FR2974001A1 - METHOD FOR DESIGNING AND MANUFACTURING A POSITIONING GUTTER FOR USE IN REPOSITIONING THE MAXILLARY OF A PATIENT DURING OPERATION OF ORTHOGNATHIC SURGERY - Google Patents
METHOD FOR DESIGNING AND MANUFACTURING A POSITIONING GUTTER FOR USE IN REPOSITIONING THE MAXILLARY OF A PATIENT DURING OPERATION OF ORTHOGNATHIC SURGERY Download PDFInfo
- Publication number
- FR2974001A1 FR2974001A1 FR1153194A FR1153194A FR2974001A1 FR 2974001 A1 FR2974001 A1 FR 2974001A1 FR 1153194 A FR1153194 A FR 1153194A FR 1153194 A FR1153194 A FR 1153194A FR 2974001 A1 FR2974001 A1 FR 2974001A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- points
- point
- plane
- intersection
- repository
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000011505 plaster Substances 0.000 claims abstract description 103
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims abstract description 19
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 83
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 51
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 30
- 208000013036 Dopa-responsive dystonia due to sepiapterin reductase deficiency Diseases 0.000 claims description 28
- 201000001195 sepiapterin reductase deficiency Diseases 0.000 claims description 28
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 25
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 20
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 17
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 101000587313 Homo sapiens Tyrosine-protein kinase Srms Proteins 0.000 claims description 11
- 102100029654 Tyrosine-protein kinase Srms Human genes 0.000 claims description 11
- 241000404883 Pisa Species 0.000 claims description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 8
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 8
- 238000002601 radiography Methods 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000011002 quantification Methods 0.000 claims description 5
- 101100310949 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) SRD1 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000002553 single reaction monitoring Methods 0.000 claims description 4
- 238000013426 sirius red morphometry Methods 0.000 claims description 4
- 101100243947 Mus musculus Pidd1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 241000801593 Pida Species 0.000 claims description 3
- 101150004569 Pisd gene Proteins 0.000 claims description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- BEEDODBODQVSIM-UHFFFAOYSA-N oxymetazoline hydrochloride Chemical compound Cl.CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C)=C1CC1=NCCN1 BEEDODBODQVSIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002559 palpation Methods 0.000 claims description 3
- 229940119096 sinex Drugs 0.000 claims description 3
- 101100136834 Mus musculus Plin5 gene Proteins 0.000 claims description 2
- 101100339481 Cochliobolus miyabeanus HOG1 gene Proteins 0.000 claims 1
- 101150009928 SRM1 gene Proteins 0.000 claims 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 14
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 12
- 210000002050 maxilla Anatomy 0.000 description 11
- 210000004373 mandible Anatomy 0.000 description 9
- 210000001847 jaw Anatomy 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 241001377010 Pila Species 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 210000002455 dental arch Anatomy 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 3
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 3
- 241001653121 Glenoides Species 0.000 description 2
- 241000549435 Pria Species 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 101100008048 Caenorhabditis elegans cut-4 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000001055 chewing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 210000000613 ear canal Anatomy 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001483 mobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 210000003254 palate Anatomy 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010111 plaster casting Methods 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000001774 stimulated Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910000811 surgical stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010966 surgical stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C7/00—Orthodontics, i.e. obtaining or maintaining the desired position of teeth, e.g. by straightening, evening, regulating, separating, or by correcting malocclusions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C11/00—Dental articulators, i.e. for simulating movement of the temporo-mandibular joints; Articulation forms or mouldings
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B2017/00681—Aspects not otherwise provided for
- A61B2017/00707—Dummies, phantoms; Devices simulating patient or parts of patient
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
- A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
- A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C7/00—Orthodontics, i.e. obtaining or maintaining the desired position of teeth, e.g. by straightening, evening, regulating, separating, or by correcting malocclusions
- A61C7/002—Orthodontic computer assisted systems
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Robotics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
Abstract
Procédé de conception et de fabrication d'une gouttière de positionnement destinée à être utilisée pour repositionner le maxillaire (1) d'un patient lors d'une opération de chirurgie orthognathique, caractérisé en ce qu'on définit un référentiel dentaire (SRD) permettant d'estimer les déplacements et les rotations des structures osseuses à partir d'une imagerie de l'anatomie du patient, réalisée soit en 2D, soit en 3D, en choisissant ledit référentiel dentaire (SRD) à partir du plan sagittal de l'articulateur et des trois points suivants : * le point interincisif (Ii) du maxillaire (1) qui va constituer, de préférence, l'origine du référentiel ; * le point cuspide vestibulomésial de la première molaire gauche (M1G) ; * le point cuspide vestibulomésial de la première molaire droite (M1D) ; et en ce qu'on réalise un traitement particulier des données obtenues à partir de ces points et des données acquis sur le modèle maxillaire en plâtre du patient (5).A method of designing and manufacturing a positioning gutter for use in repositioning the maxillary (1) of a patient during an orthognathic surgery operation, characterized in that a dental reference frame (SRD) is defined to estimate the displacements and the rotations of the bone structures starting from an imagery of the patient's anatomy, carried out either in 2D, or in 3D, by choosing said reference dental (SRD) starting from the sagittal plane of the articulator and the following three points: * the inter-incisal point (Ii) of the maxillary (1) which will constitute, preferably, the origin of the reference frame; * the vestibulomésial cusp point of the first left molar (M1G); * the vestibulomésial cusp point of the first right molar (M1D); and in that a particular treatment of the data obtained from these points and the data acquired on the plaster maxillary model of the patient (5) is carried out.
