 est réalisée par exemple dans un alliage métallique, par exemple un alliage de titane, ou en une autre matière appropriée, par exemple en plastique ou autre. Elle comprend une partie d'accrochage 11, de forme générale parallélépipédique, dans laquelle est enchâssé un transducteur ultrasonore 12 de sorte que la surface active 13 du transducteur ultrasonore affleure sensiblement à la surface avant de la partie d'accrochage destinée à venir en position contre la surface osseuse latérale 21 du tissu osseux 20. La partie d'accrochage 11 comporte également, sur sa surface avant destinée à venir en position contre la surface osseuse latérale 21 du tissu osseux 20, des organes d'accrochage 14, situés de part et d'autre de la surface active 13 affleurant à ladite surface avant et destinés à être insérés dans le tissu osseux 20 pour fixer et maintenir en place la partie d'accrochage 11 contre la surface osseuse latérale du tissu osseux 20 en s'assurant que la surface active 13 du transducteur ultrasonore 12 est positionnée sensiblement au contact de ladite surface osseuse latérale 21, lorsque la pièce implantable 10 est installée dans le tissu osseux pour la mise en oeuvre de la méthode d'estimation de la qualité osseuse. Les organes d'accrochage 14 se présentent par exemple sous la forme de dents d'ancrage faisant saillie de la surface avant de la partie d'accrochage 11 et prévues pour venir s'insérer dans le tissu osseux lorsque la partie d'accrochage 11 de la première pièce implantable 10 est poussée contre la surface osseuse latérale 21 du tissu osseux.

La première pièce implantable 10 illustrée sur la figure 1 comprend aussi une partie de guidage 15 qui s'étend en saillie de la partie d'accrochage 11. La partie de guidage 15 est agencée par rapport à la partie d'accrochage de manière à venir se positionner en regard de la surface osseuse supérieure 22 du tissu osseux lorsque la partie d'accrochage 11 de la première pièce implantable 10 est accrochée sur la surface latérale osseuse 21. La partie de guidage 15 présente un logement 16 de guidage d'axe parallèle à la surface active 13 du transducteur ultrasonore 12, traversant de part en part la partie de guidage 15 et débouchant axialement du côté de la surface de la partie de guidage 15 destinée à venir en regard de la surface osseuse supérieure 22. Le logement de guidage 16 est destiné à guider une seconde pièce implantable 17 lors de son implantation dans le tissu osseux 20 après la mise en place de la première pièce implantable 10, de manière à ce que cette seconde pièce implantable 17 puise être implantée dans le tissu osseux à une distance prédéterminée L de la surface active 13 du transducteur ultrasonore 12. De la sorte, lors de son insertion dans le tissu osseux au travers du logement de guidage 16, la seconde pièce implantable 17 pourra être positionnée à une distance de la surface active 13 du transducteur ultrasonore 12 exactement contrôlée, préférentiellement de l'ordre de 10 mm. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, cette seconde pièce implantable 17 est l'un des quatre écarteurs, se présentant classiquement sous la forme d'une tige réalisée dans un alliage métallique, par exemple un alliage de titane, d'un diamètre de 4 mm environ, qui sont placés dans les corps vertébraux de part et d'autre de l'espace dans lequel doit être positionné le dispositif médical implantable (cage ou prothèse discale). Ainsi, grâce au guidage procuré par le logement de guidage 16, l'écarteur 17 est inséré dans le tissu osseux perpendiculairement à l'axe du transducteur ultrasonore 12 et à la distance prédéterminé L par rapport à la surface active 13 du transducteur ultrasonore 12. Le dispositif implantaire selon l'invention permet donc de positionner en per opératoire le transducteur ultrasonore 12 au niveau de la surface osseuse 21 du tissu osseux 20 dont on cherche à estimer la qualité osseuse, de sorte que sa surface active 13 soit positionnée le long de cette surface 21 à une distance prédéterminée L exactement contrôlée par rapport à l'un des quatre écarteurs 17 de corps vertébraux, qui est classiquement utilisé afin de tenir les tissus mous et qui est inséré dans le tissu osseux 20 lors de l'intervention. De préférence, la surface osseuse 21 d'accueil du transducteur ultrasonore 12 pourra être préalablement lissée avant la mise en place du dispositif implantaire de l'invention, de manière à assurer de bonnes conditions de contact entre le transducteur ultrasonore 12 et la surface osseuse 21.

