WO1996002299A1 - Procede d'indexation de la position d'une zone du corps humain en vue d'une intervention sur une zone d'interet dite cible - Google Patents

Procede d'indexation de la position d'une zone du corps humain en vue d'une intervention sur une zone d'interet dite cible Download PDF

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WO1996002299A1
WO1996002299A1 PCT/FR1995/000940 FR9500940W WO9602299A1 WO 1996002299 A1 WO1996002299 A1 WO 1996002299A1 FR 9500940 W FR9500940 W FR 9500940W WO 9602299 A1 WO9602299 A1 WO 9602299A1
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WO
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frame
target
assembly
axis
support
Prior art date
Application number
PCT/FR1995/000940
Other languages
English (en)
Inventor
Martine Delannes
Louis Cauquil
Jacques Bonnet
Patrice Normand
Jean-François ROS
Original Assignee
Centre Claudius Regaud
Conception Aeronautique Du Sud-Ouest
Sarl Cauquil Et Fils
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre Claudius Regaud, Conception Aeronautique Du Sud-Ouest, Sarl Cauquil Et Fils filed Critical Centre Claudius Regaud
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam

Definitions

  • the invention relates to a method of indexing the position of an area of the human body for the purpose of a reproducible intervention or interventions on an area of interest known as the target of said area. It extends to a device specially designed for the implementation of this process.
  • This invention finds its application in indexing methods consisting of:
  • a preliminary identification phase to immobilize the area of the human body in a restraint system defining a frame of reference, said to be of origin, X, Y,
  • Such a technique is used in particular when brain irradiation is carried out under stereotaxic conditions.
  • irradiations in stereotaxic conditions deliver to most often benign brain tumors such as vascular malformations, a single dose of irradiation, identification and restraint being provided by a stereotaxic framework.
  • the inventors for their part, have developed a different technique using a system of non-invasive compression and tracking, which allows the irradiation to be divided into several successive daily treatments, and therefore to reduce the risk of late radiation damage to the normal brain, even if it only receives a dose that is incommensurate with that delivered at the level of the pathological target (Neurosurgery, 1990, 36, 167-175).
  • the main objective of the invention is to provide a method of indexing the position of the area of the human body allowing intervention from any point of the brain volume and the perfect reproducibility of this intervention throughout fractional treatment.
  • Another objective of the invention is to provide a device for supporting and positioning an area of the human body allowing very precise reproducible positioning.
  • Another object of the invention is to provide a support and positioning device making it possible to continuously move the area of the human body, during an intervention.
  • Another objective of the invention is to provide a device making it possible to permanently control the position of the target.
  • the invention relates to a method of indexing the position of an area of the human body for the purpose of intervention on an area of interest known as the target of said area, in which: a) in a prior phase tracking, the area of the human body is immobilized in a compression system defining a reference frame, said to be of origin, X, Y, Z, and the coordinates x, y, z of the target are determined in said reference frame of origin, b) and, in view of the intervention, the compression system is secured to a support and positions the latter so that the target, identified by its x, y, z coordinates in the original frame of reference, is in an appropriate position for the intervention.
  • this method is characterized in that a support is used which is able to pivot around at least one horizontal axis of rotation and b):
  • the target and the support are relatively positioned so that, in the position of the target suitable for the intervention, each axis of rotation passes through said target,
  • Such a method can be used for various types of intervention such as a stereotaxic biopsy, in order to allow the intervention at an optimal incidence.
  • this method leads, by providing treatment sessions during which the target is presented according to different incidences, to significantly reduce the radiation dose received by the normal brain parenchyma.
  • the position of the support is modified by rotation of the latter around two horizontal and orthogonal axes.
  • this position is advantageously continuously modified by rotation around one of the axes of rotation.
  • the invention extends to a device for supporting and positioning an area of the human body maintained in a compression system defining a reference frame of origin X, Y, Z for intervention in an area of interest , called target, of said zone, identified by coordinates x, y, z in the original reference system, characterized in that it comprises: - means for maintaining the containment system of the zone of the human body,
  • a first mobile assembly carrying the means for holding the containment system, said assembly being able to allow said means for maintaining in translation to be displaced along three axes parallel to the axes of the original reference frame, and comprising members for blocking these means keeping in a preselected position,
  • a second assembly arranged to be fixed on a treatment table, carrying the first mobile assembly, and adapted to allow said mobile assembly to pivot around at least one horizontal axis parallel to one of the axes of the original reference frame, rotational drive means adapted to rotate the movable assembly relative to the second assembly.
  • such a device makes it possible to position the target very precisely and reproducibly, and with various incidences, for the purpose of an intervention.
  • the second set comprises two frames: a fixed lower frame capable of being fixed on a treatment table, and a second, upper frame, carried by the lower frame:. said frames being connected so that the upper frame can pivot around at least one horizontal axis parallel to one of the axes of the original reference frame, relative to the lower frame,
  • the upper frame carrying the first mobile assembly and being adapted to allow the latter to pivot about at least one horizontal axis orthogonal to the pivot axis of said upper frame.
  • the rotary drive means then comprise separate means for respective drive of the movable assembly relative to the upper frame, and of said upper frame relative to the lower frame.
  • such a device can advantageously be mounted on a treatment table such as for example an isocentric table that can pivot about a vertical axis, which increases all the more the range of possibilities concerning the incidences of irradiation.
  • the lower and upper frames have the form of cradles comprising concave guide surfaces centered on a horizontal axis, the upper frame and the movable assembly comprising guide members capable of cooperating with said surfaces guide.
  • the guide surfaces of the lower and upper frames consist, for each of said frames, of curved rails, the corresponding guide members of the upper frame and of the movable assembly being made up of sliding slides. conjugate forms of said rails.
  • the means for driving the upper and lower frames in rotation advantageously comprise, for each of said frames, a motor associated with a worm, and a transmission member. connecting one of the sliders to the worm and made in two parts respectively integral with said slider and worm, capable of undergoing a relative vertical movement during the pivoting of the frame.
  • the swivels can thus be easily controlled from a central unit comprising a control console, and designed to ensure absolute safety for the patient.
  • the movable assembly consists of four elements: a first element arranged to be mounted on the second assembly so as to be able to pivot relative to the latter, a second element movable in translation along a horizontal axis relative to the first element, a third element movable in translation along a horizontal axis orthogonal to the axis of movement of the second element, and a fourth element carrying the holding means, mounted movable in translation along a vertical axis, relative to the third element.
  • the relative movements of the various elements which are carried out before the intervention so as to bring the target into its position suitable for the intervention, can be carried out manually by the operator or automated in order to minimize the possibility of adjustment error .
  • the support and positioning device comprises:
  • a removable interface carrying a needle capable of being mounted on the means for holding the compression system so that said needle extends in the axis of the isocenter of this device
  • a system for initializing the position of this device comprising:. a base provided with at least one central orifice, capable of being fixed on the head of the generator,
  • a needle holder capable of being secured to the plate and provided with a needle arranged to extend vertically in the axis of said plate so that the point of said needle coincides with
  • This interface and this initialization system make it possible to periodically check the perfect coincidence of the isocentres of the generator and of the support and positioning device by a mechanical visual check called "point to point”.
  • FIG. 1 is a block diagram of a device according to the invention.
  • FIG. 2 is a general flow diagram of the operation of this device
  • FIG. 3 is a perspective view of this device
  • FIG. 4 is a perspective view of the lower cradle of this device
  • FIG. 5 is a perspective view of the upper cradle
  • FIG. 6 is a perspective view of the translation carrier assembly
  • FIG. 7 is a perspective view of the longitudinal translation carriage
  • FIG. 8 is a perspective view of the transverse translation carriage
  • FIG. 9 is a perspective view of the vertical translation carriage
  • FIG. 10 is a front view of this vertical translation carriage
  • FIG. 11 is a front view of another vertical translation carriage of higher height
  • FIG. 12 is a cross section through a vertical plane A of the translation carrier assembly
  • FIG. 13 is a cross-section through a vertical plane B of the vertical translation carriage
  • FIG. 14 is a perspective view of a system for initializing the position of the support and positioning device according to the invention.
  • FIG. 15 is a partial perspective view of this initialization system equipped with a member for controlling the rotation geometry of a generator
  • Figure 16 is a schematic view of a treatment room equipped with device according to the invention.
