FR3018592A1

FR3018592A1 - Dispositif d'eclairage scialytique incluant une fonction de mesure de distance entre deux marqueurs

Info

Publication number: FR3018592A1
Application number: FR1452037A
Authority: FR
Inventors: Gabriel Peyras; Bertrand Guilleminot
Original assignee: Maquet SAS
Current assignee: Maquet SAS
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-18

Abstract

Un dispositif d'éclairage (1) scialytique comprend une lampe (3) orientable et mobile destinée à éclairer un champ opératoire (2), une caméra (8) placée dans la lampe pour former une image du champ opératoire (2) éclairé par la lampe (3) et une unité de traitement de données (12) reliée à la caméra (8) pour effectuer un traitement numérique de ladite image. Il est prévu deux marqueurs (9) indépendants qui peuvent être placés en position fixe l'un par rapport à l'autre sur le champ opératoire (2) et l'unité de traitement de données (12) est agencée pour détecter dans ladite image les deux marqueurs (9) et calculer une distance relative entre ces deux marqueurs (9).

Description

L'invention concerne un dispositif d'éclairage scialytique comprenant une lampe orientable et mobile destinée à éclairer un champ opératoire, une caméra placée dans la lampe pour former une image du champ opératoire éclairé par la lampe et une unité de traitement de données reliée à la caméra pour effectuer un traitement numérique de l'image. Ce type de dispositif d'éclairage est utilisé dans les salles ou blocs opératoires et permet notamment de retransmettre sur un écran d'affichage un agrandissement d'une zone spécifique du champ opératoire à partir d'un traitement numérique d'une image prise par la caméra. Ainsi la zone agrandie peut être visualisée par des chirurgiens en cours d'intervention ou par d'autres personnes éloignées du champ opératoire. Le but de l'invention est d'améliorer encore plus ce type de dispositifs d'éclairage en y apportant une nouvelle fonctionnalité. L'invention a donc pour objet un dispositif d'éclairage scialytique comprenant une lampe orientable et mobile destinée à éclairer un champ opératoire, une caméra placée dans la lampe pour former une image du champ opératoire éclairé par la lampe et une unité de traitement de données reliée à la caméra pour effectuer un traitement numérique de ladite image, caractérisé en ce qu'il comprend en outre deux marqueurs indépendants qui peuvent être placés en position fixe l'un par rapport à l'autre sur le champ opératoire, chaque marqueur comprenant une tête en forme de disque et un pied de fixation disposé sous la tête, et en ce que l'unité de traitement de données est agencée pour détecter dans ladite image les deux marqueurs et calculer une distance relative entre ces deux marqueurs. Il est connu qu'en chirurgie orthopédique et notamment lors d'une pose de prothèse de hanche, le risque de modification de la longueur des jambes n'est 5 pas négligeable. Habituellement, pour ce type d'opération chirurgicale, on mesure avant la pose de la prothèse et après la pose de la prothèse la distance entre un premier marqueur placé sur l'os iliaque et un second marqueur 10 placé sur le fémur. Cette mesure de distance est réalisée manuellement par le chirurgien avec un réglet. Dans le cas où on n'a pas la même distance avant et après l'opération, le chirurgien modifie la position de la prothèse afin de corriger l'écart de distance. Il 15 arrive que cette opération de mesure et correction se répète plusieurs fois. Cependant, la mesure au réglet n'est pas très fiable du fait du manque de précision dans la mesure. Il existe des systèmes de mesure électronique de 20 distance pour la chirurgie orthopédique tels que celui connu du document CN103519894. Ce système comprend deux caméras infrarouges et des marqueurs en forme de trièdre dont chaque axe est marqué par une sphère. Ces systèmes permettent de mesurer avec précision un 25 angle et une distance entre deux marqueurs. Ces systèmes sont encombrants et viennent s'ajouter aux autres matériels placés autour de la table d'opération, comme les lampes scialytiques entre autres. De plus, ces systèmes connus de mesure électronique sont souvent 30 déplacés sur des chariots dans les différentes salles opératoires et nécessitent donc d'être entièrement aseptisés à chaque fois pour prévenir tout risque d'infections nosocomiales. Ils sont donc couteux à l'utilisation. Le dispositif d'éclairage scialytique selon l'invention remédie à tous les inconvénients indiqués ci-5 dessus. La mesure électronique de distance se fait en utilisant un matériel déjà existant dans une salle d'opération. La mesure de distance peut être intégrée dans des dispositifs d'éclairage scialytiques déjà existant s'ils ont une unité de traitement de données 10 programmable. Le dispositif d'éclairage scialytique selon l'invention peut présenter les particularités suivantes : - un moyen pour déterminer l'orientation de l'axe optique de la caméra par rapport à un plan horizontal ; 15 - un écran d'affichage relié à l'unité de traitement de données et l'unité de traitement de données agencée pour afficher sur l'écran les marqueurs dans l'image du champ opératoire ; - l'unité de traitement de données est agencée pour 20 afficher sur l'écran en superposition deux ou plusieurs images du champ opératoire prises à différents intervalles de temps différents. La présente invention sera encore mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la 25 description détaillée du mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre de façon très schématique le dispositif d'éclairage selon l'invention ; 30 - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un marqueur selon l'invention ; - la figure 3 montre de façon très schématique le dispositif d'éclairage selon l'invention avec un écran d'affichage. Le dispositif d'éclairage scialytique 1 selon l'invention est destiné à être utilisé dans des salles 5 d'opération plus particulièrement en chirurgie orthopédique. Le dispositif d'éclairage 1 selon l'invention peut être utilisé pour mesurer une distance relative dans un champ opératoire 2 montré sur la figure 1 et 10 correspondant ici à la hanche du corps d'un patient. Le dispositif d'éclairage 1 comprend une lampe scialytique 3 de type connu en soi, par exemple permettant d'éclairer le champ opératoire 2 tout en limitant au maximum la présence d'ombre dans la zone 15 éclairée. La lampe scialytique 3 est montée ici dans une coupole 4 pour concentrer l'éclairage dans une zone spécifique du champ opératoire 2. La coupole 4 est montée ici sur un support 5 mobile 20 et orientable, lui-même fixé ici au plafond 6 de la salle dans laquelle se déroule l'opération. Le support 5 pourrait être fixé à un mur de la salle d'opération ou bien à un socle fixe ou mobile reposant au sol de la salle d'opération. 25 Le support 5 comprend ici une paire de bras 7 articulés entre eux avec un bras qui porte à son extrémité libre la lampe scialytique 3 en forme de coupole. L'orientation des bras 7 peut être contrôlée 30 électroniquement ou manuellement par le chirurgien afin de positionner la lampe scialytique 3 au dessus du champ opératoire.

