FR3015883A1 - Systeme et procede de suivi du deplacement d'un instrument medical dans le corps d'un sujet - Google Patents

Abstract

Ce système comprend des moyens (9) de détermination d'une position d'une première portion d'un instrument médical dans le corps d'un sujet en un instant de détermination, et des moyens (11) d'affichage d'une image de la première portion dans la position déterminée. Les moyens (9) de détermination comprennent un module (15) d'imagerie, propre à acquérir, en un instant d'acquisition antérieur audit instant de détermination, une position de la première portion, un module (17) de détection d'un déplacement d'une deuxième portion de l'instrument médical entre lesdits instant d'acquisition et de détermination, et un module (19) de détermination, à partir de ladite position de la première portion audit instant d'acquisition et dudit déplacement de la deuxième portion, de la position de la première portion (3d) audit instant de détermination.

Description

Système et procédé de suivi du déplacement d'un instrument médical dans le corps d'un sujet La présente invention concerne un système de suivi d'une première portion d'un instrument médical, insérée dans le corps d'un sujet, lors de son déplacement dans le corps du sujet, ledit système comprenant des moyens de détermination d'une position de ladite première portion par rapport au corps du sujet en au moins un instant de détermination, et des moyens d'affichage, à destination d'un utilisateur, audit instant de détermination, d'une image représentative d'au moins une partie du corps du sujet et de la première portion de l'instrument médical dans la position de la première portion déterminée par lesdits moyens de détermination à cet instant de détermination. Elle s'applique en particulier au guidage du déplacement d'instruments médicaux tels que des cathéters, des guides, des aiguilles ou des endoscopes dans la lumière d'un vaisseau sanguin ou une cavité naturelle du corps d'un sujet, lors d'interventions médicales. La réussite de ces interventions dépend notamment de la précision du déplacement des instruments médicaux dans le corps du sujet. Le guidage d'un tel instrument est classiquement réalisé à l'aide de techniques d'imagerie scanner permettant de visualiser le déplacement de l'instrument dans le corps du sujet.

Ces techniques sont par exemple mises en oeuvre en acquérant une image initiale du système vasculaire du sujet, avant l'intervention, et en superposant à cette image initiale des images successives de l'instrument lors de son déplacement dans le système vasculaire. Ces images sont par exemple acquises à une fréquence de 30 images par seconde.

L'image initiale du système vasculaire est généralement acquise au moyen d'un scanner par angiographie, en injectant préalablement dans le système vasculaire du sujet un agent de contraste opaque aux rayons X, par exemple un produit iodé. Lors de l'intervention, les images successives sont également acquises par scanner, l'instrument étant opaque aux rayons X.

De telles techniques nécessitent l'émission répétée de rayons X vers le corps du sujet et présentent donc un risque pour sa santé. Pour minimiser ce risque, il est possible de réduire la fréquence d'acquisition des images lors du déplacement de l'instrument, par exemple jusqu'à 15 voire 7,5 images par seconde. Cependant, cette solution entraîne une dégradation des images fournies au praticien, notamment un scintillement de ces images, et une dégradation de la précision du déplacement de l'instrument.

