FR3034004A1 - Systeme de guidage pour la mise en oeuvre d'une osteotomie - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de guidage pour la mise en œuvre d'une ostéotomie sur un os (B), afin de le couper en un premier segment (B1) et un second segment (B2), caractérisé en ce qu'il comprend : - une unité de calcul (1) comprenant une mémoire (10) dans laquelle est enregistré un programme de calcul et une unité de traitement (11) adaptée pour exécuter ledit programme, - un support d'acquisition d'un référentiel anatomique, configuré pour pouvoir être positionné sur l'os (B), - au moins deux centrales inertielles (21, 22), une (21) configurée pour pouvoir être mise en place sur ledit premier segment d'os (B1), et au moins une autre (22, 23), configurée pour pouvoir être mise en place soit sur le second segment d'os (B2), soit sur ledit support (3), l'orientation relative dans l'espace desdites centrales inertielles (21, 22) étant détectable par ladite unité de calcul (1), - une unité d'affichage (13) sur laquelle sont représentés les variations des angles de rotation de la matrice de passage entre lesdites centrales inertielles positionnées sur les segments d'os (B1) et (B2) et exprimées dans ledit référentiel anatomique, relativement à la position initiale desdites centrales avant l'ostéotomie.

Description

1 DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un système de guidage pour la mise en oeuvre d'une ostéotomie. Un tel système permet d'assister un opérateur 5 pendant la réalisation de cette opération. ETAT DE L'ART L'arthrose est une pathologie qui implique des dégradations des 10 articulations, incluant le cartilage articulaire et l'os sous-chondral. Cette pathologie peut être traitée par différentes méthodes, la plus courante étant le remplacement total de l'articulation atteinte, par un "implant prothétique" ou prothèse. Il est ainsi possible de mettre en place une prothèse totale du genou, par exemple. Cette méthode est cependant très 15 invasive et parfois traumatisante pour le patient. Lorsque cette maladie est la conséquence du désalignement d'un membre, elle peut être retardée ou traitée avec une ostéotomie. L'ostéotomie est une procédure chirurgicale qui a pour but de rééquilibrer les efforts exercés sur l'articulation atteinte, en réorientant les 20 centres articulaires du membre, par exemple les centres hanche, genou, cheville pour le membre inférieur. La procédure chirurgicale consiste à réaliser une coupe partielle de l'un des deux os formant le membre, par exemple le fémur ou le tibia pour le membre inférieur, ou l'humérus ou le radius pour le membre supérieur. 25 La figure 1 jointe représente de façon schématique un membre inférieur comprenant un fémur F et un tibia T, ainsi que l'axe mécanique Al joignant le centre hanche CH au centre genou CG et l'axe mécanique A2 du tibia, joignant le centre genou CG au centre cheville CC. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, l'ostéotomie est réalisée 30 sur le tibia T. L'ostéotomie a pour but de corriger l'angle a entre les deux axes mécaniques Al et A2. Pour le membre inférieur, cet angle a doit généralement 3034004 2 atteindre une plage allant de 183 degrés à 186 degrés, afin d'obtenir de bons résultats à long terme. Le "réalignement ou quasi réalignement" du membre est obtenu en effectuant une rotation des deux segments osseux coupés partiellement, autour d'un point de rotation, dénommé "charnière osseuse", et qui correspond à la zone de l'os qui n'a pas été coupée. Une fois la position correcte atteinte, les deux segments de l'os sont maintenus assemblés par un implant d'ostéosynthèse. L'os se reconstitue ensuite naturellement autour de cet implant. Dans l'exemple représenté sur la figure, l'ostéotomie est une ostéotomie d'ouverture réalisée par incision depuis la face intérieure de la jambe vers l'extérieur. Il pourrait également s'agir d'une ostéotomie de fermeture, réalisée alors depuis la face extérieure de la jambe vers l'intérieur, en retirant une portion osseuse. Pour mémoire et en faisant référence aux repères anatomiques, on a également représenté sur la figure 1 le plan frontal P1 qui partage le tibia en sa partie avant et sa partie arrière, le plan transversal P2 qui est un plan horizontal perpendiculaire à P1 et enfin le plan sagittal P3 qui passe par l'axe mécanique A2 et qui partage l'os entre sa moitié gauche et sa moitié droite. Pour la réalisation d'une ostéotomie, trois paramètres sont 20 principalement pris en compte : - l'angle d'ouverture f3 entre les deux segments osseux autour d'un axe d'articulation perpendiculaire au plan transverse P2, - l'angle de pente entre les deux segments osseux autour d'un axe d'articulation perpendiculaire au plan sagittal P3, et 25 - la rotation, c'est-à-dire l'écart angulaire entre les deux segments osseux autour de l'axe mécanique A2. L'ostéotomie est une procédure chirurgicale efficace. Pour autant, elle est difficile à réaliser car le positionnement des deux segments osseux doit être effectué avec une très grande précision afin d'obtenir de bons résultats à 30 long terme. En chirurgie classique, le chirurgien prépare son planning de chirurgie en deux dimensions (2D), généralement sur la base d'images du membre obtenues par radiogoniométrie ou par scanner, par exemple. A partir de ces éléments, il va calculer l'angle d'ouverture qu'il est nécessaire de réaliser entre 35 les deux segments osseux. Ensuite, en salle opératoire, il utilise une règle, un rapporteur ou un fil tendu, pour positionner au mieux les deux segments osseux. 3034004 3 Or, on constate souvent que la précision obtenue pour le positionnement des deux segments de l'os n'est pas suffisante. En outre, le planning de la chirurgie est réalisé en deux dimensions (2D), alors que la procédure chirurgicale est effectuée en trois 5 dimensions (3D). En conséquence, le chirurgien ne tient généralement pas compte des paramètres concernant la rotation et l'angle de pente. Enfin, il est souvent nécessaire de réaliser plusieurs images radiographiques au cours de l'intervention chirurgicale pour contrôler le positionnement des deux segments osseux ce qui nécessite d'émettre des rayons 10 X. Toutes ces raisons rendent la procédure chirurgicale imprécise et exposent l'équipe clinique et le patient à d'importantes doses de radiation. Afin d'améliorer ce procédé de chirurgie classique, on connaît également dans l'état de la technique, la chirurgie assistée par ordinateur, ou 15 "navigation chirurgicale". Cette technique utilise des repères de suivi (en anglais "trackers") portant 'au moins trois marqueurs optiques (sphères, disques, diodes), fixés sur l'os et aptes à coopérer avec un localisateur optique 3D (caméra), lui-même connecté à un ordinateur.