  • the device according to the invention shown in the figures is particularly intended for use in radiosurgery for carrying out therapeutic cerebral irradiation under stereotaxic conditions.
  • This device has the double aim of allowing, on the one hand, a daily fractional prescription respecting each time the constraints of geometric precision and, on the other hand, kinetic irradiation of any point of the cerebral volume with the minimum of interposition of material likely to degrade the distribution of doses.
  • Such a device is intended to be used with any invasive or non-invasive restraint system defining a frame of reference X, Y, Z in which, during a prior locating phase, the coordinates x, y, z of the center of target.
  • this device comprises, firstly, a calculation unit 1 comprising means 2 for memorizing initial data constituted in particular for each patient, of the identification of the latter, of the coordinates of the target to be treated in the repository of the restraint system, ...
  • This device further comprises a control console 3 connected to the calculation unit 1 in order to deliver data corresponding to the physical parameters of the irradiation to the latter.
  • the purpose of such data is in particular to make it possible to control the motors causing the assembly to pivot.
  • the device also comprises, connected to the central unit 1, interface means 4 for controlling the two electric stepping motors 17, 30 intended to ensure the rotation of the support each around one of the horizontal axes of the frame of reference. . As for rotation around the third vertical axis, it is possibly ensured by rotating the treatment table.
  • FIG. 2 in the form of a general flow diagram, the operation of such a device is as follows.
  • the calculation unit 1 commands a reset of the rotary movement means 17, 30. This reset can correspond advantageously to cancel all the inclinations.
  • the physical parameters of the irradiation are delivered to the central unit 1. It should be noted that it is possible to memorize from the console 3, a sequence of parameters corresponding for example to several sessions of successive processing, the calculation unit 1 then being programmed to successively read the data series. The central unit 1 is programmed to then carry out a check of the compatibility between them of the different irradiation parameters aimed in particular at avoiding unfavorable treatments. A negative control causes the session to stop, materialized by any audible and / or visual alarm. Otherwise, the central unit 1 delivers control signals to the interface 4 for controlling the stepping motors 17, 30 in order to tilt the support in accordance with the parameters.
  • the support means of the containment system, according to the invention, shown in Figure 3 are adapted to be mounted cantilevered in the extension of a conventional treatment table, preferably isocentric so as to allow to rotate the target around a vertical axis.
  • these support means make it possible to carry out a therapeutic treatment by means of a generator conventionally describing a circular trajectory around the treatment table.
  • the support means are in the example designed to be used with a restraint system of the invasive type consisting of an annular frame 9 on which are identified, in a prior phase, the coordinates of the target.
  • These support means shown as a whole in Figure 3 are composed of six elements arranged so as to be able to move relative to each other, either in translation or in rotation.
  • the first of these elements consists of a lower cradle 10 intended to be secured in a cantilever in the extension of the treatment table.
  • This lower cradle 10 comprises a rectangular tubular frame 11, one of the sides of which is lined with a lower cross member 12 parallel to said side and extending beneath it.
  • This side of the frame 11 is intended to constitute the bearing face of the lower cradle 10 against the end face of the treatment table, and the connection of said side with the adjacent sides is reinforced. 1 1 by means of brackets 13.
  • two plates such as 14 pierced with an orifice are secured to the frame 11 and to the cross member 12 and adapted to allow the lower cradle 10 to be fixed against the treatment table using any means such as bolts. It should be noted that this method of attachment makes it possible to secure the lower cradle 10 in a removable manner and therefore authorizes the use of the treatment room for other types of therapeutic care.
  • the lower cradle 10 further comprises two spaced curved rails 15, 16, parallel to the fixing side on the treatment table, and oriented with their concavity upwards. These two rails 15, 16 have the same curvature centered on a horizontal axis.
  • Each of these rails 15, 16 has a square section at its connection section on the tubular frame 11.
  • one of the rails 15 has a semi-octagonal section in its middle portion, and approximately on the three- quarters of its length.
  • the other rail 16 has, in turn, a T-shaped section also in its middle portion and over about three-quarters of its length.
  • this lower cradle 10 comprises a stepping motor 17 associated with a ball screw 18, said motor assembly 17 / screw 18 being mounted on two tabs such as 19 secured to the cross member 12 and arranged so that the axis of rotation is parallel to said cross member, and extends below the latter.
  • the ball screw 18 drives in translation, during its rotation, a transmission member 18a forming a slide.
  • the second element consists of an upper cradle 20 intended to be carried by the lower cradle 10 so as to be able to pivot relative to said lower cradle, around an axis coinciding with the axis of the curved rails 15, 16.
  • This upper cradle 20 is presented under the shape of a rectangular frame comprising two tubular crosspieces 21, 22 of square section, provided towards each of their ends with oblique tabs such as 23, on which the ends of two parallel rails 24 are joined.
  • these rails 24, 25 are curved and oriented with their concavity upwards, and have the same curvature centered on a horizontal axis orthogonal to the pivot axis of said upper cradle.
  • one of these rails 24 has a semi-octagonal section, similar to that of the rail 15 of the lower cradle 10, while the other rail 25 has a T-section similar to that of the second rail 16 of said lower cradle.
  • This upper cradle further comprises two longitudinally curved slides 26, 27, each carried by one of the crosspieces 21, 22 and adapted to cooperate with the curved rails 15, 16 of the lower cradle 10. These slides 26, 27 are arranged for s 'extend to the right of a median portion of the sleepers 21, 22, in a lower plane relative to the underside of said sleepers.
  • One of said slides 26 has a semi-octagonal section combined with that of the rail 15 of the lower cradle 10.
  • the other slide 27 has a rectangular useful section of width greater than that of the rail 16 of the lower cradle 10 able to avoid any lateral friction between said slider and rail, and of height combined with that of the core of said rail capable of producing a connection therewith without vertical play.
  • This connecting element 28 is carried by a cross members 21 so as to be offset laterally outward with respect to said cross member. It consists of a slide provided with an oblong slot 29 with a vertical axis capable of accommodating the ball screw 18 while allowing a vertical clearance relative to the latter during the pivoting of the upper cradle 20, said slide being adapted to cooperate with the slide of the transmission member 18a.
  • the upper cradle 20 carries a stepping motor 30 associated with a ball screw 31, said assembly being mounted on two legs such as 32 each secured in the extension of one of the crosspieces 21, 22, and arranged so that the ball screw 31 extends horizontally, parallel to one of the rails 24.
  • the ball screw 31 carries a transmission member 33 arranged to be driven in translation during the rotation of said screw, said member being secured to this screw by means of a pivot with horizontal axis, and forming a slide housing bearings.
  • the third element 34 consists of a translation carrier assembly intended to be carried by the upper cradle 20 so as to be able to pivot relatively to said upper cradle, around an axis coinciding with the axis of the curved rails 24, 25.
  • This translation carrier assembly 34 is in the form of a rectangular frame whose cross members are made of rectangular profiles of small thickness relative to their width.
  • each of the longitudinal crosspieces 35, 36 carries a slide 37, 38 longitudinally curved, arranged on the underside of said crosspieces, and adapted to cooperate with one of the curved rails 24, 25 of the upper cradle 20.
  • These slides 37, 38 are, moreover, arranged to extend in line with a median portion of the crosspieces 35, 36, of width greater than the current width of said crosspieces, and are offset laterally outward relative to the axis of the latter.
  • One of said slides 37 has a semi-octagonal section combined with that of the rail 24 of the upper cradle 20.
  • the other slide 38 has a rectangular useful section capable of housing the rail 25 of the upper cradle, and adapted to avoid any friction lateral with said rail, and make a connection without vertical play with the latter.
  • This translation carrier assembly 34 further comprises an element 39 for connection with the transmission member 33 of the upper cradle 20.
  • This connecting element 39 is carried by one of the longitudinal crosspieces 35 so as to be offset laterally outward relative to the slide 37. It consists of a slide capable of being housed in the slide of the transmission member 33 of the upper cradle 20, with freedom of vertical movement inside said slide.
  • the translation carrier assembly
  • one of the crosspieces 36 comprises a rib 42 of semi-hexagonal shape projecting from said crosspiece and extending parallel to the lumen 41, on the internal side of the frame.