Le dispositif d'éclairage 1 selon l'invention comprend également une caméra 8 placée dans la lampe scialytique et conçue pour prendre des images du champ opératoire 2 de préférence selon un axe optique A orienté à la verticale du plan horizontal A' du champ opératoire 2. La caméra 8 est ici fixée au centre de la coupole comme cela est connu pour observer le champ opératoire 2 suivant un axe optique A perpendiculaire au plan de la coupole d'éclairage. Le positionnement à la vertical de l'axe optique de la caméra peut être vérifié par un accéléromètre placé dans l'éclairage. L'accéléromètre vérifie que l'éclairage et la caméra sont parfaitement horizontaux. L'axe optique de la caméra est donc vertical du fait que l'axe optique de la caméra est orthogonal au plan de l'éclairage. Un signal lumineux produit par exemple par une diode électroluminescente verte ou un signal sonore permet d'indiquer à l'utilisateur que la caméra est correctement 20 positionnée et que la mesure peut débuter. On peut aussi avantageusement prévoir un moyen qui détermine l'orientation de l'horizon de la caméra selon l'axe optique A. Pour cela, la lampe scialytique 3 peut être agencée pour projeter une lumière structurée sous la 25 forme d'une croix ou d'une ligne sur le champ opératoire 2. L'orientation de la caméra selon un axe optique perpendiculaire au plan A' peut être alors obtenue par une manipulation de la lampe scialytique 3 dans l'espace à l'aide des bras articulés 7 jusqu'à obtenir le motif et 30 l'orientation voulus de la croix ou de la ligne dans le champ opératoire 2. Selon l'invention, pour effectuer une mesure de distance relative dans le champ opératoire 2, le dispositif d'éclairage 1 comprend également deux marqueurs 9, représentés plus en détail sur la figure 2. Chaque marqueur 9 comprend une tête 10 en forme de 5 disque et un pied de fixation 11 disposé sous la tête 10. Le pied de fixation 11 est apte à être fixé sur un os, un muscle, la peau ou toute autre partie du corps du patient. Dans l'exemple des figures 1 et 3, on a représenté un marqueur 9 qui est fixé sur l'os iliaque du 10 patient et un autre marqueur 9 qui est fixé sur le fémur du patient en vue de pratiquer la pose d'une prothèse de hanche. La tête en forme de disque 10 peut avoir un diamètre d'un ou deux centimètres et présente une couleur vive 15 bien distincte de la couleur générale du champ opératoire 2. La forme discale et la couleur vive de la tête du marqueur simplifie sa localisation/identification automatique par un traitement numérique d'image. Cette localisation/identification automatique est 20 réalisée dans une unité de traitement de données 12 connectée à la caméra 8. Cette unité de traitement de données 12 est ici montrée intégrée dans le support 5 du dispositif d'éclairage. L'unité de traitement de données 12 est un 25 ordinateur qui récupère les images produites par la caméra 8, par exemple des images vidéo, et qui leur applique un traitement numérique d'image particulier pour réaliser la mesure de distance relative. Dans un premier temps l'unité de traitement de 30 données 12 effectue un seuillage automatique des pixels de couleur dans l'image pour faire ressortir les pixels d'image de la couleur de la tête des marqueurs.