Un premier inconvénient de cette technique est qu'elle oblige l'opérateur à s'assurer que la ligne de vue entre les marqueurs et la caméra est parfaitement libre, et que les marqueurs ont une certaine orientation par rapport à la caméra, ce qui est parfois contraignant et consommateur de temps. Un autre inconvénient de cette technique est qu'elle génère des 25 coûts élevés de par l'emploi de la caméra notamment et des marqueurs. L'invention a donc pour but de fournir un système de guidage pour la mise en oeuvre d'une ostéotomie qui augmente la précision du positionnement relatif des deux segments osseux, tout en facilitant le travail du chirurgien. L'invention a également pour but de proposer un système qui 30 diminue la durée de réalisation de l'ostéotomie, qui limite le risque infectieux, qui évite l'exposition du patient et du personnel médical à d'importantes doses de radiations et, enfin, qui soit d'un faible coût.

35 3034004 4 PRESENTATION DE L'INVENTION A cet effet, l'invention concerne un système de guidage pour la mise en oeuvre d'une ostéotomie sur un os, cette ostéotomie permettant de 5 couper partiellement ledit os en un premier segment et un second segment, liés entre eux par une charnière osseuse. Conformément à l'invention, ce système comprend : - une unité de calcul comprenant une mémoire dans laquelle est enregistré un programme de calcul et une unité de traitement 10 adaptée pour exécuter ledit programme de calcul, - un support d'acquisition d'un référentiel anatomique, configuré pour pouvoir être positionné sur l'os ou sur l'un des dits premier ou second segments d'os, - au moins deux centrales inertielles, à savoir une première 15 centrale inertielle configurée pour pouvoir être mise en place sur ledit premier segment d'os, et au moins une autre centrale inertielle, configurée pour pouvoir être mise en place au choix, soit sur le second segment d'os, soit sur ledit support, l'orientation relative dans l'espace desdites centrales inertielles 20 étant détectable par ladite unité de calcul, - une unité d'affichage sur laquelle sont représentés les variations des angles de rotation de la matrice de passage entre lesdites au moins deux centrales inertielles mises en place sur les segments d'os et exprimées dans ledit référentiel anatomique, relativement à la position initiale desdites deux centrales inertielles avant l'ostéotomie. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison : - ledit programme de calcul comprend des instructions pour la mise en oeuvre des étapes suivantes : - alors que les différentes centrales inertielles sont fixées les unes aux autres de manière rigide, l'étalonnage de ces centrales inertielles par l'acquisition des matrices de passage entre chacune d'entre elles, - alors que la première centrale inertielle est fixée sur le premier segment d'os, que l'autre centrale inertielle est 3034004 5 fixée sur ledit support, et que ce dernier est positionné sur le second segment dudit os, de façon à se trouver dans un référentiel anatomique de celui-ci, l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de la centrale 5 inertielle positionnée sur le support vers le référentiel de la première centrale inertielle, -alors que l'autre centrale inertielle est fixée sur le second segment d'os, l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de l'autre centrale inertielle vers le 10 référentiel de la première centrale inertielle, - après avoir réalisé une coupe partielle de l'os entre le premier segment et le second segment et pendant la distraction des deux segments osseux, l'acquisition en temps réel de l'orientation de la première centrale 15 inertielle fixée sur le premier segment d'os et de l'autre centrale inertielle, fixée sur le second segment d'os, - l'affichage en temps réel par des moyens d'affichage, des variations des angles de rotation de la matrice de passage entre lesdites au moins deux centrales 20 inertielles disposées sur les deux segments osseux, exprimées dans ledit référentiel anatomique, relativement à la position initiale des deux centrales inertielles avant l'ostéotomie ; - lesdites variations des angles de rotation de la matrice de passage 25 entre lesdites au moins deux centrales inertielles sont exprimées en terme d'écart d'ouverture, d'écart de pente et/ou d'écart de rotation ; - le système comprend exclusivement deux centrales inertielles ; - ledit support est une équerre ; 30 - le référentiel anatomique acquis par ledit support (3) est le plan sagittal de l'os ; - le système comprend une troisième centrale inertielle, configurée pour pouvoir être mise en place sur ledit support, la deuxième centrale inertielle étant configurée pour pouvoir être 35 mise en place exclusivement sur le second segment d'os et en ce 3034004 6 que ledit programme de calcul comprend des instructions pour la mise en oeuvre des étapes suivantes : - alors que la première centrale inertielle est fixée sur le premier segment d'os, que ladite troisième centrale 5 inertielle est fixée sur ledit support, et que ce dernier est positionné sur le second segment dudit os, de façon à se trouver dans un référentiel anatomique de celui-ci, l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de la troisième centrale inertielle vers le référentiel de la 10 première centrale inertielle, - alors que la deuxième centrale inertielle est fixée sur le second segment d'os, l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de ladite deuxième centrale inertielle vers le référentiel de la première centrale 15 inertielle ; ledit programme de calcul comprend des instructions pour la mise en oeuvre de l'étape suivante : - après avoir réalisé la distraction des deux segments osseux et acquis l'orientation des deux centrales inertielles 20 disposées sur chacun des deux segments osseux, la sélection d'un implant d'ostéosynthèse adapté et l'affichage sur des moyens d'affichage des données relatives à cet implant ; le système comprend au moins une première embase et/ou une 25 seconde embase qui comprennent des moyens de fixation sur le premier ou le second segment osseux et des moyens de réception et de fixation d'au moins l'une desdites centrales inertielles ; le système comprend un guide de coupe, équipé d'une quatrième centrale inertielle, qui peut éventuellement être la deuxième 30 centrale inertielle et en ce que ledit programme de calcul comprend des instructions pour la mise en oeuvre des étapes suivantes : - alors que ledit guide de coupe est positionné sur la première embase sur laquelle est fixée la première 35 centrale inertielle, respectivement sur la seconde embase sur laquelle est fixée l'autre centrale inertielle, 3034004 7 l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de ladite quatrième centrale inertielle vers le référentiel de la première centrale inertielle, respectivement vers le référentiel de l'autre centrale inertielle, puis 5 - l'acquisition en temps réel de l'orientation de la quatrième centrale inertielle et de la première centrale inertielle, respectivement de l'autre centrale inertielle pendant le déplacement dudit guide de coupe et l'affichage en temps réel sur les moyens d'affichage, de données 10 relatives à l'orientation dudit guide de coupe ; - les moyens d'affichage sont l'écran d'un ordinateur ; - les moyens d'affichage sont un écran ou des voyants lumineux placés sur lesdites centrales inertielles ; - les moyens d'affichage sont des moyens d'émission de signaux 15 sonores ; - les différentes centrales inertielles communiquent avec l'unité de calcul par une liaison avec fil ou de préférence sans fil, telle qu'une liaison du type radio fréquence, Bluetooth ou Wi-Fi ; - les différentes centrales inertielles sont à usage unique ; 20 - l'unité de calcul est intégrée dans un ordinateur ou une tablette ; - l'unité de calcul est intégrée dans l'une des centrales inertielles ; et - le système comprend au moins une première embase et/ou une seconde embase qui comprennent des moyens de fixation sur le 25 premier ou le second segment osseux et des moyens de réception et de fixation d'au moins l'une desdites centrales inertielles et au moins un guide de fraisage apte à être fixé sur l'une desdites embases.