Pour résoudre ces inconvénients, il est connu de remplacer les images obtenues par scanner par des images obtenues par résonance magnétique (IRM). Néanmoins, cette solution s'avère très coûteuse. L'invention a donc pour but de résoudre les inconvénients mentionnés ci-dessus, en particulier de fournir un système permettant de suivre le déplacement d'un instrument médical dans le corps d'un sujet avec une grande précision, qui minimise les risques encourus par le sujet, et de coût réduit. A cet effet, l'invention a pour objet un système du type précité, caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination comprennent : - un module d'imagerie, propre à acquérir, en au moins un instant d'acquisition antérieur audit instant de détermination, une position de la première portion de l'instrument médical par rapport au corps du sujet, - un module de détection d'un déplacement d'une deuxième portion de l'instrument médical par rapport au corps du sujet entre ledit instant d'acquisition et ledit instant de détermination, et - un module de détermination propre à déterminer, à partir de la position de la première portion audit instant d'acquisition issue dudit module d'imagerie et dudit déplacement de la deuxième portion de l'instrument médical entre ledit instant d'acquisition et ledit instant de détermination, détecté par ledit module de détection, la position de la première portion de l'instrument médical par rapport au corps du sujet audit instant de détermination. Selon d'autres aspects de l'invention, le procédé comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - ledit module de détection est propre à détecter une translation de ladite deuxième portion de l'instrument médical selon sa direction longitudinale et une rotation de ladite deuxième portion de l'instrument médical autour de sa direction longitudinale par rapport au corps du sujet entre ledit instant d'acquisition et ledit instant de détermination ; - ledit module de détermination est propre à déterminer la position de la première portion de l'instrument médical par rapport au corps du sujet en chacun d'une pluralité d'instants de détermination successifs compris entre un premier et un deuxième instants d'acquisition successifs, à partir de la position de la première portion issue dudit module d'imagerie audit premier instant d'acquisition et du déplacement de la deuxième portion de l'instrument médical entre ledit premier instant d'acquisition et chaque instant de détermination de ladite pluralité d'instants de détermination, détecté par ledit module de détection ; - ledit module de détection comprend au moins un détecteur d'un déplacement de la deuxième portion par rapport à ce détecteur ; - ledit détecteur est compris dans un boîtier comportant un conduit de passage de l'instrument médical ; - ledit boîtier comporte une première portion renfermant ledit détecteur et une deuxième portion renfermant ledit conduit de passage ; - ladite deuxième portion est étanche, ledit instrument médical circulant dans ledit conduit de passage étant isolé de manière étanche de ladite première portion ; - ladite deuxième portion est montée de manière amovible sur ladite première portion ; - ledit détecteur est un détecteur optique ; - ledit détecteur optique comprend au moins une source lumineuse, propre à émettre un faisceau lumineux incident sur une zone de la deuxième portion de l'instrument médical et un récepteur optique, propre à détecter un faisceau lumineux réfléchi par la deuxième portion de l'instrument médical ; - ladite source lumineuse est propre à émettre le faisceau lumineux incident sur une zone de la deuxième portion de l'instrument médical lors du passage de ladite deuxième portion dans ledit conduit de passage ; - ledit détecteur est mobile par rapport au corps du sujet, et ledit module de détection comprend des moyens de détection d'un déplacement du détecteur par rapport au corps du sujet ; - ladite première portion de l'instrument médical comprend au moins une zone visible par imagerie optique, et ledit module d'imagerie comprend un émetteur propre à émettre des rayons optiques vers le corps du sujet, et un détecteur, propre à recevoir des rayons optiques émis par ledit émetteur à travers le corps du sujet ; - ladite deuxième portion dudit instrument médical est à l'extérieur du corps du sujet. L'invention a également pour objet un procédé de suivi d'une première portion d'un instrument médical inséré dans le corps d'un sujet lors de son déplacement dans le corps du sujet, comprenant : - la détermination d'une position de ladite première portion par rapport au corps du sujet en au moins un instant de détermination, et - l'affichage, à destination d'un utilisateur, en chaque instant de détermination, d'une image représentative d'au moins une partie du corps du sujet et de la première portion de l'instrument médical dans la position de la première portion déterminée par lesdits moyens de détermination à cet instant de détermination, le procédé étant caractérisé en ce que la détermination de la position de ladite première portion comprend : - l'acquisition en au moins un instant d'acquisition antérieur audit instant de détermination, d'une position de la première portion de l'instrument médical par rapport au corps du sujet, - la détection d'un déplacement d'une deuxième portion de l'instrument médical par rapport au corps du sujet entre ledit instant d'acquisition et ledit instant de détermination, et - la détermination, à partir de la position de la première portion audit instant d'acquisition et dudit déplacement de la deuxième portion de l'instrument médical entre ledit instant d'acquisition et ledit instant de détermination, de la position de la première portion de l'instrument médical par rapport au corps du sujet audit instant de détermination. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est un schéma synoptique d'un système de suivi selon un mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 2 est un schéma illustrant un exemple d'implémentation du système de suivi de la Figure 1 ; - la Figure 3 est un schéma en perspective d'une partie du système de la Figure 2; - la Figure 4 est un exemple d'image fournie par le système selon l'invention ; - la Figure 5 est un schéma synoptique d'un procédé de suivi mis en oeuvre par le système de la Figure 1. On a représenté sur les Figures 1 à 3, de manière schématique, un système 1 de suivi du déplacement d'un instrument médical 3 dans le corps d'un sujet 5 selon un mode de réalisation de l'invention. L'instrument médical 3 est un instrument flexible de forme générale tubulaire, tel qu'un cathéter, un micro-cathéter ou un guide. L'instrument médical 3 est un tube souple de section transversale sensiblement circulaire, s'étendant selon une direction longitudinale pouvant être courbée. L'instrument médical 3 est rigide en torsion autour de sa direction longitudinale. Ainsi, une rotation d'une portion de cet instrument médical 3 autour de sa direction longitudinale entraîne une rotation de l'ensemble de cet instrument médical 3 autour de sa direction longitudinale.

Par ailleurs, une translation d'une partie de l'instrument 3 selon sa direction longitudinale entraîne un déplacement de l'ensemble de l'instrument 3 Dans ce mode de réalisation, l'instrument médical 3 considéré est un cathéter, et le système 1 selon l'invention est utilisé pour suivre le déplacement d'une portion de ce cathéter 3 dans le système vasculaire du sujet 5. La longueur du cathéter 3 est par exemple comprise entre quelques dizaines de centimètres et 2 mètres, et son diamètre est compris entre quelques dizièmes de millimètres et quelques millimètres, notamment entre 0,5 mm et 5 mm. Dans la suite de la description, on désignera par « portion distale » 3d du cathéter 3 la partie de ce cathéter 3 introduite et déplacée dans le corps du sujet 5, et par « portion proximale » 3p de ce cathéter 3 la partie de ce cathéter restant hors du corps du sujet 5, cette partie étant manipulée par un opérateur pour déplacer la portion distale 3d dans le corps du sujet 5. Le cathéter 3 est dans le cas présent réalisé à partir d'un matériau opaque aux rayons X, par exemple un matériau plastique tel qu'un polymère fluoré. La portion distale 3d du cathéter 3 est par exemple introduite dans une artère ou une veine du sujet 5 à travers un trocart 58 fixé à la peau du sujet 5. Le système 1 comprend des moyens 9 de détermination de la position de la portion distale 3d du cathéter par rapport au système vasculaire du sujet 5 en une pluralité d'instants de détermination td, ainsi que des moyens 11 d'affichage du déplacement du cathéter 3 dans le système vasculaire du sujet 5. De préférence, les instants de détermination td sont régulièrement espacés, la position de la portion distale 3d du cathéter 3 étant déterminée par les moyens 9 et affichée par les moyens 11 d'affichage à une fréquence de détermination fd par exemple comprise entre 20 et 40 images par seconde, notamment égale à 30 images par seconde. On notera par la suite td(k-/) et td(k) deux instants de détermination successifs. Les moyens 9 comportent un module 15 d'imagerie propre à acquérir, en une pluralité d'instants d'acquisition ta successifs, la position de la portion distale 3d du cathéter 3 lors de son déplacement dans le système vasculaire du sujet 5.