  • the fourth element consists of a longitudinal translation carriage 43 intended to be carried by the translation carrier assembly 34 so as to be able to move longitudinally relative to the crosspieces 35, 36.
  • This carriage 43 is in the form of a frame comprising two lateral crosspieces 44, 45 composed of angles adapted to come to rest on the crosspieces 35, 36 of the translation carrier assembly 34.
  • Each of these side rails is equipped with a quick-release lever 46, 47, the rod 47a of which is adapted to penetrate into the lumen 40, 41 of the corresponding cross-member 35, 36 of the translation carrier assembly 34, said rod being provided, towards its end, a removable pin 47b capable of blocking the carriage 43 in the active position of the levers.
  • one of the lateral crosspieces 44 is provided with a longitudinal groove 48 formed on the underside of said crosspiece and adapted to accommodate the rib 42 of the translation carrier assembly 34.
  • the longitudinal translation carriage 43 further comprises a front crosspiece 49 in the front face of which is formed an axial longitudinal groove 50 having a section in the form of a dovetail.
  • the bottom of this groove 50 is pierced with an axial longitudinal slot 51 of length substantially equivalent to the distance separating the lateral crosspieces 44, 45.
  • the fifth element consists of a transverse translation carriage 52 intended to be carried by the longitudinal translation carriage 43 so as to be able to move longitudinally relative to the front crosspiece 49 of this carriage 43.
  • This transverse translation carriage 52 has the front shape of a U, the core of which consists of a cross member 53 of length combined with that of the front cross member 49 of the longitudinal translation carriage 43.
  • This cross-member 53 has a rear face provided with a longitudinal tenon 54 in the form of a dovetail adapted to be housed in the groove 50 of the front cross-member 49 of the carriage 43.
  • the transverse translation carriage 52 includes a quick-release handle 55, the rod of which is screwed into a blind bore (not shown) formed in the central region of the post 54.
  • This handle 55 is intended to be placed on the side of the rear face of the front cross member 49 of the carriage 43 so that the rod passes through the light 51 and comes to block in translation the transverse translation carriage 52.
  • the vertical branches such as 56 of the U formed by the transverse translation carriage 52 have a low height relative to the length of the cross member 53.
  • Each of these branches is equipped with a quick-release lever 57, 58 whose rod is housed in a horizontal bore formed in said branches, so as to protrude at the front of said carriage.
  • Each of the branches 56 also has, laterally, a vertical edge in the form of a dihedral 59, the edge of which constitutes the lateral edge of the said branches.
  • the transverse translation carriage 52 comprises an axial horizontal tab 60 projecting relative to the front face of the cross-member 53.
  • This tab 60 is pierced with a tapped bore capable of accommodating the threaded end of an adjustment screw. end 61 extending vertically under said tab.
  • the last element consists of a vertical translation carriage 62 intended to be carried by the transverse translation carriage 52 so as to be able to move vertically relative to said transverse translation carriage.
  • This vertical translation carriage 62 has the front shape of a U with dimensions similar to those of the transverse translation carriage 52.
  • the core of this U consists of a cross-member 63 in the form of a flat section, and comprising, in its central zone, a tab 64 projecting forward relative to said cross-member so as to come overlap with the leg 60 of the transverse translation carriage 52.
  • This leg 64 therefore comes to rest on the end of the fine adjustment screw 61, and constitutes the support zone for transmitting the vertical displacements controlled by means of this adjusting screw 61.
  • Each of the branches 65 of this U has a vertical light 66 capable of accommodating the end of the rods of the quick-release handles 57, 58, so as to allow the relative locking in translation of the two carriages 52, 62.
  • the length of these lights 66 is combined of the stroke of the fine adjustment screw 61.
  • Each of the branches 65 further comprises, as shown in FIG. 13, a vertical stud 67 projecting laterally with respect to the rear face of the said branches, and of a shape adapted to form a relative guide slide of the carriages 52, 62.
  • the device according to the invention can be equipped with a range of vertical translation carriages 62, the height of the branches 65 varies from one carriage to another, allowing presetting the height of the restraint system.
  • the above device is also provided with either conventional measurement systems, such as verniers, or with linear position systems of the precision potentiometer type (not shown) making it possible to determine the relative position of the various elements.
  • it is designed to be associated with a removable interface capable of being mounted inside clamps 68, and defining the geometric position of the intersection of the two axes of rotation. Such an interface is used in a preliminary phase in order to make the point corresponding to the intersection of the axes of rotation coincide with the isocenter of the generator.
  • this support and positioning device is advantageously coupled with a system for initializing its position as shown in FIG. 14, making it possible in particular to perform a periodic mechanical visual check called "tip to point" .
  • This initialization system is intended to be fixed under the generator head in the axis of the latter, and has dimensions defined as a function of the type of generator and specifically of the coordinates of the isocentre of the latter.
  • This initialization system comprises a base 69 consisting of an openwork disc 70, in particular having a circular central orifice 71, and an annular ring 72 extending around the periphery of said disc.
  • This ring 72 has, in addition, four holes such as 73 positioned so as to come opposite threaded bores formed in the front face of the generator head, so as to allow the fixing of the initialization system by means of screws .
  • This initialization system also comprises a circular lower plate 74 connected to the base 69 by four vertical columns such as 75 of length as a function of the isocenter of the generator.
  • This plate 74 comprises a notch 76 having the shape of a V delimited by two radial edges, the apex of which is formed by a circular circular opening 77, formed in said plate.
  • this initialization system makes it possible to visually check the perfect coincidence between the isocentres of the generator and of the positioning and support device.
  • a needle holder 78 having longitudinally the shape of an inverted U, the wings of which are extended by two horizontal bases such as 79 capable of being secured to the plate 74 on either side. of the notch 76, and comprising a needle 80 extending under the core of said needle holder in the axis of the initialization system, and the point of which is at the isocenter of the generator.
  • This initialization system allows a visual control using, as indicated above, an interface 81 shown in FIG. 14 and also provided with a needle 82, mounted inside the flanges of tightening 68.
  • Such a control can also be carried out by means of a radio film or a photographic film positioned very precisely on the plate 74 by perforating this film with two orifices marked in position and having a perfectly defined center distance, and in endowing said plate with two pins arranged with a center distance and identical identification.
  • the control then consists in impressing the film, then after development, in repositioning it on the plate 74, in mounting on this plate 74, in a similar manner to the mounting of the needle holder 78, a needle holder designed so that said needle is located to the theoretical isocentre of the generator, and to mark the film by means of this needle.
  • the initialization system also makes it possible to control the rotation geometry of the generator (circularity and concentricity).
  • a support 83 with an axis 84 shown in FIG. 15, designed so that the axis 82 extends horizontally, coaxially with the axis of rotation of the generator passing through the isocenter. of the last.
  • FIG. 16 schematically represents a surgical room equipped in accordance with the invention, on which the generator does not appear and comprising:
  • this surgical table 85 is advantageously equipped with electromagnetic suction cups (not shown) making it possible to immobilize the horizontal translations of the latter and thus remove any play,
  • the support and positioning device 86 according to the invention arranged in a cantilever fashion in the extension of the surgical table 85,
  • a space location system 87 such as, for example, that marketed by the company PIXSYS under the name "FLASHPOINT"
  • a station 88 for interfacing with the general control system, the location system 87, the electromagnetic lock system, the motors 17, 30 of the support and positioning device and the linear position systems, - a control monitor 89.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'indexation de la position d'une zone du corps humain en vue d'une intervention sur une zone d'intérêt dite cible de ladite zone, dans lequel, dans une phase préalable de repérage, on immobilise la zone du corps humain dans un système de contention (9), et on détermine les coordonnées x, y, z de la cible, et, en vue de l'intervention, on solidarise le système de contention (9) sur un support et on positionne ce dernier de façon que la cible soit dans une position appropriée pour l'intervention. Selon l'invention, on utilise un support apte à pouvoir pivoter autour d'au moins un axe de rotation horizontal, on positionne relativement la cible et le support de façon que, dans la position de la cible appropriée pour l'intervention, chaque axe de rotation passe par ladie cible, et on modifie la position du support par rotation de ce dernier autour d'au moins un axe de rotation.