30 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, des modes de 35 réalisation possibles.

3034004 8 Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique représentant le bassin et les deux os d'un membre inférieur, - la figure 2 est une vue en perspective d'une extrémité d'un os et 5 d'une partie des éléments du système conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un support d'acquisition d'un plan de référence, équipé d'une centrale inertielle, - la figure 4 est une vue en perspective d'un os à l'extrémité duquel 10 ont été fixées deux centrales inertielles et sur lequel est placé le support d'étalonnage, la figure 5 est une vue en perspective d'une extrémité d'un os, équipé de deux centrales inertielles et d'un guide de coupe conformes à l'invention, 15 - la figure 6 est une vue en perspective d'une extrémité d'un os partiellement coupé en deux segments, sur lesquels a été fixé un distracteur équipé de deux centrales inertielles, - la figure 7 est une vue similaire à la figure 6 mais selon un autre angle de vue et qui montre en outre un guide de fraisage disposé 20 sur l'os, les figures 8A à 8D sont des représentations schématiques de plusieurs exemples d'affichages portés par les centrales inertielles, et la figure 9 représente un exemple d'affichage d'un écran 25 d'ordinateur. DESCRIPTION DETAILLEE En se reportant aux figures 2 et 4 à 7, on peut voir que 30 l'ostéotomie a pour objectif de couper partiellement un os B, en deux segments, à savoir un premier segment B1 et un second segment B2, liés entre eux par une charnière osseuse D. Sur les figures 2 et 4 à 5, on observe que l'os B n'est pas encore coupé, alors qu'il l'est sur les figures 6 et 7.

35 En se reportant à la figure 2, on peut voir que le système de guidage conforme à l'invention comprend une unité de calcul 1, qui comprend 3034004 9 elle-même une mémoire 10, dans laquelle est enregistré un programme de calcul et une unité de traitement 11 adaptée pour exécuter ledit programme de calcul. Le système de guidage conforme à l'invention comprend également au moins deux centrales inertielles. Dans les différents modes de réalisation 5 représentés sur les figures, il comprend une première centrale 21 et une deuxième centrale 22, éventuellement une troisième centrale référencée 23, voire même une quatrième centrale référencée 24. Enfin de préférence, le système de guidage conforme à l'invention comprend également un support 3 d'acquisition d'un repère anatomique de 10 référence, (de préférence donné par le plan sagittal P3 de l'os B), (voir les figures 3 et 4). Selon une variante possible de réalisation, l'unité de calcul 1 peut être intégrée dans un ordinateur ou une tablette 12, équipé de moyens d'affichage, tel qu'un écran 13. Toutefois, ceci n'est pas obligatoire. On peut 15 utiliser une unité de calcul 1 seule et les moyens d'affichage 20 des informations destinées à l'opérateur peuvent être un ou plusieurs écran(s) ou voyants lumineux supporté(s) par les différentes centrales inertielles, comme cela sera décrit ultérieurement. Les moyens d'affichage peuvent également comprendre des moyens d'émission de signaux sonores.

20 Une centrale inertielle est un dispositif contenant des capteurs susceptibles de mesurer des orientations selon trois degrés de liberté et optionnellement des positions d'un solide, par rapport à une position de référence initialisée à un instant donné TO. Les capteurs sont en général des accéléromètres, gyroscopes et magnétomètres, utilisés ensemble ou séparément.

25 Une centrale inertielle a en général une bonne précision et une bonne stabilité en orientation de sorte qu'elle est particulièrement appropriée à des mesures de mouvement de rotation. En outre, les différentes centrales inertielles 21 à 24 sont capables de communiquer les données qu'elles ont acquises à l'unité de calcul 1, par une 30 liaison filaire ou de préférence sans fil, par exemple du type radiofréquence, WiFi, liaison sans fil de proximité (Bluetooth), etc. Inversement, l'unité de calcul 1 a également la capacité à renvoyer les informations aux différentes centrales inertielles, par exemple sur leurs écrans, afin de guider l'opérateur. L'unité de calcul 1 peut également être miniaturisée et intégrée à l'une des centrales 35 inertielles.