Les instants d'acquisition ta sont des instants tels qu'au moins un instant de détermination td est compris entre deux instants d'acquisition ta. De préférence, les instants d'acquisition ta sont régulièrement espacés, la position de la portion distale 3d du cathéter 3 étant acquise par le module 15 d'imagerie à une fréquence d'acquisition fa inférieure à la fréquence de détermination fd La fréquence d'acquisition fa est par exemple comprise entre 2 et 10 images par seconde. La fréquence d'acquisition fa est par exemple un sous-multiple de la fréquence de détermination fd On notera par la suite ta(n1) et ta(n) deux instants d'acquisition successifs. Les moyens 9 comportent en outre un module 17 de détection du déplacement de la portion proximale 3p du cathéter 3 entre deux instants de détermination td successifs, et un module 19 de détermination de la position de la portion distale 3d du cathéter 3 en chaque instant td de détermination, à partir des positions de cette portion distale 3d acquises par le module 15 d'imagerie en chaque instant ta d'acquisition et des déplacements de la portion proximale 3p issus du module 17 de détection.

Ainsi, les instants td de détermination auxquels la position de la portion distale 3d du cathéter est déterminée comprennent, outre les instants d'acquisition ta auxquels une image de cette portion distale 3d est acquise, des instants intermédiaires compris entre deux instants d'acquisition ta successifs, la position de la portion distale 3d du cathéter 3 en chaque instant intermédiaire étant déterminée à partir du déplacement de la portion proximale 3p du cathéter 3. Le module 15 d'imagerie comprend par exemple un système d'imagerie à rayons X, comprenant un émetteur 23 de rayons X, un détecteur 25 de rayons X et une unité 27 de commande et de traitement, reliée à l'émetteur 23 et au détecteur 25. L'émetteur 23 de rayons X est par exemple un tube à rayons X. L'émetteur 23 est positionné au regard d'une table 24 de support du sujet 5. Il est propre à émettre en chaque instant d'acquisition ta des rayons X en direction d'un sujet 5 étendu sur cette table de support, en particulier de la zone d'intérêt du corps du sujet 5, i.e. de la zone de son système vasculaire dans laquelle il est prévu de déplacer le cathéter 3. Le détecteur 25 de rayons X est disposé face à l'émetteur 23, la table de support étant placée entre l'émetteur 23 et le détecteur 25. Ainsi, le détecteur 25 de rayons X est propre à recevoir des rayons X émis par l'émetteur 23 à travers le corps du sujet 5. Le cathéter 3 est au moins en partie opaque aux rayons X. Ainsi, lorsqu'il est introduit dans le système vasculaire du sujet 5, le cathéter 3 ne transmet pas les rayons X qu'il reçoit de l'émetteur 23 vers le détecteur 25. Le détecteur 25 est propre à émettre des signaux représentatifs des rayons X détectés à destination de l'unité 27 de commande et de traitement. L'unité 27 est propre à commander l'émission de rayons X par l'émetteur 23 en chaque instant d'acquisition ta, à recevoir des signaux issus du détecteur 25 représentatifs des rayons X détectés par ce détecteur 25 à cet instant d'acquisition ta, et à générer, à partir de ces signaux, une image par rayons X du corps du sujet 5. Lorsque le cathéter 3 est présent dans le système vasculaire du sujet 5, cette image générée par le dispositif 27 de commande et de traitement fait apparaître le cathéter 3, et en particulier sa portion distale 3d. Cette image ne fait pas apparaître le système vasculaire du sujet 5, car celui-ci n'est pas opaque aux rayons X. L'unité 27 de commande et de traitement est propre à reconstituer une image du système vasculaire du sujet 5 faisant apparaître à la fois ce système vasculaire et le cathéter 3, par superposition de chaque image par rayons X à une image initiale du système vasculaire du sujet 5. Cette image initiale est par exemple une image préalablement acquise par le module 15 d'imagerie après introduction dans le système vasculaire du sujet 5 d'un agent de contraste opaque aux rayons X. L'unité 27 de commande et de traitement est en outre propre à déterminer, à partir de cette image reconstituée, quelle est la position du cathéter 3, en particulier de sa portion distale 3d, à l'instant d'acquisition ta, dans un référentiel R lié au système vasculaire du sujet 5. Le module 17 de détection est propre à détecter tout déplacement de la portion proximale 3p du cathéter 3 par rapport au sujet 5, en particulier par rapport au système vasculaire du sujet 5, entre deux instants de détermination td successifs. A cette fin, le module 17 de détection comprend un détecteur 40 de déplacement, propre à détecter le déplacement relatif de la portion proximale 3p du cathéter 3 par rapport à ce détecteur 40 entre deux instants de détermination td successifs, selon deux degrés de liberté correspondant d'une part à une translation du cathéter 3 selon sa direction longitudinale et une rotation du cathéter autour de sa direction longitudinale. Le module 17 de détection comprend par ailleurs une unité 41 de traitement des données issues du détecteur 40 pour en déduire le déplacement de la portion proximale 3p du cathéter 3 par rapport au référentiel R lié au système vasculaire du sujet 5 entre deux instants de détermination tdsuccessifs. De préférence, et comme illustré sur la Figure 2, le détecteur 40 est un détecteur optique. Il comprend un émetteur laser 42, propre à émettre un faisceau laser vers une zone prédéterminée 43 de détection, un récepteur optique 44, propre à recevoir et à détecter un rayonnement laser issu de l'émetteur laser 42 après réflexion sur le cathéter 3. La zone de détection 43 est disposée le long du passage de la portion proximale 3p du cathéter 3 lors de son déplacement par un opérateur.