Description

PROCEDE D'INDEXATION DE LA POSITION D'UNE ZONE DU CORPS HUMAIN EN VUE D'UNE INTERVENTION SUR UNE ZONE D'INTERET DITE CIBLE
L'invention concerne un procédé d'indexation de la position d'une zone du corps humain en vue d'une intervention ou d'interventions successives reproductibles sur une zone d'intérêt dite cible de ladite zone. Elle s'étend à un dispositif spécialement conçu pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Cette invention trouve son application dans les procédés d'indexation consistant :
. dans une phase préalable de repérage, a immobiliser la zone du corps humain dans un système de contention définissant un référentiel, dit d'origine, X, Y,
Z, et à déterminer les coordonnées x, y, z de la cible dans ce référentiel d'origine,
. et, en vue de l'intervention, à solidariser le système de contention sur un support, et à positionner ce dernier de façon que la cible, repérée par ses coordonnées x, y, z dans le référentiel d'origine, soit dans une position appropriée pour l'intervention.
Une telle technique est notamment utilisée lorsque l'on procède à une irradiation cérébrale en conditions stéréotaxiques.
La plupart des irradiations en conditions stéréotaxiques délivrent à des tumeurs cérébrales le plus souvent bénignes telles que des malformations vasculaires, une dose unique d'irradiation, le repérage et la contention étant assurés par un cadre stéréotaxique.
L'inconvénient majeur de ce traitement en dose unique réside dans le fait qu'il n'est pas dénué de risques pour les tissus sains dont l' irradiation parasite est inévitable et ce, de façon d'autant plus importante que la taille des champs augmente.
Les inventeurs ont, quant à eux, mis au point une technique différente utilisant un système de contention et de repérage non invasif, qui permet de fractionner l'irradiation en plusieurs traitements quotidiens successifs, et donc de diminuer les risques de radio-lésions tardives au niveau du cerveau normal même s'il ne reçoit qu'une dose sans commune mesure avec celle délivrée au niveau de la cible pathologique (Neurochirurgie, 1990, 36, 167-175).
Bien que cette technique conduise sans conteste d'ores et déjà à des résultats satisfaisants, il est apparu aux inventeurs qu'elle était perfectible.
Aussi, l'objectif principal de l'invention est de fournir un procédé d'indexation de la position de la zone du corps humain permettant une intervention à partir de tout point du volume cérébral et la parfaite reproductibilite de cette intervention tout au long d'un traitement fractionné.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif de soutien et de positionnement d'une zone du corps humain permettant une mise en place reproductible très précise.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif de soutien et de positionnement permettant de déplacer en continu la zone du corps humain, en cours d'intervention. Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif permettant de contrôler en permanence la position de la cible.
A cet effet, l'invention vise un procédé d'indexation de la position d'une zone du corps humain en vue d'une intervention sur une zone d'intérêt dite cible de ladite zone, dans lequel : a) dans une phase préalable de repérage, on immobilise la zone du corps humain dans un système de contention définissant un référentiel, dit d'origine, X, Y, Z, et on détermine les coordonnées x, y, z de la cible dans ledit référentiel d'origine, b) et, en vue de l'intervention, on solidarise le système de contention sur un support et on positionne ce dernier de façon que la cible, repérée par ses coordonnées x, y, z dans le référentiel d'origine, soit dans une position appropriée pour l'intervention.
Selon l'invention, ce procédé se caractérise en ce que on utilise un support apte à pouvoir pivoter autour d'au moins un axe de rotation horizontal et b) :
- on positionne relativement la cible et le support de façon que, dans la position de la cible appropriée pour l'intervention, chaque axe de rotation passe par ladite cible,
- et on modifie la position du support par rotation de ce dernier autour d'au moins un axe de rotation. Un tel procédé permet donc, une fois la phase préalable de repérage effectuée de façon classique, de présenter la cible avec une incidence variable par rapport au référentiel d'origine, sans toutefois modifier la position de cette cible. En effet, il consiste, préalablement à l'intervention, à positionner relativement la cible et le support de façon que la position de cette cible reste inchangée lors des pivotements ultérieurs du support.
Un tel procédé peut être utilisé pour divers types d'intervention telles qu'une biopsie stéréotaxique, en vue de permettre l'intervention selon une incidence optimale.
Toutefois, son application essentielle réside dans la radiochirurgie où il permet l'irradiation cinétique de tout point de volume cérébral, tout en délivrant l'essentiel de l'irradiation dans un volume cible strictement limité à l'anomalie pathologique.
De ce fait, ce procédé conduit, en prévoyant des séances de traitement au cours desquelles la cible est présentée selon des incidences différentes, de diminuer de façon notable la dose d'irradiation reçue par le parenchyme cérébral normal.
Selon un mode de réalisation préférentiel visant à accroître le nombre d'incidences sous lesquelles peut être présentée la cible, on modifie la position du support par rotation de ce dernier autour de deux axes horizontaux et orthogonaux. De plus, on modifie avantageusement cette position en continu par rotation autour d'un des axes de rotation.
L'invention s'étend à un dispositif de soutien et de positionnement d'une zone du corps humain maintenue dans un système de contention définissant un référentiel d'origine X, Y, Z en vue d'une intervention sur une zone d'intérêt, dite cible, de ladite zone, repérée par des coordonnées x, y, z dans le référentiel d'origine, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de maintien du système de contention de la zone du corps humain,
- un premier ensemble mobile portant les moyens de maintien du système de contention, ledit ensemble étant apte à permettre de déplacer lesdits moyens de maintien en translation selon trois axes parallèles aux axes du référentiel d'origine, et comportant des organes de blocage de ces moyens de maintien dans une position présélectionnée,
- un deuxième ensemble agencé pour être fixé sur une table de traitement, portant le premier ensemble mobile, et adapté pour permettre audit ensemble mobile de pivoter autour d'au moins un axe horizontal parallèle à l'un des axes du référentiel d'origine, des moyens d'entraînement en rotation aptes à faire pivoter l'ensemble mobile relativement au deuxième ensemble.
Tel qu'on le comprendra mieux plus loin, un tel dispositif permet de positionner de façon très précise et reproductible, et avec des incidences diverses, la cible en vue d'une intervention.
Afin de permettre de multiplier au maximum l'éventail des possibilités concernant les incidences selon lesquelles peut être présentée la cible : - le deuxième ensemble comporte deux bâtis : un bâti inférieur fixe apte à être fixé sur une table de traitement, et un deuxième bâti, supérieur, porté par le bâti inférieur : . lesdits bâtis étant reliés de façon que le bâti supérieur puisse pivoter autour d'au moins un axe horizontal parallèle à l'un des axes du référentiel d'origine, relativement au bâti inférieur,
. le bâti supérieur portant le premier ensemble mobile et étant adapté pour permettre à ce dernier de pivoter autour d'au moins un axe horizontal orthogonal à l'axe de pivotement dudit bâti supérieur.
De plus, les moyens d'entraînement en rotation comprennent alors des moyens distincts d'entraînement respectif de l'ensemble mobile relativement au bâti supérieur, et dudit bâti supérieur relativement au bâti inférieur.
En outre, un tel dispositif peut être avantageusement monté sur une table de traitement telle que par exemple une table isocentrique pouvant pivoter autour d'un axe vertical, ce qui accroît d'autant l'éventail des possibilités concernant les incidences d'irradiation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les bâtis inférieur et supérieur présentent la forme de berceaux comportant des surfaces de guidage concaves centrées sur un axe horizontal, le bâti supérieur et l'ensemble mobile comportant des organes de guidage aptes à coopérer avec lesdites surfaces de guidage.