Description
Procédé de conception et de fabrication d'une gouttière de positionnement destinée à être utilisée pour repositionner le maxillaire d'un patient lors d'une opération de chirurgie orthognathique La présente invention concerne le domaine de la chirurgie orthognathique. Plus précisément, elle concerne la réalisation de gouttières de positionnement utilisées pour repositionner les os des mâchoires du patient, après une opération par laquelle le praticien a découpé des fractions des maxillaires (mâchoire supérieure) et/ou de la mandibule (mâchoire inférieure). Après ce découpage et ce repositionnement, on obtient des configurations et des positionnements respectifs du maxillaire et de la mandibule qui ne présentent plus le décalage des mâchoires qui a motivé l'opération pour des raisons fonctionnelles (comme remédier à une mauvaise mastication) ou esthétiques. La chirurgie orthognathique est pratiquée lorsqu'un traitement d'orthodontie serait, à lui seul, inefficace pour corriger une anomalie dento-squelettique sévère. Elle consiste à réaliser une ostéotomie des bases osseuses maxillaires et mandibulaires selon divers procédés pouvant être associés : - l'ostéotomie maxillaire de « Lefort 1 maxillaire », qui consiste à séparer complètement l'arcade dentaire supérieure et le palais du reste de la face, en sectionnant l'arcade au-dessus des racines des dents supérieures, puis à mobiliser l'arcade en la plaçant dans sa position idéale et en réalisant une ostéosynthèse au moyen de plaques et de vis ; - le clivage sagittal des branches montantes du ramus mandibulaire, qui consiste à déplacer la mandibule selon les besoins du patient dans les trois directions de l'espace pour obtenir une avancée, un recul, une dérotation (avancée d'un côté, recul de l'autre), une élévation ou un abaissement ; - une génioplastie osseuse qui vise à corriger les anomalies de position et de morphologie de la symphyse mentonnière dans le sens frontal, vertical ou sagittal. Le traitement chirurgical orthognathique est, de préférence, précédé par un traitement orthodontique pour réaliser un bon alignement dentaire garantissant l'obtention de corrections précises dans toutes les directions, notamment dans le sens vertical. Un traitement orthodontique post-opératoire peut aussi être pratiqué pour parfaire le résultat du traitement. Le chirurgien fonde la prédiction de ses gestes opératoires sur une analyse osseuse basée sur des téléradiographies de face et de profil, ou sur une image traditionnellement réalisée au scanner, et sur l'examen des parties molles du visage. Les objectifs de traitement qu'il déduit de ses analyses sont retranscrits sur des modèles en plâtre au laboratoire de prothèse, de manière à disposer de guides occlusaux en The present invention relates to the field of orthognathic surgery. More specifically, it relates to the realization of positioning gutters used to reposition the bones of the jaws of the patient, after an operation by which the practitioner has cut fractions of the jaws (upper jaw) and / or the mandible (lower jaw). After this cutting and repositioning, one obtains configurations and respective positions of the maxillary and the mandible that no longer have the jaw offset that motivated the operation for functional reasons (such as remedy poor chewing) or aesthetic. Orthognathic surgery is performed when an orthodontic treatment alone would be ineffective in correcting a severe dento-skeletal abnormality. It consists of performing an osteotomy of the maxillary and mandibular bone bases according to various methods that may be associated with: - the Maxillary Lefort 1 maxillary osteotomy, which consists in completely separating the upper dental arch and the palate from the rest of the face, by cutting the arch above the roots of the upper teeth, then mobilizing the arch by placing it in its ideal position and performing osteosynthesis by means of plates and screws; - the sagittal cleavage of the ascending branches of the mandibular ramus, which consists in moving the mandible according to the patient's needs in the three directions of space to obtain an advance, a recoil, a derotation (advanced on one side, recoil of the other), an elevation or a lowering; - a bone genioplasty that aims to correct the anomalies of position and morphology of the chinus symphysis in the frontal, vertical or sagittal direction. The orthognathic surgical treatment is preferably preceded by orthodontic treatment to achieve good dental alignment ensuring accurate corrections in all directions, especially in the vertical direction. Postoperative orthodontic treatment can also be performed to perfect the outcome of the treatment. The surgeon bases the prediction of his operative gestures on a bone analysis based on lateral and lateral teleradiographies, or on an image traditionally performed on a CT scan, and on the examination of the soft parts of the face. The treatment objectives that he deduces from his analyzes are transcribed on plaster models in the prosthesis laboratory, so as to have occlusal guides in
2 préopératoire permettant de placer les éléments osseux dans leurs positions optimales désirées. Mais le positionnement, notamment vertical, des segments osseux comporte différents degrés d'imprécision dus aux imprécisions s'accumulant lors des nombreuses étapes de la procédure. 2 preoperative to place the bone elements in their desired optimal positions. But the positioning, particularly vertical bone segments has different degrees of inaccuracy due to inaccuracies accumulating during the many steps of the procedure.