L'émetteur laser 42 comprend par exemple une diode laser propre à émettre un faisceau laser, à travers une lentille, vers la zone de détection 43. Le faisceau laser émis par l'émetteur laser 42 est donc reçu et réfléchi par la paroi extérieure du cathéter 3. La distance entre l'émetteur laser 42 et la paroi extérieure du cathéter 3 est une distance fixe, comprise par exemple entre 2,2 et 2, 4mm. De préférence, la diode laser 48 émet dans l'infrarouge. Le récepteur optique 44 comprend une matrice de capteurs, par exemple des capteurs CCD ou CMOS. Le récepteur optique 44 est par exemple formé d'une aire de 32x32 capteurs. Les capteurs sont propres à recevoir le rayonnement laser issu de l'émetteur laser 42 après réflexion sur le cathéter 3 et à convertir ce rayonnement en signaux électriques représentatifs de l'intensité lumineuse reçue. Le récepteur optique 44 est ainsi propre à acquérir à des instants de réception tr des images de la portion du cathéter 3 traversant la zone 43, à une fréquence de réception t supérieure à la fréquence fd de détermination. La fréquence de réception fr est par exemple comprise entre 125 et 1000 images par seconde. Comme illustré sur la Figure 2, le détecteur 40 est compris dans un boîtier 50 renfermant l'émetteur laser 42 et le récepteur optique 44, et comprenant un conduit 52 permettant la circulation du cathéter 3, la zone 43 de détection étant disposée dans ce conduit 52.

Ainsi, un mouvement imprimé sur la portion proximale 3p du cathéter 3 par un opérateur pour déplacer la portion distale 3d du cathéter 3 dans le corps du sujet 5 induit un déplacement de la portion proximale 3p à travers le conduit 52, et en particulier dans la zone de détection 43, ce qui permet au détecteur 40 de capter tout déplacement de cette portion proximale 3p.

Par exemple, comme illustré sur la Figure 3, le boîtier 50 comporte une première portion 50a renfermant l'émetteur laser 42 et le récepteur optique 44, appelée par la suite capteur 50a, et une deuxième portion 50b renfermant le conduit 52, montée amovible sur la première portion, appelée par la suite support 50b. De préférence, le support 50b est étanche, de telle sorte que les instruments médicaux circulant dans le conduit 52 sont isolés de manière étanche du capteur 50a, en particulier de l'émetteur laser 42 et du récepteur optique 44. Ce support 50b est adapté pour être stérilisé en autoclave. Le conduit 52 comprend une ouverture permettant le passage du faisceau laser issu de l'émetteur laser 42 vers le cathéter 3. Cette ouverture est par exemple formée par une fenêtre transparente 53 ménagée sur une surface du support 50b Le montage amovible du support 50b du boîtier 50 sur le capteur 50a permet d'adapter différents supports 50b, en fonction du type et de la taille de l'instrument médical disposé dans le conduit 52, sur un même capteur 50a, et donc d'assurer l'adaptabilité du boîtier 50 à différents instruments médicaux.

En particulier, les dimensions du support 50b, qui permettent de régler la position du conduit 52 par rapport au capteur 50a et le diamètre du conduit 52, sont choisis en fonction du diamètre du cathéter 3 de manière à garantir une distance optimale entre l'émetteur laser 42 et la paroi extérieure du cathéter 3. Ainsi, le diamètre interne du conduit 52 est choisi en fonction du diamètre externe du cathéter 3, de manière à garantir la distance souhaitée entre l'émetteur laser 42 et la paroi extérieure du cathéter 3, par exemple comprise entre 2,2 et 2,4mm. Le support 50b comprend par ailleurs un premier connecteur extérieur 56a permettant de fixer le boîtier 50 à l'instrument médical à travers lequel le cathéter 3 est introduit dans le système vasculaire, dans le cas présent un trocart 58, et un deuxième connecteur extérieur 56b permettant de fixer le boîtier 50 à une valve hémostatique ou un autre dispositif qui en usage conventionnel aurait été attaché au trocart 58. Le capteur 50a et le support 50b sont fixés l'un à l'autre par des moyens de fixation, par exemple des vis 59. Le boîtier 50 comprend en outre une interface de communication 60 permettant le transfert des données captées par le détecteur 40 vers l'unité 41 de traitement. De préférence, cette interface 60 est une interface sans fil, par exemple un émetteur radiofréquences. De préférence, le détecteur 40 est alimenté par une batterie 62 incluse dans le boîtier. Ainsi, le boîtier 50 peut être utilisé sans être relié par une connexion filaire à une source d'alimentation ou à l'unité 41 de traitement. Le boîtier 50 est de préférence réalisé à partir de polyamide fritté, permettant sa mise en autoclave. L'unité 41 de traitement est propre à recevoir du récepteur 44 des signaux représentatifs des images acquises par ce récepteur 44, et à analyser ces images pour déterminer le déplacement relatif de la portion proximale 3p du cathéter 3 dans un référentiel R' lié au détecteur 40 entre deux instants de détermination tdsuccessifs. De manière connue, cette analyse est réalisée en déterminant une corrélation entre deux images prises successivement par le récepteur 44. Cette corrélation permet de détecter le déplacement relatif de la portion proximale 3p du cathéter 3 par rapport au détecteur 40 selon les deux degrés de liberté mentionnés ci-dessus entre deux instants de réception tr.