3034004 10 Enfin, on notera que ces centrales inertielles sont de préférence à usage unique, de sorte qu'elles peuvent être jetées après leur utilisation au cours d'une ostéotomie. Le faible coût de ces centrales inertielles permet de ne pas renchérir le coût de l'opération. Elles peuvent aussi être réutilisables et 5 stérilisées en autoclave avec un coût de revient par utilisation très bas. En se reportant à la figure 3, on peut voir que le support 3 d'acquisition d'un repère anatomique de référence comprend une plaque 31, (ayant par exemple la forme d'une équerre), percée d'une ouverture 32, qui a de préférence une forme adaptée pour recevoir la main ou les doigts de l'opérateur 10 qui manipule ce support. Le support 3 permet de réaliser facilement, simplement et rapidement un alignement visuel avec un référentiel anatomique associé à l'os. La plaque 31 comprend en outre de façon avantageuse sur l'un de ses côtés, une lame 33.r. Cette lame permet de plaquer le support 3 sur l'os B 15 devant subir l'ostéotomie, comme représenté sur la figure 4. La lame 33 peut également prendre la forme moyenne d'une crête tibiale. La plaque 31 peut également contenir des repères ou appuis pour faciliter son alignement par rapport aux repères de l'os, par exemple des repères en face des épicondyles du fémur, ou des repères en face des malléoles de la cheville.

20 Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le support 3 est placé sur le futur second segment d'os B2, qui se trouve être le segment distal de l'os. Toutefois, dans une ostéotomie du fémur par exemple, ce support 3 pourrait être disposé sur le premier segment d'os B1 qui serait alors le segment proximal. Le support 3 pourrait toutefois présenter une autre forme.

25 Ainsi, par exemple, dans le cas du tibia, le support 3 peut contenir un partie longue (plus longue que la lame 33) qui est alignée avec l'axe du tibia reliant le centre genou au centre cheville, et une partie plus courte qui, avec la partie longue, est alignée avec le plan sagittal du tibia. Cela définit un repère puisque la troisième direction est simplement orthogonale aux deux autres.

30 En outre, plusieurs dispositifs de type support 3 peuvent être utilisés pour définir un repère anatomique. On peut par exemple appliquer le même principe dans un plan frontal au lieu du plan sagittal. On peut aussi utiliser des supports ou repère en face de points anatomiques de référence. Le support 3 est également configuré pour pouvoir recevoir au 35 choix, la troisième centrale inertielle 23 ou la deuxième centrale inertielle 22.

3034004 11 Des moyens de fixation non visibles sur les figures permettent d'assurer la fixation de la centrale inertielle avec le support 3. Avant de réaliser l'ostéotomie, les différentes centrales inertielles sont étalonnées.

5 Pour ce faire, il est possible d'utiliser le référentiel terrestre comme référence commune aux différentes centrales inertielles, les centrales inertielles donnent alors leur orientation absolue par rapport à un référentiel constitué par la direction du nord magnétique, la gravité terrestre et l'orthogonale à ces deux directions.

10 Cependant pour gagner en précision, avant de réaliser l'ostéotomie, les différentes centrales inertielles sont étalonnées entre elles. Pour ce faire, on peut les relier entre elles de manière rigide à un instant donné de démarrage et ramener la matrice de passage entre les centrales inertielles à la matrice identité, puis suivre les mouvements relatifs de ces 15 centrales. Une façon de les relier entre elles de manière rigide consiste à utiliser un support d'étalonnage 4, tel que celui représenté sur la figure 2 Ce support d'étalonnage 4 comprend par exemple plusieurs logements 41 aptes à recevoir les différentes centrales inertielles 21 à 24, (seuls 20 deux logements sont représentés sur la figure 2). Le programme de calcul comprend des instructions pour la mise en oeuvre de cette étape d'étalonnage, au cours de laquelle l'unité de calcul 1 acquiert les matrices de passage entre les référentiels associés à chacune de ces centrales inertielles. Par la suite, le suivi de l'orientation de ces centrales inertielles et de leur positionnement permettra 25 de suivre l'évolution de ces matrices de passage. On notera qu'une seule matrice de passage est suivie si on n'utilise que deux centrales inertielles. L'opérateur fixe alors la première centrale inertielle 21 sur le premier segment d'os B1, soit directement, la première centrale inertielle étant alors configurée pour permettre son positionnement et sa fixation sur l'os, soit de 30 préférence par l'intermédiaire d'une embase 51 dite "première embase". Les embases sont couramment utilisées en chirurgie orthopédique, par exemple pour supporter des repères de suivi en navigation chirurgicale ou bien des guides de coupe, et ne seront pas ici décrites davantage. Elles comprennent par exemple des orifices filetés ou non et qui permettent leur 35 fixation par vissage sur le segment d'os, à l'endroit approprié pour réaliser l'ostéotomie. On notera que le programme de calcul n'a pas besoin de connaitre 3034004 12 la relation géométrique entre une embase et une centrale inertielle, ce qui facilite les étapes de conception et fabrication mécanique du dispositif. De préférence, la première embase 51 présente un bras de fixation 510 de la première centrale inertielle 21.

5 On peut aussi utiliser des moyens de fixation amovibles et reproductibles des centrales inertielles et de leurs bras de fixation sur les embases, de façon à réduire l'encombrement du dispositif lorsque des mesures ne sont pas effectuées. Le terme "reproductible" signifie que ces moyens garantissent le repositionnement à l'identique d'une centrale inertielle sur 10 l'embase, après qu'elle ait été retirée de cette embase, par exemple pour faciliter l'accès à l'os en dehors des périodes de mesure. L'opérateur fixe alors ou positionne alors la deuxième centrale inertielle 22 sur le support 3, puis place ce dernier sur l'os (B), de façon à aligner le support 3 avec un référentiel anatomique de l'os (B). Par exemple, comme 15 cela est illustré sur la figure 4, le support (3) a une forme globale d'équerre dont le grand axe est positionné parallèle à l'axe du tibia, et le petit axe est placé dans le plan sagittal P3 du tibia. Ainsi, la centrale inertielle qui est alignée avec le support 3 par construction mécanique permet de mesurer l'orientation du référentiel anatomique de l'os (B).