La chirurgie assistée par ordinateur a apporté des progrès sensibles dans la mise en oeuvre de ces techniques, notamment l'ostéotomie maxillaire Lefort 1 dans le cadre des ostéotomies bimaxillaires. Une technique fréquemment utilisée par les chirurgiens est celle dite du « planning bidimensionnel ». La chirurgie est simulée par ordinateur sur la téléradiographie de profil, en s'aidant éventuellement de la téléradiographie de face. Le mouvement donné est transcrit sur des modèles en plâtre des mâchoires du patient, et on réalise une gouttière de positionnement permettant de placer, en premier lieu, le maxillaire préalablement détaché du reste du massif facial, en se basant sur la mandibule non ostéotomisée. C'est plus particulièrement à ce procédé que la présente invention s'adresse. Computer assisted surgery has made significant progress in the implementation of these techniques, in particular Lefort 1 maxillary osteotomy in the context of bimaxillary osteotomies. A technique frequently used by surgeons is that known as "two-dimensional planning". The surgery is simulated by computer on the profile teleradiography, possibly using the teleradiography of face. The given movement is transcribed on plaster models of the jaws of the patient, and a positioning gutter is made to place, in the first place, the maxillary previously detached from the rest of the facial mass, based on the non-osteotomized mandible. It is more particularly to this method that the present invention is addressed.
Les déplacements à imposer aux objets concernés doivent être définis par rapport à un référentiel. Le choix des axes de référence peut être divers. Le plan dit « de Francfort » peut être utilisé à cet effet. Il s'agit du plan passant par les deux conduits auditifs externes et les deux rebords sous-orbitaires. Dans ce cas, l'axe des X du repère est inclus dans le plan de transfert et est parallèle aux dites droites, l'axe des Y est aussi dans le plan de Francfort et est perpendiculaire à l'axe des X, et l'axe des Z est perpendiculaire au plan de Francfort. La position du point d'origine du repère est sans importance. Le déplacement des éléments osseux peut être représenté en indiquant sur un rectangle (représentant le plateau palatin) le mouvement antéropostérieur et vertical de l'épine nasale antérosupérieure (ENA) et le mouvement vertical de l'épine nasale postérieure (ENP). On a ainsi une bonne idée du mouvement réalisé au niveau du trait d'ostéotomie. Egalement, on réalise des moulages dentaires en plâtre du patient qui vont permettre de simuler l'intervention en préopératoire sur ces moulages. The movements to be imposed on the objects concerned must be defined in relation to a repository. The choice of reference axes can be varied. The so-called "Frankfurt Plan" can be used for this purpose. This is the plane passing through the two external auditory canals and the two suborbital margins. In this case, the axis X of the reference is included in the transfer plane and is parallel to said straight lines, the Y axis is also in the plane of Frankfurt and is perpendicular to the X axis, and the Z axis is perpendicular to the plane of Frankfurt. The position of the origin point of the landmark is irrelevant. The displacement of the bone elements can be represented by indicating on a rectangle (representing the palatal plateau) the anteroposterior and vertical movement of the anterosuperior nasal spine (ENA) and the vertical movement of the posterior nasal spine (ENP). This gives us a good idea of the movement made at the osteotomy line. Also, dental castings are made of plaster of the patient that will allow to simulate the preoperative intervention on these moldings.
Les moulages sont montés sur un articulateur censé reproduire l'occlusion du patient, ainsi que la cinétique mandibulaire par rotation condylienne, au moins dans les premiers degrés de l'ouverture buccale. Le référentiel du patient (tel que le référentiel de Francfort décrit plus haut) est reproduit sur l'articulateur, de même que la relation entre les deux arcades dentaires. Les moulages sont positionnés par rapport au référentiel qui est reproduit sur l'articulateur, de même que la relation entre les deux arcades dentaires. The castings are mounted on an articulator intended to reproduce the occlusion of the patient, as well as the mandibular kinetics by condylar rotation, at least in the first degrees of the mouth opening. The patient's reference system (such as the Frankfurt reference system described above) is reproduced on the articulator, as is the relationship between the two dental arches. The casts are positioned relative to the reference frame that is reproduced on the articulator, as well as the relationship between the two dental arches.