L'unité 41 de traitement est propre à déduire le déplacement relatif de la portion proximale 3p du cathéter 3 dans le référentiel R' lié au détecteur 40 entre deux instants de détermination td successifs par composition des déplacements détectés entre les instants de réception tr compris entre ces deux instants de détermination td successifs.

Par ailleurs, l'unité 41 de traitement est propre à déterminer le déplacement relatif de la portion proximale 3p du cathéter 3 dans le référentiel R du système vasculaire du sujet 5 à partir du déplacement relatif de cette portion proximale 3p dans le référentiel R' du détecteur 40. Dans le mode de réalisation représenté sur les Figures 2 et 3, le boîtier 50 est fixé au trocart 58 lui-même fixé à la peau du sujet 5. Le boîtier 50 et le détecteur 40 occupent donc une position fixe par rapport au système vasculaire du sujet 5. Par conséquent, le déplacement relatif de la portion proximale 3p du cathéter 3 dans le référentiel R du système vasculaire du sujet 5 est identique au déplacement relatif de cette portion proximale 3p dans le référentiel R' du détecteur 40.

Le récepteur optique 44 a par exemple une résolution de 1200 points par pouce, soit 48 points par millimètre, ce qui permet de capter avec précision les déplacements de translation et de rotation de la portion proximale 3p du cathéter 3. Par exemple, la vitesse maximale de déplacement pouvant être détectée est comprise entre 100 et 1000 mm/s, notamment égale à 378 mm/s.

Le module 19 de détermination de la position de la portion distale 3d est relié au module 15 d'imagerie et au module 17 de détection. Le module 19 est propre à déterminer la position de la portion distale 3d du cathéter 3 en chaque instant de détermination td, à partir des positions de cette portion distale 3d acquises par le module 15 d'imagerie en chaque instant d'acquisition ta et des déplacements de la portion proximale 3p du cathéter 3 entre deux instants de détermination td issus du module 17 de détection. Pour cela, le module 19 est propre à déduire du déplacement de la portion proximale 3p du cathéter 3 entre deux instants de détermination td successifs td(k-/) et td(k) et de la cartographie du système vasculaire du sujet 5, quel est le déplacement de la portion distale 3d de ce cathéter 3 dans le système vasculaire du sujet 5 entre les deux instants de détermination td(k-/) et td(k). La cartographie du système vasculaire du sujet 5 est par exemple préalablement déterminée par le module 19 à partir de l'image initiale du système vasculaire du sujet 5 acquise par le module 15 d'imagerie.

De préférence, la position de la portion distale 3d est déterminée en chaque instant d'acquisition ta comme la position de cette portion distale 3d acquise par le module 15 d'imagerie. Par ailleurs, en chaque instant de détermination td(k) distinct d'un instant d'acquisition ta, la position de la portion distale 3d est déterminée à partir de la position de cette portion distale 3d à l'instant de détermination td(k-1) immédiatement précédent et d'une estimation du déplacement de la portion distale 3d entre les instants td(k-1) et td(k).

Ainsi, le module 19 est propre à déterminer les positions successives de la portion distale 3d du cathéter 3 aux instants de détermination td à partir des déplacements de la portion proximale 3p issus du module 17 de détection, et à recaler la position de cette portion distale 3d en chaque instant d'acquisition ta, à partir de la position acquise par le module 15 d'imagerie.

Ce recalage périodique permet de corriger des erreurs de précision de la position telle que déterminée à partir du seul module 17 de détection. Les moyens 11 d'affichage comprennent un dispositif d'affichage 68 propre à recevoir du module 19 les positions successives de la portion distale 3d du cathéter 3 aux instants de détermination td et à afficher à destination d'un praticien, en chaque instant td de détermination, une image représentative du système vasculaire du sujet 5 et de la position du cathéter 3, en particulier de sa portion distale 3d, par rapport à ce système vasculaire à cet instant de détermination td. Un exemple d'une telle image est illustré sur la Figure 4. Cette image comprend une représentation du système vasculaire du sujet 5 sur laquelle est superposée une représentation de la portion distale 3d du cathéter 3.

Comme illustré sur la Figure 2, dans un mode de réalisation, l'unité 27 de commande et de traitement, l'unité 41 de traitement et le module 19 de détermination de la position de la portion distale 3d sont des applications mises en oeuvre par un calculateur 72. Le calculateur 72 comprend à cette fin un processeur 78, une ou plusieurs mémoire(s) 80, des moyens d'interface homme machine 82, et des moyens 84 d'interface. La mémoire 80 comprend différentes zones de mémoire contenant des applications destinées à être exécutées par le processeur 78, en particulier des applications correspondant aux fonctions exécutées par l'unité 27 de commande et de traitement, et/ou l'unité 41 de traitement et/ou le module 19. La mémoire 80 contient également des données relatives au système vasculaire du sujet 5, notamment l'image initiale du système vasculaire du sujet 5 acquise par le module 15 d'imagerie et la cartographie de ce système vasculaire déterminée par le module 19 à partir de cette image initiale.