En outre, selon un mode de réalisation préférentiel, les surfaces de guidage des bâtis inférieur et supérieur consistent, pour chacun desdits bâtis, en des rails courbes, les organes de guidage correspondants du bâti supérieur et de l'ensemble mobile étant constitués de coulisseaux de formes conjuguées desdits rails. Les moyens d'entraînement en rotation des bâtis supérieur et inférieur comprennent, quant à eux, avantageusement, pour chacun desdits bâtis, un moteur associé à une vis sans fin, et un organe de transmission reliant un des coulisseaux à la vis sans fin et réalisé en deux parties solidaires respectivement desdits coulisseau et vis sans fin, aptes à subir un débattement vertical relatif lors du pivotement du bâti. Les pivotements peuvent ainsi être facilement pilotés à partir d'une unité centrale comportant un pupitre de commande, et conçue pour assurer une sécurité absolue au patient.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble mobile se compose de quatre éléments : un premier élément agencé pour être monté sur le deuxième ensemble de façon à pouvoir pivoter relativement à ce dernier, un deuxième élément mobile en translation selon un axe horizontal par rapport au premier élément, un troisième élément mobile en translation selon un axe horizontal orthogonal à l'axe de déplacement du deuxième élément, et un quatrième élément portant les moyens de maintien, monté mobile en translation selon un axe vertical, par rapport au troisième élément. Les déplacements relatifs des différents éléments qui sont réalisés avant l'intervention de façon à amener la cible dans sa position appropriée pour l'intervention, peuvent être effectués manuellement par l'opérateur ou automatisés afin de réduire au minimum la possibilité d'erreur de réglage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de soutien et de positionnement comporte :
- une interface amovible portant une aiguille apte à être montée sur les moyens de maintien du système de contention de façon que ladite aiguille s'étende dans l'axe de l' isocentre de ce dispositif,
- et un système d'initialisation de la position de ce dispositif comportant : . une embase dotée d'au moins un orifice central, apte à être fixée sur la tête du générateur,
. une platine dotée d'un orifice central reliée à l'embase par des colonnes de longueurs déterminées en fonction des coordonnées de l' isocentre du générateur,
. un porte-aiguille apte à être solidarisé sur la platine et doté d'une aiguille agencée pour s'étendre verticalement dans l'axe de ladite platine de façon que la pointe de ladite aiguille coïncide avec
1' isocentre du générateur.
Cette interface et ce système d'initialisation permettent de vérifier périodiquement la parfaite coïncidence des isocentres du générateur et du dispositif de soutien et de positionnement par un contrôle visuel mécanique dit "pointe à pointe".
De plus, tel qu'on le comprendra mieux plus loin, un tel système d'initialisation permet de réaliser d'autres types de contrôle et notamment de contrôler la géométrie de rotation du générateur (circularité et concentricité) .
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description : - la figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 2 est un logigramme général de fonctionnement de ce dispositif,
- la figure 3 est une vue en perspective de ce dispositif,
- la figure 4 est une vue en perspective du berceau inférieur de ce dispositif,
- la figure 5 est une vue en perspective du berceau supérieur, - la figure 6 est une vue en perspective de l'ensemble porte-translations,
- la figure 7 est une vue en perspective du chariot de translation longitudinale, - la figure 8 est une vue en perspective du chariot de translation transversale,
- la figure 9 est une vue en perspective du chariot de translation verticale, - la figure 10 est une vue frontale de ce chariot de translation verticale,
- la figure 11 est une vue frontale d'un autre chariot de translation verticale de hauteur supérieure, - la figure 12 est une coupe transversale par un plan vertical A de l'ensemble porte-translations,
- la figure 13 est une coupe, transversale par un plan vertical B du chariot de translation verticale,
- la figure 14 est une vue en perspective d'un système d'initialisation de la position du dispositif de soutien et de positionnement conforme à l'invention,
- la figure 15 est une vue en perspective partielle de ce système d'initialisation équipé d'un organe de contrôle de la géométrie de rotation d'un générateur, - et la figure 16 est une vue schématique d'une salle de traitement équipée du dispositif selon 1 ' invention.
Le dispositif selon l'invention représenté aux figures est particulièrement destiné à être utilisé en radiochirurgie pour la réalisation d'une irradiation cérébrale thérapeutique en conditions stéréotaxiques. Ce dispositif a pour double but de permettre, d'une part, une prescription fractionnée quotidienne respectant chaque fois les contraintes de précision géométrique et, d'autre part, une irradiation cinétique de tout point du volume cérébral avec le minimum d'interposition de matériel susceptible de dégrader la distribution des doses.
Un tel dispositif est destiné à être utilisé avec tout système de contention invasif ou non invasif définissant un référentiel X, Y, Z dans lequel, lors d'une phase préalable de repérage, ont été déterminées les coordonnées x, y, z du centre de la cible.
De façon fonctionnelle et tel que représenté sous forme synoptique à la figure 1 , ce dispositif comprend, en premier lieu, une unité de calcul 1 comportant des moyens 2 de mémorisation de données initiales constituées notamment pour chaque patient, de l'identification de ce dernier, des coordonnées de la cible à traiter dans le référentiel du système de contention, ...
Ce dispositif comprend, en outre, un pupitre de commande 3 connecté a l'unité de calcul 1 en vue de délivrer vers cette dernière des données correspondant aux paramètres physiques de l'irradiation. De telles données ont notamment pour but de permettre de piloter les moteurs faisant pivoter l'ensemble.
Le dispositif comprend, par ailleurs, connectés à l'unité centrale 1, des moyens d'interface 4 de commande des deux moteurs électriques pas à pas 17, 30 destinés à assurer la rotation du support chacun autour d'un des axes horizontaux du référentiel. La rotation autour du troisième axe vertical est, quant à elle, éventuellement assurée, en faisant pivoter la table de traitement.
Tel qu'illustré à la figure 2 sous forme de logigramme général, le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant.
Dans un premier temps, l'unité de calcul 1 commande une réinitialisation des moyens de déplacement en rotation 17, 30. Cette réinitialisation peut correspondre de façon avantageuse à annuler toutes les inclinaisons.
Une fois cette initialisation réalisée, les paramètres physiques de l'irradiation sont délivrés vers l'unité centrale 1. Il est à noter qu'il est possible de mémoriser à partir du pupitre 3, une séquence de paramètres correspondant par exemple à plusieurs séances de traitement successives, l'unité de calcul 1 étant alors programmée pour lire successivement les séries de données. L'unité centrale 1 est programmée pour réaliser ensuite un contrôle de la compatibilité entre eux des différents paramètres de l'irradiation visant notamment à éviter les traitements non favorables. Un contrôle négatif entraîne l'arrêt de la séance matérialisé par tout moyen d'alarme sonore et/ou visuelle. Dans le cas contraire, l'unité centrale 1 délivre des signaux de commande vers l'interface 4 de commande des moteurs pas à pas 17, 30 en vue d'incliner le support en conformité avec les paramètres. En outre, si ces paramètres incluent une rotation autour d'un axe vertical, celle-ci est réalisée initialement ou en cours de traitement par 1 'opérateur. Les moyens de support du système de contention, conformes à l'invention, représentés à la figure 3 sont adaptés pour être montés en porte à faux dans le prolongement d'une table de traitement classique, de préférence isocentrique de façon à permettre de faire pivoter la cible autour d'un axe vertical.
Ainsi positionnés, ces moyens-supports permettent de réaliser un traitement thérapeutique au moyen d'un générateur décrivant classiquement une trajectoire circulaire autour de la table de traitement. En outre, et tel que représenté à la figure 3, les moyens-supports sont en l'exemple conçus pour être utilisés avec un système de contention du type invasif consistant en un cadre annulaire 9 sur lequel sont repérés, dans une phase préalable, les coordonnées de la cible. Ces moyens-supports représentés dans leur ensemble à la figure 3 sont composés de six éléments agencés de façon à pouvoir se déplacer les uns relativement aux autres, soit en translation, soit en rotation.
Le premier de ces éléments consiste en un berceau inférieur 10 destiné à être solidarisé en porte à faux dans le prolongement de la table de traitement.
Ce berceau inférieur 10 comporte un cadre tubulaire rectangulaire 11 dont un des côtés est doublé d'une traverse inférieure 12 parallèle audit côté et s 'étendant sous celui-ci. Ce côté du cadre 11 est destiné à constituer la face d'appui du berceau inférieur 10 contre la face d'extrémité de la table de traitement, et la liaison dudit côté avec les côtés adjacents est renforcée 1 1 au moyen d ' équerres 13.
De plus, deux platines telles que 14 percées d'un orifice sont solidarisées au cadre 11 et à la traverse 12 et adaptées pour permettre de fixer le berceau inférieur 10 contre la table de traitement à l'aide de tous moyens tels que boulons... Il est à noter que ce mode de fixation permet de solidariser le berceau inférieur 10 de façon amovible et autorise donc l'utilisation de la salle de traitement en vue d'autres types de soins thérapeutiques.