20 Dans cette variante de réalisation simplifiée, on utilise une unique deuxième centrale inertielle 22, qui peut être positionnée au choix sur le support 3 et sur une seconde embase 52, similaire à l'embase 51, et portant un bras de fixation 520. Dans une variante de réalisation plus élaborée, représentée sur la 25 figure 4, le système comprend au moins trois centrales inertielles, la deuxième centrale 22 étant destinée à être positionnée sur l'embase 52 et la troisième 23 sur le support 3. Une fois que le support 3 est positionné dans le plan sagittal P3 du tibia, l'opérateur acquiert la position de ce plan sagittal. Cette acquisition peut 30 se faire par exemple en appuyant sur un bouton de commande 230 situé sur la troisième centrale inertielle 23 ou sur un bouton de commande 220 situé sur la deuxième centrale inertielle 22 ou encore sur un écran tactile d'un ordinateur . Comme on peut le voir sur les figures 8B et 8C, un voyant lumineux 221 ou 231 peut par exemple être prévu sur les centrales 22 ou 23, afin 35 d'indiquer à l'opérateur, soit par un clignotement, un changement de couleur ou un changement d'état que cette donnée est correctement acquise.

3034004 13 Cet alignement du support 3 avec l'os est réalisé visuellement. On notera qu'une erreur de positionnement de quelques degrés impacte de peu les valeurs mesurées. Cette acquisition permet d'enregistrer, dans la mémoire 10 de 5 l'unité de calcul 1, la matrice de passage du référentiel de la centrale inertielle 22 ou 23, positionnée sur le support 3, vers le référentiel de la première centrale inertielle 21. Par "référentiel", on entend un "repère dans l'espace en trois dimensions (3D). Si ce n'est déjà fait, l'opérateur fixe la deuxième centrale 10 inertielle 22 sur la deuxième embase 52. Ensuite, il acquiert la matrice de passage du référentiel de la deuxième centrale inertielle 22 positionnée sur le second segment B2, vers le référentiel de la première centrale inertielle 21. Cette acquisition peut s'effectuer par exemple en appuyant sur le bouton 220.

15 L'acquisition de cette donnée permet de calculer l'écart d'orientation entre les première et deuxième centrales inertielles, avant l'étape de coupe et de distraction des segments osseux, afin de pouvoir ensuite ultérieurement calculer les variations d'angles survenant entre les deux centrales inertielles durant l'étape de distraction.

20 L'opérateur effectue ensuite l'ostéotomie en coupant partiellement l'os B en deux segments B1 et B2, cette étape pouvant être effectuée par exemple à main levée, à l'aide d'une scie oscillante, de la même façon qu'en chirurgie conventionnelle. La coupe peut également être réalisée en utilisant un guide de 25 coupe 6, tel que celui représenté sur la figure 5, et qui est fixé sur une embase. Ce guide de coupe 6 est connu de l'homme du métier et ne sera donc pas décrit en détail. Il est par exemple possible d'utiliser un guide coupe, tel que celui décrit dans le document WO 2014/090 831, de la Demanderesse. Le guide de coupe 6 comprend une fente 61, à l'intérieur de 30 laquelle peut être insérée la lame de scie. Ce guide de coupe est configuré de façon à guider la lame de scie et à empêcher que celle-ci ne pénètre trop profondément dans l'os et ne coupe celui-ci complètement en deux, puisque le but de l'ostéotomie est de conserver une charnière osseuse D entre les deux segments B1 et B2. Ce guide de coupe 6 est avantageusement muni de 35 moyens 62, tels que des orifices filetés et des vis qui permettent sa fixation au choix sur l'une ou l'autre des embases 51 ou 52.

3034004 14 Selon une variante préférentielle de réalisation de l'invention, le guide de coupe 6 peut être équipé d'une quatrième centrale inertielle 24. Ceci permet à l'opérateur d'être guidé pour régler l'orientation de la coupe. On notera que dans le cas où l'on utilise une troisième et/ou une 5 quatrième centrales inertielles, celles-ci doivent être étalonnées, comme décrit précédemment pour les deux autres centrales. Le guide de coupe 6 équipé de la quatrième centrale inertielle 24 est fixé soit sur la première embase 51 sur laquelle est fixée la première centrale inertielle 21, respectivement sur la seconde embase 52 sur laquelle est fixée la 10 deuxième centrale inertielle 22. Cette quatrième centrale inertielle peut être la même que la seconde centrale inertielle car elles ne sont pas utilisées en même temps. On peut donc réaliser l'ensemble des étapes avec seulement deux centrales inertielles indépendantes, ce qui permet notamment un gain de coût et un gain 15 d'encombrement. Par une étude statistique préalable, les angles de coupe de référence sur les plans frontal et sagittal ont été identifiés. Pour guider l'utilisateur à retrouver ces angles de référence, l'unité de calcul 1 détecte l'orientation dans l'espace de cette quatrième centrale inertielle 24. Le 20 programme de calcul comprend les instructions pour acquérir la matrice de passage du référentiel de la quatrième centrale inertielle 24, vers le référentiel de la première centrale inertielle 21 si le guide de coupe 6 est fixé sur la première embase 51 ou vers le référentiel de la deuxième centrale inertielle 22 si le guide de coupe 6 est fixé sur la deuxième embase 52.