Le processeur 78 est adapté pour exécuter des applications contenues dans la mémoire 80, notamment un système d'exploitation permettant le fonctionnement classique d'un système informatique. Le calculateur 72 est propre à échanger des données avec l'émetteur 23 et le détecteur 25 du module d'imagerie 15 et avec le détecteur 40 du module 17 de détection via les moyens 84 d'interface. En particulier, les moyens 84 d'interface comprennent un émetteur/récepteur sans fil propre à échanger des données avec l'interface de communication 60 du boîtier 50. Les moyens d'interface homme machine 82 comprennent des moyens 84 de saisie d'informations par un opérateur pour le paramétrage du système 1 et le dispositif d'affichage 68. En particulier, les moyens d'interface 82 permettent à l'utilisateur de définir la fréquence d'acquisition f, de la position de la portion distale 3d du cathéter par le module 15 d'imagerie. Un exemple de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention au moyen du système 1 de suivi de la portion distale du cathéter 3 lors d'une intervention va maintenant être décrit en référence à la Figure 5. Ce procédé comprend une étape initiale 100 lors de laquelle une image initiale du système vasculaire du sujet 5 est acquise par le module 15 d'imagerie après introduction dans le système vasculaire du sujet 5 d'un agent de contraste opaque aux rayons X.

Par ailleurs, lors de cette étape initiale 100, l'image initiale est transmise au module 19 qui détermine, à partir de cette image initiale, une cartographie du système vasculaire du sujet 5. L'image initiale et la cartographie du système vasculaire sont alors stockées dans la mémoire 80 du calculateur 72.

L'intervention est ensuite initiée, par exemple par le praticien, lors d'une étape 102, par introduction du trocart 58 dans une veine ou une artère du système vasculaire à travers la peau du sujet 5, et par fixation de ce trocart 58 à la peau du sujet 5. Le boîtier 50 est alors fixé par son connecteur extérieur 56 au trocart 58, et la portion distale 3d du cathéter 3 est introduite, à travers le conduit 52 du boîtier 50 et à travers le trocart 58, dans le système vasculaire du sujet 5. Un déplacement de la portion distale 3d du cathéter 3 dans le système vasculaire du sujet 5 est alors généré, par exemple par un déplacement de la portion proximale 3p du cathéter 3 par un opérateur, notamment selon une translation de cette portion proximale 3p vers le corps du sujet 5 et/ou une rotation de cette portion proximale 3p autour de la direction longitudinale du cathéter 3.

Le déplacement de la portion distale 3d du cathéter 3 dans le système vasculaire est alors suivi par le système 1 et affiché à destination du praticien selon les étapes suivantes, réalisées de manière itérative. Lors d'une étape 106 d'acquisition, mise en oeuvre en un instant d'acquisition ta(n), le module 15 d'imagerie acquiert la position de la portion distale 3d du cathéter 3 dans le système vasculaire du sujet 5. Pour cela, lors d'une phase 108, l'émetteur 23 de rayons X émet à l'instant d'acquisition ta(n) des rayons X en direction de la zone d'intérêt du corps du sujet 5 dans laquelle le cathéter 3 est déplacé, en réponse à un ordre de commande de l'unité 27 de commande et de traitement. Ces rayons traversent le corps du sujet 5 et sont ensuite reçus par le détecteur 25. Le détecteur 25 émet alors des signaux électriques représentatifs des rayons X détectés à destination de l'unité 27 de commande et de traitement. L'unité 27 génère à partir de ces signaux une image par rayons X du corps du sujet 5, faisant apparaître la portion distale 3d du cathéter 3. L'unité 27 de commande et de traitement superpose alors l'image par rayons X ainsi générée à l'image initiale du système vasculaire du sujet 5 pour former une image faisant apparaître à la fois ce système vasculaire et le cathéter 3. Par ailleurs, l'unité 27 détermine, à partir de cette image reconstituée, quelle est la position du cathéter 3, en particulier de sa portion distale 3d, dans le référentiel R du système vasculaire du sujet 5 à l'instant d'acquisition ta et transmet cette position au module 19. Lors d'une phase 110 d'affichage, le module 19 transmet cette position aux moyens 11 d'affichage qui affichent alors à destination du praticien une image représentant à la fois le système vasculaire du sujet 5 et la portion distale 3d du cathéter 3 dans ce système vasculaire. Cette étape 106 d'acquisition est ensuite répétée à l'instant d'acquisition ta(n+1) suivant. En chaque instant de détermination td(k) compris entre ces instants d'acquisition ta(n) et ta(n+1), la position de la portion distale 3d du cathéter 3 est déterminée selon une pluralité 120 d'étapes 121 de détection, à partir du déplacement de la portion proximale 3p de ce cathéter 3 détecté par le module 17 de détection. L'étape 121 de détection est ainsi réitérée pour déterminer la position de la portion distale 3d en chaque instant de détermination td(k).

L'étape 121 de détection comprend une phase 122 de détection par le module 17 des déplacements de la portion proximale 3p du cathéter 3 par rapport au système vasculaire du sujet 5, entre les instants de détermination td(k-1) et td(k). Lors de la première itération de l'étape 120, td(k-1) correspond à l'instant d'acquisition ta(n). Lors de la phase 122, le détecteur 40 de déplacement détermine les déplacements de rotation de la portion proximale 3p du cathéter autour de sa direction longitudinale et les déplacements de translation du cathéter de la portion proximale 3p selon sa direction longitudinale par rapport à ce détecteur 40 entre les deux instants td(k-1) et td(k). Pour cela, l'émetteur laser 42 émet un faisceau laser vers la zone 43 de détection, à travers laquelle circule le cathéter 3. Le faisceau laser, réfléchi par la paroi extérieure du cathéter 3, est reçu par le récepteur optique 44.