Ensuite, l'unité 12 réalise sur ces pixels de couleur une reconnaissance de forme pour identifier la forme caractéristique de la tête des marqueurs. Suivant l'orientation des marqueurs, l'unité peut identifier une forme circulaire ou une forme elliptique mais le diamètre de ces formes est invariant ce qui permet d'identifier un point central du marqueur à partir duquel est réalisée la mesure de distance. L'unité 12 est donc apte à mesurer précisément une distance relative entre les points centraux des deux marqueurs 9. Si la distance entre le champ opératoire et la caméra est connue, par exemple avec un capteur de distance déjà existant sur ce type de dispositif d'éclairage scialytique, l'unité 12 peut fournir une valeur de distance absolue entre les deux marqueurs 9. Sur la figure 3, on a illustré le dispositif d'éclairage scialytique 1 selon l'invention avec en outre un écran d'affichage 13 connecté à l'unité de traitement de données 12.

L'écran d'affichage 13 est ici suspendu à une seconde paire de bras télescopique 14 indépendante de la paire de bras 7. L'écran d'affichage 13 permet de visualiser l'image du champ opératoire 2 dans laquelle apparaissent les deux 25 marqueurs 9. On peut prévoir que l'unité de traitement de données 12 peut être agencée pour afficher sur l'écran d'affichage 13 en superposition deux ou plusieurs images du champ opératoire 2 prises à différents intervalles de 30 temps pendant l'opération de façon à visualiser un écart de position entre les deux marqueurs 9 pour ces différentes intervalles de temps.

Ainsi, le chirurgien peut évaluer au cours de l'opération une modification de la distance relative entre les marqueurs 9 ce qui permet un meilleur contrôle de l'intervention chirurgicale.

L'unité 12 peut également être agencée pour afficher sur l'écran d'affichage 13 la distance relative ou absolue entre les marqueurs 9. Bien entendu, on peut avoir plus de deux marqueurs 9 dans le dispositif scialytique selon l'invention et on peut en outre afficher sur l'écran d'affichage 13 des lignes de couleur entre les marqueurs pour améliorer la visualisation des distances. De préférence, pour réaliser une mesure de distance entre les deux marqueurs 9, le chirurgien commencera par éclairer le champ opératoire 2 avec la coupole d'éclairage 3 en orientant l'axe d'éclairage de la coupole à a verticale. Le chirurgien déclenche ensuite une première mesure de distance DO entre les deux marqueurs 9, cette mesure 20 de distance étant enregistrée en mémoire dans l'unité 12. Une fois la prothèse placée chez le patient, le chirurgien réalise une seconde mesure de distance Dl. Dans le cas où la distance DO est différente de la distance D1, le chirurgien modifie le positionnement de 25 la prothèse et réalise une troisième mesure de distance D2 qui est mise en mémoire dans l'unité 12. Dans le cas où la distance D2 est suffisamment proche de la distance DO cela signifie que la longueur des membres après opération est équivalente à la longueur avant opération.

30 Le dispositif d'éclairage scialytique selon l'invention peut aussi s'utiliser en chirurgie esthétique, dentaire ou analogue pour contrôler des distances relatives sur le corps du patient avant et après l'intervention chirurgicale.

Claims

REVENDICATIONS. 1. Dispositif d'éclairage (1) comprenant une lampe scialytique (3) orientable et mobile destinée à éclairer 5 un champ opératoire (2), une caméra (8) placée dans la lampe pour former une image du champ opératoire (2) éclairé par la lampe (3) et une unité de traitement de données (12) reliée à la caméra (8) pour effectuer un traitement numérique de ladite image, caractérisé en ce 10 qu'il comprend en outre deux marqueurs (9) indépendants qui peuvent être placés en position fixe l'un par rapport à l'autre sur le champ opératoire (2), chaque marqueur (9) comprenant une tête (10) en forme de disque et un pied de fixation (11) disposé sous la tête (10), et 15 en ce que l'unité de traitement de données (12) est agencée pour détecter dans ladite image les deux marqueurs (9) et calculer une distance relative entre ces deux marqueurs (9). 20
2. Dispositif d'éclairage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen pour déterminer l'orientation de l'axe optique (A) de la caméra (8) par rapport à un plan horizontal (A'). 25
3. Dispositif d'éclairage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un écran d'affichage (13) relié à l'unité de traitement de données (12) et en ce que l'unité de traitement de données (12) est agencée pour afficher sur l'écran (13) les 30 marqueurs (9) dans l'image du champ opératoire (2).
4. Dispositif d'éclairage (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de traitement de données (12) est agencée pour afficher sur l'écran (13) en superposition deux ou plusieurs images du champ opératoire (2) prises à différents intervalles de temps différents.