25 Dans la mesure où l'on connaît la matrice de passage du référentiel de la centrale inertielle 22 ou 23 positionnée sur le support 3 vers le référentiel de la première centrale inertielle 21, l'unité de calcul 1 peut en déduire la matrice de passage du référentiel de la quatrième centrale inertielle vers le référentiel de la centrale inertielle 22 ou 23 positionnée sur le support 3.

30 L'unité de calcul 1 peut alors calculer l'orientation appropriée du guide de coupe 6 par rapport à la première centrale inertielle 21. Les résultats représentant l'écart entre l'orientation réelle du guide de coupe 6 et son orientation théorique afin d'obtenir la coupe souhaitée, sont alors affichés sur l'une des centrales inertielles, par exemple la quatrième centrale inertielle 24, 35 au moyen de l'afficheur prévu sur celle-ci.

3034004 15 Dans l'exemple représenté sur la figure 8D, cet affichage est réalisé à l'aide de diodes qui peuvent changer d'état (allumé ou éteint), clignoter ou changer de couleur, de façon à indiquer à l'opérateur la position de son guide de coupe 6, par rapport au plan frontal et au plan sagittal de l'os. L'opérateur n'a 5 alors plus qu'à déplacer le guide de coupe 6 jusqu'à ce qu'il obtienne l'orientation théorique souhaitée. Les angles du guide de coupe peuvent aussi être affichés sur l'écran 13 indépendant des centrales inertielles et connecté avec ou sans fil à l'unité de calcul 1.

10 Après avoir réalisé la coupe partielle de l'os entre le premier segment B1 et le second B2, l'opérateur effectue la distraction (écartement) des deux segments osseux. Pour ce faire, il utilise de préférence un distracteur 7, tel que celui représenté sur les figures 6 et 7. Un tel distracteur 7 peut par exemple être un distracteur 15 micrométrique, tel que celui décrit dans le document WO 2014/016 399 de la Demanderesse. Un tel distracteur 7 comprend deux parties coulissantes 71, 72, aptes à se déplacer l'une par rapport à l'autre, sous l'action de vis micrométriques 73. La partie 71 est fixée respectivement sur le premier 20 segment B1, par exemple préférentiellement sur la première embase 51, tandis que la deuxième partie 72 est fixée sur le deuxième segment B2, par exemple préférentiellement sur la deuxième embase 52. Le distracteur 7 permet un contrôle fin de l'ouverture et de la pente, et assure un maintien de la position des deux segments B1 et B2 l'un par 25 rapport à l'autre. Pendant la distraction des deux segments osseux, les deux centrales inertielles 21 et 22 se déplacent, en suivant le mouvement des segments osseux sur lesquels elles sont placées. Afin de guider l'utilisateur, pendant la distraction, le programme 30 de calcul acquiert en temps réel l'orientation de la première centrale inertielle 21 et de la deuxième centrale inertielle 22. Les mesures sont ensuite transmises à l'unité de calcul 1. Les valeurs des écarts entre les deux segments osseux B1 et B2 sont ensuite envoyées soit sur les afficheurs se trouvant sur les centrales inertielles 21 et 22, soit vers l'écran 13 de l'ordinateur.

35 A titre d'exemple, on peut voir que l'afficheur de la centrale inertielle 21 indique les écarts d'ouverture ("delta d'ouverture") sur une plage 3034004 16 allant par exemple de 6° à 15° (voir figure 8A). Egalement à titre d'exemple, l'afficheur de la centrale inertielle 22 indique les écarts de pente ("delta pente") et de rotation ("delta rotation), par exemple sur une plage allant de -3° à +3° . Toutes ces valeurs angulaires sont exprimées dans le référentiel anatomique de 5 l'os, déterminé grâce au positionnement du support 3 sur ce référentiel anatomique. La matrice de passage mesurée en temps réel entre les deux centrales inertielles associées à chaque segment osseux B1, B2 est exprimée dans le référentiel anatomique de l'os et on extrait les trois angles de rotation de cette matrice de passage, ce qui permet d'en déduire les écarts d'ouverture, de 10 pente et de rotation. L'affichage s'effectue par exemple à l'aide de diodes et la résolution est dans cet exemple de 1 degré. Toutefois, si l'afficheur est reporté sur l'écran d'une tablette ou d'un ordinateur, des valeurs plus précises peuvent être affichées, par exemple avec une résolution de 0,1 degré et sans contraintes 15 sur les plages d'affichage. L'opérateur va agir sur le distracteur 7, et donc en conséquence sur l'écartement entre les deux segments osseux B1 et B2, jusqu'à ce qu'il observe sur les écrans d'affichage les valeurs d'ouverture, de pente et de rotation souhaitées entre les deux segments osseux, ces valeurs ayant été calculées préalablement à 20 l'opération chirurgicale proprement dite. De préférence, l'opérateur souhaite appliquer uniquement une correction d'ouverture tout en minimisant les valeurs de pente et de rotation, (souvent, ces deux dernières valeurs sont proches de zéro). La valeur de correction d'ouverture est en général connue avant l'intervention grâce à des 25 mesures effectuées sur le patient, par exemple avec des radiographies du membre selon une ou plusieurs incidences, en utilisant par exemple le système d'imagerie EOS pour reconstruire une information 3D à partir de plusieurs radiographies (EOS Imaging, France). Une fois la distraction effectuée, il est possible d'utiliser un 30 implant standard, tel qu'une plaque, pour fixer l'un par rapport à l'autre les deux segments osseux B1 et B2. Il est toutefois possible d'utiliser un implant moins invasif avec un guide de fraisage associé, comme décrit dans le document WO 2014/016 399. Ce guide de fraisage est représenté sur la figure 7 et porte la référence 8.

35 Le guide de fraisage présente l'avantage de pouvoir être fixé sur une embase elle-même déjà fixée sur le segment osseux et qui porte une 3034004 17 centrale inertielle Après l'étape de fraisage et la fixation de l'implant d'ostéotomie dans l'orifice fraisé, il est possible de réaliser des mesures d'angles, grâce aux centrales inertielles et connaitre ainsi les valeurs angulaires finales réelles.