Le récepteur optique 44 acquiert ainsi à de multiples instants de réception tr entre les instants de détermination td(k-1) et td(k) des images de la portion du cathéter 3 traversant la zone 43, et transmet ces informations à l'unité 41 de traitement via l'interface de communication 60 sans fil. L'unité 41 de traitement analyse ces images pour déterminer le déplacement relatif de translation et de rotation de la portion proximale 3p du cathéter 3 par rapport au détecteur 40 entre les instants de détermination td(k-1) et td(k), et en déduit le déplacement relatif de la portion proximale 3p du cathéter 3 dans le référentiel R du système vasculaire du sujet 5. L'unité 41 de traitement transmet ces informations au module 19.

La phase 122 de détection est suivie d'une phase 124 lors de laquelle le module 19 détermine la position de la portion distale 3d du cathéter 3 à l'instant de détermination td(k), à partir de la position de cette portion distale 3d à l'instant de détermination td(k-1) et du déplacement de la portion proximale 3p du cathéter 3 entre les instants de détermination td(k) et td(k-1).

Pour cela, le module 19 détermine, à partir du déplacement de la portion proximale 3p du cathéter 3 entre les instants de td(k) et td(k-1) et de la cartographie du système vasculaire stockée dans la mémoire 80, le déplacement de la portion distale 3d de ce cathéter 3 dans le système vasculaire du sujet 5 entre les instants de td(k) et td(k-1). Le module 19 détermine alors la position de la portion distale 3d à l'instant td(k) à partir de la position de cette portion distale à l'instant td(k-/) et d'une estimation du déplacement de la portion distale 3d entre les instants td(k-/) et td(k). Lors d'une phase 126 d'affichage, le module 19 transmet cette position aux moyens 11 d'affichage qui affichent alors à destination du praticien une image représentant à la fois le système vasculaire du sujet 5 et le cathéter 3 dans ce système 35 vasculaire.

Le système et le procédé selon l'invention permettent ainsi d'afficher à destination du praticien des images illustrant le déplacement du cathéter qu'il manipule dans le système vasculaire du sujet 5 à une fréquence satisfaisante, tout en réduisant la fréquence d'émission de rayons X vers le corps du sujet 5, donc en réduisant les risques pour le sujet 5. Le système selon l'invention présente par ailleurs l'avantage d'être de coût réduit. En outre, le boîtier 50 est miniaturisé, ce qui facilite sa manipulation, en particulier lors d'une intervention. Il devra être compris que les exemples de réalisation présentés ci-dessus ne sont pas limitatifs. Notamment, le système selon l'invention peut être utilisé pour suivre le déplacement de plusieurs instruments médicaux dans le corps du sujet, par exemple pour suivre le déplacement d'un cathéter et d'un micro-cathéter, le micro-cathéter étant inséré et déplacé à l'intérieur du cathéter.

Le système 1 comporte alors plusieurs détecteurs 40, chacun propre à déterminer le déplacement relatif d'un instrument médical associé par rapport à un autre instrument médical ou par rapport au corps du sujet. Chaque détecteur 40 est compris dans un boîtier 50 qui est soit fixe, soit mobile par rapport au corps du sujet.

Le déplacement de chaque instrument médical par rapport au corps du sujet est alors déterminé par composition du déplacement de cet instrument médical par rapport au boîtier 50 associé, déterminé par le détecteur 40 inclus dans ce boîtier, et du déplacement du boîtier 50 associé. Par exemple, pour suivre le déplacement d'un cathéter et d'un micro-cathéter inséré et déplacé à l'intérieur du cathéter, le système comprend un premier boîtier associé au cathéter et fixe par rapport au corps du sujet, et un deuxième boîtier associé au micro-cathéter et fixe par rapport au cathéter. Le premier boîtier permet de déterminer le déplacement du cathéter par rapport au corps du sujet.

Le deuxième boîtier permet de déterminer le déplacement du micro-cathéter par rapport au deuxième boîtier, donc le déplacement de ce micro-cathéter par rapport au cathéter. Le déplacement du cathéter par rapport au corps du sujet est alors déterminé par composition du déplacement du micro-cathéter par rapport au cathéter et du déplacement du cathéter par rapport au corps du sujet.