Le berceau inférieur 10 comporte, en outre, deux rails courbes 15, 16 espacés, parallèles au côté de fixation sur la table de traitement, et orientés avec leur concavité vers le haut. Ces deux rails 15, 16 présentent une même courbure centrée sur un axe horizontal.
Chacun de ces rails 15, 16 présente une section carrée au niveau de son tronçon de raccordement sur le cadre tubulaire 11. Par contre, un des rails 15 présente une section de forme semi-octogonale dans sa portion médiane, et environ sur les trois-quarts de sa longueur. L'autre rail 16 présente, quant à lui, une section en forme de T également dans sa portion médiane et sur environ les trois-quarts de sa longueur.
En dernier lieu, ce berceau inférieur 10 comporte un moteur pas à pas 17 associé à une vis à bille 18, ledit ensemble moteur 17/vis 18 étant monté sur deux pattes telles que 19 solidarisées sur la traverse 12 et agencées de façon que l'axe de rotation soit parallèle à ladite traverse, et s'étende en dessous de cette dernière. De plus, la vis à bille 18 entraîne en translation, lors de sa rotation, un organe de transmission 18a formant un coulisseau.
Le deuxième élément consiste en un berceau supérieur 20 destiné à être porté par le berceau inférieur 10 de façon à pouvoir pivoter relativement audit berceau inférieur, autour d'un axe coïncidant avec l'axe des rails courbes 15, 16.
Ce berceau supérieur 20 se présente sous la forme d'un cadre rectangulaire comportant deux traverses tubulaires 21, 22 de section carrée, dotées vers chacune de leurs extrémités de pattes obliques telles que 23, sur lesquelles sont solidarisées les extrémités de deux rails parallèles 24, 25.
Tels que ceux du berceau inférieur 10, ces rails 24, 25 sont courbes et orientés avec leur concavité vers le haut, et présentent une même courbure centrée sur un axe horizontal orthogonal à l'axe de pivotement dudit berceau supérieur.
De plus, un de ces rails 24 présente une section semi-octogonale, similaire à celle du rail 15 du berceau inférieur 10, tandis que l'autre rail 25 présente une section en T similaire à celle du deuxième rail 16 dudit berceau inférieur.
Ce berceau supérieur comporte, en outre, deux coulisseaux 26, 27 incurvées longitudinalement, portés chacun par une des traverses 21 , 22 et adaptés pour coopérer avec les rails courbes 15, 16 du berceau inférieur 10. Ces coulisseaux 26, 27 sont agencés pour s'étendre au droit d'une portion médiane des traverses 21, 22, dans un plan inférieur par rapport à la sous-face desdites traverses.
Un desdits coulisseaux 26 présente une section semi-octogonale conjuguée de celle du rail 15 du berceau inférieur 10. L'autre coulisseau 27 présente quant à lui une section utile rectangulaire de largeur supérieure à celle du rail 16 du berceau inférieur 10 apte à éviter tout frottement latéral entre lesdits coulisseau et rail, et de hauteur conjuguée de celle de l'âme dudit rail apte à réaliser avec celui-ci une liaison sans jeu vertical.
Ce berceau supérieur 20 dont la mise en place sur le berceau inférieur 10 est réalisé en présentant les coulisseaux 26, 27 à l'aplomb d'un des tronçons de section carrée des rails 15, 16, comporte, en outre, un élément 28 de liaison avec l'organe de transmission 18a dudit berceau inférieur.
Cet élément de liaison 28 est porté par une des traverses 21 de façon à être déporté latéralement vers l'extérieur par rapport à ladite traverse. Il consiste en une glissière dotée d'une lumière oblongue 29 à axe vertical apte à loger la vis à bille 18 tout en permettant un débattement vertical par rapport à cette dernière lors du pivotement du berceau supérieur 20, ladite glissière étant adaptée pour coopérer avec le coulisseau de l'organe de transmission 18a.
En dernier lieu, le berceau supérieur 20 porte un moteur pas à pas 30 associé à une vis à bille 31, ledit ensemble étant monté sur deux pattes telles que 32 solidarisées chacune dans le prolongement d'une des traverses 21, 22, et agencées de façon que la vis à bille 31 s'étende horizontalement, parallèlement à l'un des rails 24.
De plus, la vis à bille 31 porte un organe de transmission 33 agencé pour être entraîné en translation lors de la rotation de ladite vis, ledit organe étant solidarisé à cette vis par l'intermédiaire d'un pivot à axe horizontal, et formant une glissière logeant des roulements.
Le troisième élément 34 consiste en un ensemble porte-translations destiné à être porté par le berceau supérieur 20 de façon à pouvoir pivoter relativement audit berceau supérieur, autour d'un axe coïncidant avec l'axe des rails courbes 24, 25.
Cet ensemble porte-translations 34 se présente sous la forme d'un cadre rectangulaire dont les traverses sont constituées de profils rectangulaires de faible épaisseur relativement à leur largeur.
En premier lieu, chacune des traverses longitudinales 35, 36 porte un coulisseau 37, 38 incurvé longitudinalement, disposé en sous-face desdites traverses, et adapté pour coopérer avec un des rails courbes 24, 25 du berceau supérieur 20. Ces coulisseaux 37, 38 sont, en outre, agencés pour s'étendre au droit d'une portion médiane des traverses 35, 36, de largeur supérieure à la largeur courante desdites traverses, et sont décalées latéralement vers l'extérieur par rapport à l'axe de ces dernières.
Un desdits coulisseaux 37 présente une section semi-octogonale conjuguée de celle du rail 24 du berceau supérieur 20. L'autre coulisseau 38 présente quant à lui une section utile rectangulaire apte à loger le rail 25 du berceau supérieur, et adaptée pour éviter tout frottement latéral avec ledit rail, et réaliser une liaison sans jeu vertical avec ce dernier. Cet ensemble porte-translations 34 comporte, en outre, un élément 39 de liaison avec l'organe de transmission 33 du berceau supérieur 20.
Cet élément de liaison 39 est porté par une des traverses longitudinales 35 de façon à être déporté latéralement vers l'extérieur par rapport au coulisseau 37. Il consiste en un coulisseau apte à venir se loger dans la glissière de l'organe de transmission 33 du berceau supérieur 20, avec une liberté de débattement vertical à l'intérieur de ladite glissière. Par ailleurs, l'ensemble porte-translations
34 comporte deux lumières longitudinales 40, 41 ménagées dans les traverses longitudinales 35, 36, au droit de la portion médiane desdites traverses, et dans l'axe de ces dernières. En outre, une des traverses 36 comporte une nervure 42 de forme semi-hexagonale faisant saillie sur ladite traverse et s 'étendant parallèlement à la lumière 41, côté interne du cadre.
Le quatrième élément consiste en un chariot de translation longitudinale 43 destiné à être porté par l'ensemble porte-translations 34 de façon à pouvoir se déplacer longitudinalement par rapport aux traverses 35, 36.
Ce chariot 43 se présente sous la forme d'un cadre comportant deux traverses latérales 44, 45 composées de cornières adaptées pour venir reposer sur les traverses 35, 36 de l'ensemble porte-translations 34.
Chacune de ces traverses latérales est équipée d'une manette à serrage rapide 46, 47 dont la tige 47a est adaptée pour pénétrer dans la lumière 40, 41 de la traverse correspondante 35, 36 de l'ensemble porte- translations 34, ladite tige étant dotée, vers son extrémité, d'un pion amovible 47b apte à assurer le blocage du chariot 43 dans la position active des manettes.
De plus, une des traverses latérales 44 est dotée d'une rainure longitudinale 48 ménagée en sous-face de ladite traverse et adaptée pour loger la nervure 42 de l'ensemble porte-translations 34.
Le chariot de translation longitudinale 43 comporte, en outre, une traverse frontale 49 dans la face frontale de laquelle est ménagée une rainure longitudinale axiale 50 présentant une section en forme de queue d'aronde. De plus, le fond de cette rainure 50 est percé d'une lumière longitudinale axiale 51 de longueur équivalant sensiblement à la distance séparant les traverses latérales 44, 45.
Le cinquième élément consiste en un chariot de translation transversale 52 destiné à être porté par le chariot de translation longitudinale 43 de façon à pouvoir se déplacer longitudinalement par rapport à la traverse frontale 49 de ce chariot 43.