5 On notera que l'unité de calcul 1 du système de guidage conforme à l'invention peut également calculer la taille la plus appropriée d'implant à introduire entre les deux segments osseux. Pour ce faire, sur la base de l'orientation dans l'espace de la première centrale inertielle 21 et de la deuxième centrale inertielle 22, une fois la distraction effectuée, l'unité de calcul 1 10 reporte l'angle d'ouverture sur la géométrie osseuse du patient déterminée au moyen d'images pré-opératoires. Si cette géométrie n'est pas connue, des règles statistiques peuvent être utilisées pour le calcul de l'implant le plus approprié. L'unité de calcul 1 retourne ensuite l'information à l'opérateur par affichage, soit sur l'écran de l'ordinateur, soit sur l'affichage de la centrale 15 inertielle. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 8A, la première centrale inertielle 21 présente un affichage sous forme de diodes placées en regard des symboles S, M et L, qui correspondent aux tailles "petit", "moyen", "grand" (en anglais "Small", "Medium", "Large"). L'opérateur installe ensuite l'implant approprié entre les deux segments osseux, et ce, à l'aide du guide de 20 fraisage 8, également adapté à la dimension de l'implant. La figure 9 illustre un exemple de réalisation de l'affichage susceptible d'apparaître sur l'écran 13 de l'ordinateur 12. On peut y voir en haut, de gauche à droite, l'indication des écarts d'orientation, de pente et d'ouverture, et dans la partie basse, les symboles représentant l'implant à sélectionner.

25 Enfin, l'invention concerne également un procédé d'ostéotomie visant à couper partiellement un os en un premier segment B1 et un second segment B2, liés entre eux par une charnière osseuse D, et à les maintenir solidaires l'un de l'autre au moyen d'un implant d'ostéotomie. Ce procédé d'ostéotomie est mis en oeuvre de préférence à l'aide 30 du système de guidage précédemment décrit. Il comprend au moins certaines des étapes suivantes : - étalonnage des différentes centrales inertielles par fixation les unes aux autres de manière rigide afin d'acquérir les matrices de passage entre chacune de ces centrales inertielles, 35 - fixation de la première centrale inertielle 21 sur le futur premier segment d'os B1, par exemple à l'aide d'une première embase 51, 3034004 18 - fixation d'une autre centrale inertielle, dite deuxième centrale inertielle 22 ou troisième centrale inertielle 23 sur le support 3, - positionnement du support 3 sur l'os, de façon que le support 3 soit coïncidant avec un référentiel anatomique de l'os 5 - acquisition de la matrice de passage du référentiel de la centrale inertielle disposée sur le support 3 vers le référentiel de la première centrale inertielle 21, - positionnement de la deuxième centrale inertielle 22 sur le futur segment d'os B2, puis acquisition de la matrice de passage du référentiel de la 10 deuxième centrale inertielle 22 vers le référentiel de la première centrale inertielle 21, - réalisation de la coupe partielle de l'os B en deux segments, éventuellement à l'aide d'un guide de coupe 6 positionné sur l'une des embases 51, 52, ce guide de coupe 6 étant éventuellement muni d'une centrale inertielle, 15 par exemple une quatrième centrale inertielle 24, et dans ce cas, acquisition de la matrice de passage du référentiel de cette centrale inertielle vers le référentiel de la centrale inertielle portée par l'embase sur laquelle est fixée le guide de coupe, - distraction des deux segments d'os, par exemple à l'aide du 20 distracteur 7, - acquisition en temps réel de l'orientation de la première centrale inertielle 21 fixée sur le premier segment osseux et de la deuxième centrale 22 fixée sur le second segment osseux, avec des angles exprimés dans le référentiel anatomique de l'os, 25 - poursuite de la distraction des deux segments osseux, jusqu'à obtenir les écarts souhaités entre les deux segments, en termes d'ouverture, de pente et de rotation, et - positionnement d'un implant d'ostéotomie reliant entre eux les deux segments osseux B1 et B2, figeant ainsi leur orientation relative.