Après la mise en place de la première pièce implantable 10 telle qu'illustrée sur la figure 1, la méthode d'estimation de la qualité osseuse mise en oeuvre par des moyens de traitement 18 du dispositif implantaire de l'invention, consiste à estimer une moyenne de la qualité osseuse entre la surface osseuse latérale 21 et l'écarteur 17, en se basant sur les propriétés de propagation d'une onde ultrasonore émise par le transducteur ultrasonore 12 et avantageusement réfléchi par l'écarteur 17 en direction du transducteur ultrasonore 12. Les moyens de traitement comprennent des moyens numériques de traitement, par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur ou autre. De préférence, la liaison entre le transducteur ultrasonore 12 et les moyens de traitement 18 est réalisée de manière filaire au moyen d'un câble 19. En variante, la transmission des signaux de mesure acquis par le transducteur ultrasonore 12 vers les moyens de traitement 18 pourrait être réalisée au moyen d'une liaison sans fil.

L'onde ultrasonore émise par le transducteur ultrasonore est un signal de type impulsionnel, à large bande, de fréquence centrale comprise de préférence entre 100 kHz et 1 Mhz, et avantageusement choisie autour de 500 kHz. Préférentiellement, on réalise préalablement à l'exploitation du dispositif implantaire de l'invention, une phase de calibration de ce dernier. On réalise par exemple cette phase de calibration dans l'eau. Aussi, l'écarteur 17 est inséré dans de l'eau à la distance prédéterminée L de la surface active 13 du transducteur ultrasonore 12 suivant le même agencement décrit en référence à la figure 1 et, après émission d'une onde ultrasonore, on recueille un signal de référence correspondant à l'écho ultrasonore généré par l'écarteur 17 inséré dans l'eau. Selon un exemple de réalisation, l'onde ultrasonore émise est une onde de fréquence centrale 500 kHz, à large bande spectrale. Ce signal de référence Sref(t) correspondant à l'écho de l'écarteur 17 inséré dans l'eau est illustré à la figure 2 et est utilisé par les moyens de traitement 18 à des fins de calibration. Puis, une fois la phase de calibration effectuée, une phase d'exploitation des mesures acquises peut être mise en oeuvre après la mise en place du dispositif implantaire sur le tissu osseux d'analyse 20, telle qu'illustrée sur la figure 1. De préférence, lors de cette phase d'exploitation, une première étape consiste à effectuer l'acquisition par le transducteur ultrasonore 12 d'un premier signal correspondant à un écho ultrasonore recueilli suite à l'émission par le transducteur ultrasonore 12 d'une onde ultrasonore dans le tissu osseux en l'absence de l'écarteur 17, l'onde ultrasonore émise présentant les mêmes caractéristiques que l'onde utilisée dans la phase de calibration. Le signal d'écho mesuré lors de cette première étape correspond alors à la microstructure du tissu osseux dans lequel s'est propagée l'onde ultrasonore émise. Puis, l'écarteur 17 est inséré dans le tissu osseux 20 en étant guidé au travers du logement de guidage 16 agencé au niveau de la partie de guidage 15 du dispositif implantaire. Après que l'écarteur 17 est mis en place dans le tissu osseux 20 à la distance prédéterminée L de la surface active 13 du transducteur 12, on effectue l'acquisition par le transducteur ultrasonore 12 d'un second signal correspondant à l'écho ultrasonore recueilli suite à l'émission par le transducteur ultrasonore 12 de l'onde ultrasonore dans le tissu osseux 20 en présence de l'écarteur 17. Les moyens de traitements 18 sont alors conçus pour générer un signal d'analyse S(t) correspondant au second signal d'écho mesuré dans le tissu osseux en présence de l'écarteur 17 auquel on a soustrait le premier signal d'écho mesuré en l'absence de l'écarteur 17, de façon à retirer du signal ainsi obtenu l'écho lié à la microstructure de l'os et à ne conserver que l'écho de l'écarteur 17 inséré dans l'os. Ce signal d'analyse S(t) issu de la soustraction des premier et second signaux d'écho mesurés correspond donc à l'écho généré par la réflexion de l'onde ultrasonore par l'écarteur 17 implanté à la distance prédéterminé L. Une représentation de ce signal est illustrée à la figure 3. Selon un premier mode de réalisation, à partir du temps de vol de l'écho généré par l'écarteur 17 et de la connaissance de la distance prédéterminée L entre la surface active 13 du transducteur 12 et l'écarteur 17, il est possible de déterminer la vitesse ultrasonore dans le tissu osseux, laquelle est susceptible de fournir un indicateur fiable de la qualité osseuse, représentatif notamment des propriétés mécaniques du tissu osseux. En effet, les ultrasons se propagent à une vitesse qui est fonction de la nature du milieu de propagation, en l'occurrence le tissu osseux, et qui dépend en particulier du type de microstructure du tissu osseux (porosité, agencement des travées osseuses...).