Ce chariot de translation transversale 52 présente frontalement la forme d'un U dont l'âme est constituée d'une traverse 53 de longueur conjuguée de celle de la traverse frontale 49 du chariot de translation longitudinale 43.
Cette traverse 53 comporte une face arrière dotée d'un tenon longitudinal 54 en forme de queue d'aronde adapté pour se loger dans la rainure 50 de la traverse frontale 49 du chariot 43.
De plus, le chariot de translation transversale 52 comporte une manette à serrage rapide 55 dont la tige est vissée dans un alésage borgne (non représenté) ménagé dans la zone médiane du tenon 54. Cette manette 55 est destinée à être disposée du côté de la face arrière de la traverse frontale 49 du chariot 43 de façon que la tige traverse la lumière 51 et vienne bloquer en translation le chariot de translation transversale 52.
Les branches verticales telles que 56 du U que forme le chariot de translation transversale 52 présentent une faible hauteur relativement à la longueur de la traverse 53. Chacune de ces branches est équipée d'une manette à serrage rapide 57, 58 dont la tige est logée dans un alésage horizontal ménagé dans lesdites branches, de façon à faire saillie à l'avant dudit chariot. Chacune des branches 56 présente en outre, latéralement, un bord vertical en forme de dièdre 59 dont l'arête constitue l'arête latérale desdites branches.
Enfin, le chariot de translation transversale 52 comporte une patte horizontale axiale 60 faisant saillie par rapport à la face frontale de la traverse 53. Cette patte 60 est percée d'un alésage taraudé apte à loger l'extrémité filetée d'une vis de réglage fin 61 s ' étendant verticalement sous ladite patte.
Le dernier élément consiste en un chariot de translation verticale 62 destiné à être porté par le chariot de translation transversale 52 de façon à pouvoir se déplacer verticalement par rapport audit chariot de translation transversale.
Ce chariot de translation verticale 62 présente frontalement la forme d'un U de dimensions similaires à celles du chariot de translation transversale 52.
L'âme de ce U est constituée d'une traverse 63 se présentant sous la forme d'un profilé plat, et comportant, dans sa zone centrale, une patte 64 faisant saillie vers l'avant par rapport à ladite traverse de façon à venir se superposer avec la patte 60 du chariot de translation transversale 52. Cette patte 64 vient donc reposer sur l'extrémité de la vis de réglage fin 61, et constitue la zone d'appui de transmission des déplacements verticaux commandés par l'intermédiaire de cette vis de réglage 61.
Chacune des branches 65 de ce U est dotée d'une lumière verticale 66 apte à loger l'extrémité des tiges des manettes à serrage rapide 57, 58, de façon à permettre le blocage relatif en translation des deux chariots 52, 62. De plus, la longueur de ces lumières 66 est conjuguée de la course de la vis de réglage fin 61.
Chacune des branches 65 comporte, en outre, tel que représenté à la figure 13, un tenon vertical 67 faisant saillie latéralement par rapport à la face arrière desdites branches, et de forme adaptée pour former une glissière de guidage relatif des chariots 52, 62.
Enfin, l'extrémité haute de ces branches 65 porte une bride de serrage 68 pour la mise en place du système de contention.
De plus, tel que représenté aux figures 10 ou 11, le dispositif selon l'invention peut être équipé d'une gamme de chariots de translation verticale 62 dont la hauteur des branches 65 varie d'un chariot à l'autre, permettant un préréglage de la hauteur du système de contention. Le dispositif ci-dessus est également pourvu soit de systèmes de mesure classiques, tels que des verniers, soit de systèmes de position linéaire de type potentiomètres de précision (non représentés) permettant de déterminer la position relative des divers éléments. De plus, il est conçu pour être associé à une interface amovible apte à être montée à 1 ' intérieur de brides de serrage 68, et définissant la position géométrique de l'intersection des deux axes de rotation. Une telle interface est utilisée dans une phase préalable en vue de faire coïncider le point correspondant à l'intersection des axes de rotation avec l' isocentre du générateur.
Afin d'assurer ce positionnement de façon très précise, ce dispositif de soutien et de positionnement est avantageusement couplé avec un système d'initialisation de sa position tel que représenté à la figure 14 permettant de réaliser notamment un contrôle périodique visuel mécanique dit "pointe à pointe" . Ce système d'initialisation est destiné à être fixé sous la tête du générateur dans l'axe de cette dernière, et présente des dimensions définies en fonction du type de générateur et spécifiquement des coordonnées de 1' isocentre de ce dernier.
Ce système d'initialisation comporte une embase 69 constituée d'un disque ajouré 70, présentant notamment un orifice central circulaire 71, et d'une couronne annulaire 72 s 'étendant sur le pourtour dudit disque. Cette couronne 72 présente, en outre, quatre perçages tels que 73 positionnés de façon à venir en regard d'alésages filetés ménagés dans la face frontale de la tête du générateur, de façon à permettre la fixation du système d'initialisation au moyen de vis. Ce système d'initialisation comprend également une platine inférieure circulaire 74 reliée à l'embase 69 par quatre colonnes verticales telles que 75 de longueur fonction de l' isocentre du générateur.
Cette platine 74 comporte une échancrure 76 présentant la forme d'un V délimité par deux bord radiaux, dont le sommet est formé par un orifice circulaire 77 axé, ménagé dans ladite platine.
Tel qu'indiqué ci-dessus, ce système d'initialisation permet de contrôler visuellement la parfaite coïncidence entre les isocentres du générateur et du dispositif de positionnement et de soutien.
A cet effet, il peut être équipé d'un porte-aiguille 78 présentant longitudinalement la forme d'un U inversé dont les ailes sont prolongées de deux bases horizontales telles que 79 aptes à être solidarisées sur la platine 74 de part et d'autre de 1 ' échancrure 76, et comportant une aiguille 80 s ' étendant sous l'âme dudit porte-aiguille dans l'axe du système d'initialisation, et dont la pointe se trouve à l' isocentre du générateur. Ce système d'initialisation permet un contrôle visuel en utilisant, tel qu'indiqué plus haut, une interface 81 représentée à la figure 14 et dotée également d'une aiguille 82, montée à l'intérieur des brides de serrage 68 .
Un tel contrôle peut également être effectué au moyen d'un film radio ou d'un film photographique positionné de façon très précise sur la platine 74 en perforant ce film de deux orifices repérés en position et présentant un entr ' axe parfaitement défini, et en dotant ladite platine de deux pions disposés avec un entr'axe et un repérage identique.
Le contrôle consiste alors à impressionner le film, puis après développement, à le repositionner sur la platine 74, à monter sur cette platine 74, de façon similaire au montage du porte-aiguille 78, un porte- pointeau conçu pour que ledit pointeau se trouve à 1 ' isocentre théorique du générateur, et à marquer le film au moyen de ce pointeau.
Ces opérations permettent ensuite de comparer, en utilisant un projecteur de profil classique fournissant un agrandissement à un grand format de la zone sensibilisée et pointée du film, la position entre l'image obtenue lors de la projection des faisceaux (dans le cas d'un film radio) ou représentative du réticule (dans le cas d'un film photographique), et la marque réalisée avec le pointeau.
Par ailleurs, le système d'initialisation permet également de contrôler la géométrie de rotation du générateur (circularité et concentricité) .
A cet effet, il peut être équipé d'un support 83 d'axe 84, représenté à la figure 15, conçu pour que l'axe 82 s'étende horizontalement, coaxialement avec l'axe de rotation du générateur passant par l' isocentre de ce dernier.
Ce contrôle est effectué en utilisant un comparateur classique en faisant subir une rotation complète du générateur. La figure 16 représente schématiquement une salle chirurgicale équipée conformément à l'invention, sur laquelle ne figure pas le générateur et comportant :
- une table chirurgicale 85. Le dispositif de soutien et de positionnement et les possibilités de contrôle ci-dessus évoquées permettant d'obtenir une très grand précision de détermination de la position de la cible, cette table chirurgicale 85 est équipée avantageusement de ventouses électromagnétiques (non représentées) permettant d'immobiliser les translations horizontales de cette dernière et de supprimer ainsi les jeux éventuels,
- le dispositif de soutien et de positionnement 86 conforme à l'invention disposé en porte à faux dans le prolongement de la table chirurgicale 85,
- un système 87 de localisation dans l'espace tel que, par exemple, celui commercialisé par la société PIXSYS sous l'appellation "FLASHPOINT", - un poste 88 d'interface avec le système de commande général, le système de localisation 87, le système de ventouses électromagnétiques, les moteurs 17, 30 du dispositif de soutien et de positionnement et les systèmes de position linéaire, - un moniteur de contrôle 89.