En outre, selon une variante, le détecteur 40 et l'unité de traitement sont reliés par une liaison filaire, et les données captées par le détecteur 40 sont transmises vers l'unité 41 de traitement via cette liaison filaire. Bien entendu, d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés, et les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes mentionnées ci-dessus peuvent être combinées entre elles.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1.- Système (1) de suivi d'une première portion (3d) d'un instrument médical (3), insérée dans le corps d'un sujet (5), lors de son déplacement dans le corps du sujet (5), ledit système (1) comprenant : - des moyens (9) de détermination d'une position de ladite première portion (3d) par rapport au corps du sujet (5) en au moins un instant de détermination (td), et - des moyens (11) d'affichage, à destination d'un utilisateur, audit instant de détermination (td), d'une image représentative d'au moins une partie du corps du sujet (5) 10 et de la première portion (3d) de l'instrument médical (3) dans la position de la première portion (3d) déterminée par lesdits moyens (9) de détermination à cet instant de détermination (td), le système (1) étant caractérisé en ce que lesdits moyens (9) de détermination comprennent : 15 - un module (15) d'imagerie, propre à acquérir, en au moins un instant d'acquisition (ta) antérieur audit instant de détermination (td), une position de la première portion (3d) de l'instrument médical (3) par rapport au corps du sujet (5), - un module (17) de détection d'un déplacement d'une deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) par rapport au corps du sujet (5) entre ledit instant d'acquisition 20 (ta) et ledit instant de détermination (td), et - un module (19) de détermination propre à déterminer, à partir de la position de la première portion (3d) audit instant d'acquisition (ta) issue dudit module d'imagerie (15) et dudit déplacement de la deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) entre ledit instant d'acquisition (ta) et ledit instant de détermination (td), détecté par ledit module (17) 25 de détection, la position de la première portion (3d) de l'instrument médical (3) par rapport au corps du sujet (5) audit instant de détermination (0-
2. 2.- Système (1) de suivi selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module (17) de détection est propre à détecter une translation de ladite deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) selon sa direction longitudinale et une rotation de ladite 30 deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) autour de sa direction longitudinale par rapport au corps du sujet (5) entre ledit instant d'acquisition (ta) et ledit instant de détermination (0.
3. 3.- Système (1) de suivi selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit module (19) de détermination est propre à déterminer la 35 position de la première portion (3d) de l'instrument médical (3) par rapport au corps du sujet (5) en chacun. d'une pluralité d'instants de détermination (td) successifs comprisentre un premier (t0(n-1)) et un deuxième (tin)) instants d'acquisition successifs, à partir de la position de la première portion (3d) issue dudit module d'imagerie (15) audit premier instant d'acquisition (ta(n-1)) et du déplacement de la deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) entre ledit premier instant d'acquisition (ta(n1)) et chaque instant de détermination (td) de ladite pluralité d'instants de détermination (td), détecté par ledit module (17) de détection.
4. 4.- Système (1) de suivi selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit module (17) de détection comprend au moins un détecteur (40) d'un déplacement de la deuxième portion (3p) par rapport à ce détecteur (40).
5. 5.- Système (1) de suivi selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit détecteur (40) est compris dans un boîtier (50) comportant un conduit (52) de passage de l'instrument médical (3).
6. 6.- Système (1) de suivi selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit boîtier (50) comporte une première portion (50a) renfermant ledit détecteur (40) et une deuxième portion (50b) renfermant ledit conduit (52) de passage.
7. 7.- Système (1) de suivi selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite deuxième portion (50b) est étanche, ledit instrument médical (3) circulant dans ledit conduit (52) de passage étant isolé de manière étanche de ladite première portion (50a).
8. 8.- Système (1) de suivi selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, 20 caractérisé en ce que ladite deuxième portion (50b) est montée de manière amovible sur ladite première portion (50a).
9. 9.- Système (1) de suivi selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que ledit détecteur (40) est un détecteur optique.
10. 10.- Système (1) de suivi selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit 25 détecteur optique (40) comprend au moins une source lumineuse (42), propre à émettre un faisceau lumineux incident sur une zone de la deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) et un récepteur optique (44), propre à détecter un faisceau lumineux réfléchi par la deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3).
11. 11.- Système (1) de suivi selon la revendication 10 et l'une quelconque des 30 revendications 5 à 8, caractérisé en ce que ladite source lumineuse (42) est propre à émettre le faisceau lumineux incident sur une zone de la deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) lors du passage de ladite deuxième portion (3p) dans ledit conduit (52) de passage.
12. 12.- Système (1) de suivi selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, 35 caractérisé en ce que ledit détecteur (40) est mobile par rapport au corps du sujet (5), eten ce que ledit module (17) de détection comprend des moyens de détection d'un déplacement du détecteur (40) par rapport au corps du sujet (5).
13. 13.- Système (1) de suivi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première portion (3d) de l'instrument médical (3) comprend au moins une zone visiblq-par imagerie optique, et en ce que ledit module (15) d'imagerie comprend un émetteur (23) propre à émettre des rayons optiques vers le corps du sujet (5), et un détecteur (25), propre à recevoir des rayons optiques émis par ledit émetteur (23) à travers le corps du sujet (5).
14. 14.- Système (1) de suivi selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit module (17) de détection est propre à détecter un déplacement de la deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3)par rapport au corps du sujet (5) entre ledit instant d'acquisition (ta) et ledit instant de détermination (td), ladite deuxième portion (3p) étant à l'extérieur du corps du sujet (5).
15. 15.- Procédé de suivi d'une première portion (3d) d'un instrument médical (3) inséré dans le corps d'un sujet (5) lors de son déplacement dans le corps du sujet (5), comprenant : - la détermination (108, 124) d'une position de ladite première portion (3d) par rapport au corps du sujet (5) en au moins un instant de détermination (td), et - l'affichage (110, 126), à destination d'un utilisateur, en chaque instant de détermination (td), d'une image représentative d'au moins une partie du corps du sujet (5) et de la première portion (3d) de l'instrument médical (3) dans la position de la première portion (3d) déterminée par lesdits moyens (9) de détermination à cet instant de détermination (td), le procédé étant caractérisé en ce que la détermination (108, 124) de la position de ladite première portion (3d) comprend : - l'acquisition (108) en au moins un instant d'acquisition (ta) antérieur audit instant de détermination (td), d'une position de la première portion (3d) de l'instrument médical (3) par rapport au corps du sujet (5), - la détection (122) d'un déplacement d'une deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) par rapport au corps du sujet (5) entre ledit instant d'acquisition (ta) et ledit instant de détermination (td), et - la détermination (124), à partir de la position de la première portion (3d) audit instant d'acquisition (ta) et dudit déplacement de la deuxième portion (3p) de l'instrument médical (3) entre ledit instant d'acquisition (ta) et ledit instant de détermination (td), de la position de la première portion (3d) de l'instrument médical (3) par rapport au corps du sujet (5) audit instant de détermination (0.