La vitesse ultrasonore est ainsi fortement corrélée à la solidité osseuse et partant, est à même de fournir un indicateur fiable de la qualité osseuse, particulièrement utile dans le cadre d'une pose d'implants orthopédiques au niveau du rachis. Ainsi, en captant au niveau du transducteur ultrasonore 12, l'écho généré par la réflexion de l'onde ultrasonore par l'écarteur 17, on peut mesurer le temps nécessaire à l'onde ultrasonore émise par le transducteur ultrasonore 12 pour se propager entre la surface active 13 du transducteur ultrasonore, l'écarteur 17 et la surface active 13 du transducteur ultrasonore, puisque la mesure est effectuée en mode échographique. Les moyens de traitement 18 sont alors conçus pour déterminer la vitesse ultrasonore C dans le tissu osseux 20 par la formule suivante : 1 C= 1 At + Ce 2L avec : Ce : la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans l'eau, correspondant au milieu de calibration ; L : la distance prédéterminée entre la surface active 13 du transducteur ultrasonore 12 et l'écarteur 17 ; At : la différence de temps de vol de l'écho de l'écarteur 17, entre le milieu de calibration, i.e. l'eau, et le tissu osseux d'analyse. Cette différence de temps de vol peut être déterminée en utilisant un même marqueur temporel de la détection de l'écarteur entre le signal de référence Sref (t) correspondant à l'écho de l'écarteur 17 inséré dans l'eau (figure 2) et le signal d'analyse S(t) correspondant à l'écho de l'écarteur 17 inséré dans le tissu osseux 20 (figure 3). Par exemple, on choisit ce marqueur temporel comme étant le temps Tmax/os, respectivement Tmax/eau, correspondant au premier maximum au dessus d'un seuil d'amplitude prédéfini V, atteint par le signal d'analyse, respectivement le signal de référence. Ce seuil prédéfini V peut par exemple correspondre à un pourcentage par rapport à l'amplitude maximale du signal. Soit : At = Tmax/os - Tmax/eau- La formule (1) ci-dessus permet alors de déterminer la vitesse ultrasonore C dans le tissu osseux d'analyse et partant, la qualité osseuse du tissu osseux d'analyse. Selon un autre mode de réalisation, plutôt que d'utiliser la vitesse ultrasonore dans le tissu osseux, on calcule la pente du coefficient d'atténuation ultrasonore dans le tissu osseux en fonction de la fréquence en tant qu'indicateur de la qualité osseuse. Selon cet autre mode de réalisation, les moyens de traitement 18 sont conçus pour effectuer une mesure de l'atténuation ultrasonore à partir du signal d'analyse S(t), correspondant au signal déterminé en mesurant l'écho ultrasonore dans le tissu osseux 20 en présence de l'écarteur 17 moins le signal déterminé en mesurant l'écho ultrasonore dans le tissu osseux 20 en absence de l'écarteur 17. Plus (1) précisément, on calcule le spectre Rref(f) du signal de référence Sref(t) obtenu pendant la phase de calibration et le spectre R(f) du signal d'analyse S(t). On calcule ensuite le coefficient d'atténuation ultrasonore a(f) en fonction de la fréquence par la formule suivante : a(f)= 2010g100 (ln (R(f )1 d jRref(f))) où d est égal à deux fois la distance prédéterminée L entre la surface active 13 du transducteur ultrasonore 12 et l'écarteur 17. On détermine ensuite la pente, notée BUA (pour Broadband Ultrasonic Attenuation selon la terminologie anglaise), du coefficient d'atténuation ultrasonore du coefficient a(f) en fonction de la fréquence dans la bande passante du transducteur ultrasonore 12.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif implantaire destiné à estimer la qualité osseuse, ledit dispositif comprenant d'une part, une première pièce implantable (10) apte à être implantée dans un tissu osseux (20), ladite première pièce implantable comportant une partie d'accrochage (11) dans laquelle est enchâssé un transducteur ultrasonore (12) et apte à être maintenue contre une surface osseuse (21) dudit tissu osseux de manière à positionner une surface active (13) dudit transducteur ultrasonore sensiblement au contact de ladite surface osseuse (21), et une partie de guidage (15) qui s'étend en saillie de ladite partie d'accrochage, ladite partie de guidage comportant un logement de guidage (16) d'axe parallèle à ladite surface active dudit transducteur ultrasonore, destiné à permettre un accès au tissu osseux au travers de ladite partie de guidage lorsque ladite partie d'accrochage est fixée contre ladite surface osseuse, et, d'autre part, une seconde pièce implantable (17) apte à être implantée dans le tissu osseux (20) en étant guidée au travers dudit logement de guidage de manière à pouvoir être implantée dans ledit tissu osseux à une distance prédéterminée (L) de ladite surface active