En vue d'une radiothérapie, les opérations suivantes sont effectuées après repérage préalable de la position de la cible par des moyens stéréotaxiques : a) réglage des translations x, y, z du dispositif de soutien et de positionnement 86 de façon à faire coïncider la cible avec l' isocentre de ce dispositif, b) repérage au moyen du système de localisation 87 du point isocentre du générateur dont les coordonnées mémorisées sont x = y = z = 0, c) installation du patient muni du système de contention 9, d) repérage de la position de l' isocentre du dispositif de soutien et de positionnement 86 par rapport à l' isocentre du générateur, au moyen du système de localisation 87, c) déplacement en translation de la table chirurgicale 85 de façon à faire coïncider les isocentres du générateur et du dispositif de soutien et de positionnement, détectés par le système de localisation 87 et indiqués sur le moniteur de contrôle 89, d) actionnement des ventouses électromagnétiques, e) traitement avec indexation de l'inclinaison du dispositif de soutien et de positionnement par rotation autour des deux axes de rotation de ce dernier.

Claims

REVENDICATIONS 1/ - Procédé d'indexation de la position d'une zone du corps humain en vue d'une intervention sur une zone d'intérêt dite cible de ladite zone, dans lequel : a) dans une phase préalable de repérage, on immobilise la zone du corps humain dans un système de contention (9) définissant un référentiel, dit d'origine X, Y, Z, et on détermine les coordonnées x, y, z de la cible dans ledit référentiel d'origine, b) et, en vue de l'intervention, on solidarise le système de contention (9) sur un support (10-70) et on positionne ce dernier de façon que la cible, repérée par ses coordonnées x, y, z dans le référentiel d'origine, soit dans une position appropriée pour l'intervention, ledit procédé étant caractérisé en ce que on utilise un support apte à pouvoir pivoter autour d'au moins un axe de rotation horizontal et b) :
- on positionne relativement la cible et le support (10-70) de façon que, dans la position de la cible appropriée pour l'intervention, chaque axe de rotation passe par ladite cible,
- et on modifie la position du support (10-70) par rotation de ce dernier autour d'au moins un axe de rotation.
2/ - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on modifie la position du support (10-70) par rotation de ce dernier autour de deux axes horizontaux orthogonaux. 3/ - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on modifie en continu la position du support (10-70) par rotation de ce dernier autour d'un axe de rotation.
4/ - Dispositif de soutien et de positionnement d'une zone du corps humain maintenue dans un système de contention (9) définissant un référentiel d'origine X, Y, Z en vue d'une intervention sur une zone d'intérêt, dite cible, de ladite zone, repérée par des coordonnées x, y, z dans le référentiel d'origine, caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens (68) de maintien du système de contention (9) de la zone du corps humain,
- un premier ensemble mobile (34, 43, 52, 62) portant les moyens de maintien (68) du système de contention (9), ledit ensemble étant apte à permettre de déplacer lesdits moyens de maintien en translation selon trois axes parallèles aux axes du référentiel d'origine, et comportant des organes de blocage (46, 47, 55, 57, 58) de ces moyens de maintien (68) dans une position présélectionnée,
- un deuxième ensemble (10, 20) agencé pour être fixé sur une table de traitement (7), portant le premier ensemble mobile (43, 52, 62), et adapté pour permettre audit ensemble mobile de pivoter autour d'au moins un axe horizontal parallèle à l'un des axes du référentiel d'origine,
- des moyens d'entraînement en rotation (17, 18, 30, 31) aptes à faire pivoter l'ensemble mobile (34, 43, 52, 62) relativement au deuxième ensemble (10, 20) .
5/ - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que :
- le deuxième ensemble comporte deux bâtis : un bâti inférieur fixe (10) apte à être fixé sur une table de traitement (7), et un deuxième bâti (20), supérieur, porté par le bâti inférieur (10) :
. lesdits bâtis étant reliés de façon que le bâti supérieur (20) puisse pivoter autour d'au moins un axe horizontal parallèle à l'un des axes du référentiel d'origine, relativement au bâti inférieur (10), le bâti supérieur (20) portant le premier ensemble mobile (34, 43, 52, 62) et étant adapté pour permettre à ce dernier de pivoter autour d'au moins un axe horizontal orthogonal à l'axe de pivotement dudit bâti supérieur,
- les moyens d'entraînement en rotation (17, 18, 30, 31) comprennent des moyens distincts d'entraînement respectif de l'ensemble mobile (34, 43, 52, 62) relativement au bâti supérieur (20), et dudit bâti supérieur relativement au bâti inférieur (10).
6/ - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les bâtis inférieur (10) et supérieur (20) présentent la forme de berceaux comportant des surfaces de guidage concaves (15, 16, 24, 25) centrées sur un axe horizontal, le bâti supérieur et l'ensemble mobile (34, 43, 51, 62) comportant des organes de guidage (26, 27, 37, 38) aptes à coopérer avec lesdites surfaces de guidage.
7/ - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les surfaces de guidage des bâtis inférieur (10) et supérieur (20) consistent, pour chacun desdits bâtis, en des rails courbes (15, 16, 24, 25), les organes de guidage correspondants du bâti supérieur (20) et de l'ensemble mobile (34, 43, 52, 62) étant constitués de coulisseaux (26, 27, 37, 38) de formes conjuguées desdits rails .
8/ - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (17, 18, 30, 31) d'entraînement en rotation des bâtis supérieur (20) et inférieur (10) comprennent, pour chacun desdits bâtis, un moteur (17, 30) associé à une vis sans fin (18, 31), et un organe de transmission (18a, 28, 33, 39) reliant un des coulisseaux (26, 37) à la vis sans fin (18, 31) et réalisé en deux parties solidaires respectivement desdits coulisseau et vis sans fin, aptes à subir un débattement vertical relatif lors du pivotement du bâti.
9/ - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'ensemble mobile se compose de quatre éléments : un premier élément (34) agencé pour être monté sur le deuxième ensemble (10, 20) de façon à pouvoir pivoter relativement à ce dernier, un deuxième élément (43) mobile en translation selon un axe horizontal par rapport au premier élément (34), un troisième élément (52) mobile en translation selon un axe horizontal orthogonal à l'axe de déplacement du deuxième élément (43), et un quatrième élément (62) portant les moyens de maintien (68), monté mobile en translation selon un axe vertical par rapport au troisième élément (52).
10/ - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le quatrième élément (62) de l'ensemble mobile (34, 43, 52, 62), portant les moyens de maintien (68) du système de contention (9), est un élément interchangeable et appartient à une gamme d'éléments de même conception présentant des hauteurs différentes aptes à permettre de réaliser un préréglage de la hauteur des moyens de maintien.
11/ - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le deuxième ensemble (10, 20) comporte des moyens de fixation (14) aptes à permettre de le monter en porte à faux dans le prolongement d'une table de traitement (7).
12/ - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 11 caractérisé en ce qu'il comprend :
- une interface amovible (81 ) portant une aiguille (82) apte a être montée sur les moyens (68) de maintien du système de contention (9) de façon que ladite aiguille s'étende dans l'axe de l' isocentre de ce dispositif,
- et un système d'initialisation de la position de ce dispositif comportant : . une embase (69) dotée d'au moins un orifice central (71 ), apte à être fixée sur la tête du générateur,
. une platine (74) dotée d'un orifice central (77), reliée à l'embase (69) par des colonnes (75) de longueurs déterminées en fonction des coordonnées de
1' isocentre du générateur,
. un porte-aiguille (78) apte à être solidarisé sur la platine (74) et doté d'une aiguille (82) agencée pour s'étendre verticalement dans l'axe de ladite platine, de façon que la pointe de ladite aiguille coïncide avec 1 ' isocentre du générateur.
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