30 De façon optionnelle, ce procédé d'ostéotomie comprend également une étape supplémentaire consistant à utiliser le guide de fraisage 8 et l'implant d'ostéosynthèse sélectionné par l'unité de calcul 1.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Système de guidage pour ta mise en oeuvre d'une ostéotomie sur un os (B), cette ostéotomie permettant de couper partiellement ledit os (B) en un premier segment (B1) et un second segment (B2), liés entre eux par une charnière osseuse (D), ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend : - une unité de calcul (1) comprenant une mémoire (10) dans laquelle est enregistré un programme de calcul et une unité de traitement (11) adaptée pour exécuter Ledit programme de calcul, - un support (3) d'acquisition d'un référentiel anatomique, configuré pour pouvoir être positionné sur l'os (B) ou sur L'un des dits premier 10 (B1) ou second (B2) segments d'os, - au moins deux centrales inertielles (21, 22, 23, 24), à savoir une première centrale inertielle (21) configurée pour pouvoir être mise en place sur ledit premier segment d'os (B1), et au moins une autre centrale inertielle (22, 23), configurée pour pouvoir être mise en place au choix, soit sur le second 15 segment d'os (B2), soit sur ledit support (3), l'orientation relative dans l'espace desdites centrales inertielles (21, 22, 23, 24) étant détectable par ladite unité de calcul (1), - une unité d'affichage (13,20) sur laquelle sont représentés tes variations des angles de rotation de la matrice de passage entre lesdites au moins 20 deux centrales inertielles mises en place sur les segments d'os (B1) et (B2) et exprimées dans ledit référentiel anatomique, relativement à la position initiale desdites deux centrales inertielles avant l'ostéotomie.
2. 2. Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit programme de calcul comprend des instructions pour la mise en oeuvre 25 des étapes suivantes : - alors que les différentes centrales inertielles (21, 22, 23, 24) sont fixées les unes aux autres de manière rigide, l'étalonnage de ces centrales inertielles par l'acquisition des matrices de passage entre chacune d'entre elles, - alors que la première centrale inertielle (21) est fixée sur le 30 premier segment d'os (B1), que l'autre centrale inertielle (22, 23) est fixée sur ledit support (3), et que ce dernier est positionné sur le second segment (B2) dudit os, de façon à se trouver dans un référentiel anatomique de celui-ci, l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de la centrale inertielle (22, 3034004 20 23) positionnée sur le support (3) vers le référentiel de la première centrale inertielle (21), - alors que l'autre centrale inertielle (22, 23) est fixée sur le second segment d'os (B2), l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de 5 l'autre centrale inertielle (22, 23) vers te référentiel de ta première centrale inertielle (21), - après avoir réalisé une coupe partielle de l'os (B) entre le premier segment (B1) et te second segment (B2) et pendant la distraction des deux segments osseux, l'acquisition en temps réel de l'orientation de la première centrale inertielle (21) fixée sur le premier segment d'os (B1) et de l'autre centrale inertielle (22, 23), fixée sur te second segment d'os (B2), - l'affichage en temps réel par des moyens d'affichage (13, 20), des variations des angles de rotation de la matrice de passage entre lesdites au moins deux centrales inertielles disposées sur les deux segments osseux (B1, B2), exprimées dans ledit référentiel anatomique, relativement à la position initiale des deux centrales inertielles avant l'ostéotomie.
3. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites variations des angles de rotation de la matrice de passage entre lesdites au moins deux centrales inertielles sont exprimées en terme d'écart d'ouverture, 20 d'écart de pente et/ou d'écart de rotation.
4. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support (3) est une équerre.
5. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le référentiel anatomique acquis par ledit support (3) est 25 le plan sagittal de l'os (B).
6. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième centrale inertielle (23), configurée pour pouvoir être mise en place sur ledit support (3), la deuxième centrale inertielle (22) étant configurée pour pouvoir être mise en place 30 exclusivement sur te second segment d'os (B2) et en ce que ledit programme de calcul comprend des instructions pour ta mise en oeuvre des étapes suivantes : - alors que la première centrale inertielle (21) est fixée sur le premier segment d'os (B1), que ladite troisième centrale inertielle (23) est fixée sur ledit support (3), et que ce dernier est positionné sur le second segment (B2) 35 dudit os, de façon à se trouver dans un référentiel anatomique de celui-ci, 3034004 21 l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de la troisième centrale inertielle (23) vers le référentiel de la première centrale inertielle (21), - alors que la deuxième centrale inertielle (22) est fixée sur le second segment d'os (B2), l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de 5 ladite deuxième centrale inertielle (22) vers le référentiel de ta première centrale inertielle (21).
7. 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit programme de calcul comprend des instructions pour la mise en oeuvre de l'étape suivante : 10 - après avoir réalisé la distraction des deux segments osseux (B1, B2) et acquis l'orientation des deux centrales inertielles (21 ; 22,23) disposées sur chacun des deux segments osseux (B1, B2), la sélection d'un implant d'ostéosynthèse adapté et l'affichage sur des moyens d'affichage (13, 20) des données relatives à cet implant. 15
8. 8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une première embase (51) et/ou une seconde embase (52) qui comprennent des moyens de fixation sur le premier ou le second segment osseux (B1, B2) et des moyens de réception et de fixation (510, 520) d'au moins l'une desdites centrales inertielles (21,22).
9. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un guide de coupe (6), équipé d'une quatrième centrale inertielle (24), qui peut éventuellement être ta deuxième centrale inertielle (22) et en ce que ledit programme de calcul comprend des instructions pour la mise en oeuvre des étapes suivantes : - alors que ledit guide de coupe (6) est positionné sur la première embase (51) sur laquelle est fixée ta première centrale inertielle (21), respectivement sur ta seconde embase (52) sur laquelle est fixée l'autre centrale inertielle (22, 23), l'acquisition de la matrice de passage du référentiel de ladite quatrième centrale inertielle (24) vers te référentiel de la première centrale inertielle (21), respectivement vers le référentiel de l'autre centrale inertielle (22, 23), puis - l'acquisition en temps réel de l'orientation de la quatrième centrale inertielle (24) et de la première centrale inertielle (21), respectivement de l'autre centrale inertielle (22, 23) pendant le déplacement dudit guide de coupe (6) et l'affichage en temps réel sur les moyens d'affichage (13,20), de données relatives à l'orientation dudit guide de coupe (6). 3034004 22
10. 10.Système selon l'une des revendications 1 à 5, 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend exclusivement deux centrales inertielles (21, 22).
11. 11. Système selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que les moyens d'affichage sont l'écran (13) d'un ordinateur(12).
12. 12. Système selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens d'affichage (20) sont un écran ou des voyants lumineux placés sur lesdites centrales inertielles (21, 22, 23, 24). 10
13. 13. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'affichage sont des moyens d'émission de signaux sonores.
14. 14. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes centrales inertielles (21, 22, 23, 24) 15 communiquent avec l'unité de calcul (1) par une liaison avec fil ou de préférence sans fil, telle qu'une liaison du type radio fréquence, Bluetooth ou Wi-Fi.
15. 15. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes centrales inertielles (21, 22, 23, 24) sont à usage unique. 20
16. 16. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de calcul (1) est intégrée dans un ordinateur (12) ou une tablette.
17. 17. Système selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'unité de calcul (1) est intégrée dans l'une des centrales inertielles (21, 25 22, 23, 24).
18. 18. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une première embase (51) et/ou une seconde embase (52) qui comprennent des moyens de fixation sur te premier ou le second segment osseux (B1, B2) et des moyens de réception et de fixation 30 (510, 520) d'au moins l'une desdites centrales inertielles et au moins un guide de fraisage (8) apte à être fixé sur l'une desdites embases (51, 52).