dudit transducteur ultrasonore, ledit transducteur ultrasonore étant apte à émettre une onde ultrasonore se propageant dans ledit tissu osseux selon une direction de propagation perpendiculaire à ladite surface active et à mesurer des premier et second signaux d'écho produits par ladite onde ultrasonore lors de sa propagation au travers dudit tissu osseux, respectivement en l'absence de ladite seconde pièce implantable implantée dans ledit tissu osseux et en présence de ladite seconde pièce implantable implantée dans ledit tissu osseux à ladite distance prédéterminée de ladite surface active dudit transducteur ultrasonore, ledit dispositif comprenant en outre des moyens de traitement (18) aptes à soustraire ledit premier signal d'écho mesuré dudit second signal d'écho mesuré pour générer un signal d'analyse (S(t)) correspondant à l'écho généré par la réflexion de l'onde ultrasonore par ladite seconde pièce implantable, lesdits moyens de traitement étant aptes à déterminer un indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux à partir dudit signal d'analyse.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (18) sont aptes à déterminer la vitesse ultrasonore dans ledit tissu osseux en tant qu'indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement (18) sont aptes à déterminer la pente du coefficient d'atténuation ultrasonore dans ledit tissu osseux en fonction de la fréquence en tant qu'indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite seconde pièce implantable (17) comprend une tige réalisée dans un alliage métallique et destinée à venir écarter des tissus mous autour dudit tissu osseux lorsqu'elle est implantée dans ledit tissu osseux.
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite partie d'accrochage (11) comprend au moins un organe d'accrochage (14) destiné à venir en prise dans ledit tissu osseux pour maintenir ladite partie d'accrochage contre ladite surface (21) dudit tissu osseux.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit transducteur ultrasonore (12) est un transducteur ultrasonore large bande ayant une fréquence centrale comprise entre 100 kHz et 1 MHz, avantageusement égale à 500 kHz.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit logement de guidage (16) est positionné sur ladite partie de guidage (15) de manière que ladite distance prédéterminée (L) entre ladite seconde pièce implantable (17) et ladite surface active (13) dudit transducteur ultrasonore (12) est égale à 10 mm.
8. 8. Procédé d'estimation de la qualité osseuse d'un tissu osseux (20), comprenant des étapes dans lesquelles : on fournit une première pièce implantable (10) dans laquelle est enchâssé un transducteur ultrasonore (12) ; on positionne au moyen de ladite première pièce implantable une surface active (13) dudit transducteur ultrasonore sensiblement au contact d'une surface osseuse (21) dudit tissu osseux ;on émet, à l'aide dudit transducteur ultrasonore, une onde ultrasonore se propageant dans ledit tissu osseux (20) selon une direction de propagation perpendiculaire à ladite surface active (13) dudit transducteur ultrasonore ; on mesure, à l'aide dudit transducteur ultrasonore, des premier et second signaux d'écho produits par ladite onde ultrasonore lors de sa propagation au travers dudit tissu osseux, respectivement en l'absence d'une seconde pièce implantable (17) implantée dans ledit tissu osseux et en présence de ladite seconde pièce implantable (17) implantée dans ledit tissu osseux à une distance contrôlée par rapport à ladite surface active dudit transducteur ultrasonore ; on soustrait ledit premier signal d'écho mesuré dudit second signal d'écho mesuré de manière à obtenir un signal d'analyse (S(t)) correspondant à l'écho généré par la réflexion de l'onde ultrasonore par ladite seconde pièce implantable ; on traite ledit signal d'analyse ((S(t)) pour déterminer un indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on détermine, à partir dudit signal d'analyse, le temps de vol de l'onde ultrasonore entre ladite surface active, ladite seconde pièce implantable et ladite surface active et, à partir dudit temps de vol et de ladite distance prédéterminée entre ladite surface active et ladite seconde pièce implantable, on détermine la vitesse ultrasonore en tant qu'indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux.
10. 10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on calcule le spectre dudit signal d'analyse et, à partir dudit spectre calculé, on détermine la pente du coefficient d'atténuation ultrasonore en fonction de la fréquence dans ledit tissu osseux en tant qu'indicateur représentatif des propriétés mécaniques dudit tissu osseux.