On simule ensuite, par une découpe du plâtre selon des lignes de repérage et des mesures diverses, les opérations d'ostéotomie qui seraient nécessaires pour restaurer un positionnement correct des arcades. Il n'existe pas de méthodologie très standardisée à cet effet, le savoir-faire du chirurgien intervenant de façon cruciale à ce stade. Puis on confectionne une fine gouttière de positionnement en résine qui aidera, en cours de chirurgie, à obtenir le positionnement relatif désiré des arcades dans la position occlusale visée. Le maxillaire est alors ostéosynthésé dans la position ainsi déterminée, et sert de référence au positionnement ultérieur de la mandibule. The osteotomy operations that would be necessary to restore a correct positioning of the arches are then simulated by cutting the plaster according to registration lines and various measurements. There is no very standardized methodology for this purpose, as the surgeon's know-how plays a crucial role at this stage. Then we make a thin resin positioning gutter that will help, during surgery, to obtain the desired relative positioning of the arches in the occlusal position. The maxilla is then osteosynthesized in the position thus determined, and serves as a reference for the subsequent positioning of the mandible.
Cette méthode est simple à mettre en oeuvre. Elle est peu coûteuse, le seul matériau consommable étant la résine constituant la gouttière. Elle permet de vérifier avec précision dans l'espace les rapports occlusaux, notamment l'occlusion finale en ajustant les arcades dentaires des moulages. Elle permet des mouvements tridimensionnels. Si nécessaire on peut rajouter à la simulation sur plâtre une translation latérale ou une rotation frontale pour aligner des points interincisifs ou rétablir une bascule du plan occlusal. On peut associer au mouvement global du maxillaire une chirurgie segmentaire avec correction de la dimension transversale par disjonction maxillaire réalisée sur le plâtre. Enfin, l'ergonomie lors de la chirurgie est parfaite, avec un maxillaire fixé à la mandibule dans le rapport occulal guidé par la gouttière. Il n'est nécessaire que d'impacter l'ensemble maxillomandibulaire vers le haut pour assurer une position stable propice à ostéosynthéser le maxillaire dans de bonnes conditions, sans mouvements parasites. Les opérations comportant cependant de multiples facteurs d'imprécisions : - possibilité d'écarts d'inclinaison de plusieurs degrés entre le référentiel de la téléradiographie et le référentiel de I'articulateur ; - quantification difficilement reproductible et insuffisamment fiable des mouvements entre la position de départ et la position finale, notamment sur la dimension verticale ; - imprécisions liées à l'opération de téléradiographie elle-même : agrandissement parfois insuffisamment uniforme, rayonnement pas assez ou trop pénétrant pour obtenir une image précise des organes à considérer, mauvaise orientation possible de la tête du patient dans le céphalostat ; également les chirurgiens peuvent se tromper dans le choix des points de référence ; - imprécision sur la réalisation des empreintes en cire des maxillaires à partir desquelles les moulages en plâtre seront réalisés ; - approximation dans le positionnement des moulages sur I'articulateur ; - erreurs lors de la chirurgie préparatoire effectuée sur les modèles en plâtre, dont la réalisation est artisanale, sans protocole rigoureusement standardisé, donc extrêmement dépendante du savoir-faire de l'opérateur ; ces erreurs peuvent porter sur le placement des lignes de référence sur le moulage, qui serviront de points de repères quant à la reproduction du mouvement quantifié dans le planning préopératoire, mais ne correspondent ni à des lignes céphalométriques, ni aux traits d'ostéotomie ou à un quelconque repère chirurgical ; le plan de coupe du moulage est défini avec une certaine approximation, du fait notamment que l'ENA et l'ENP ne sont pas matérialisés sur le moulage ; - enfin, la réalisation de la gouttière de positionnement, qui est en résine auto- ou photopolymérisable, peut être imprécise si la gouttière est retirée trop tôt des moulages ; une détérioration du moulage risque également de créer des points en surocclusion poussant les rapports intermaxillaires lors de sa mise en place en post-opératoire. Enfin, des imprécisions de positionnement peuvent se produire lors de l'opération elle-même. Il peut aussi y avoir des interférences osseuses dans la partie postérieure du maxillaire non prévues dans la phase préopératoire, qui peuvent entraîner une décooptation des condyles de la fosse glénoïde et aboutir à un positionnement erroné du maxillaire lors de l'exécution de la technique Lefort 1. This method is simple to implement. It is inexpensive, the only consumable material being the resin constituting the gutter. It makes it possible to precisely check the occlusal ratios in space, in particular the final occlusion by adjusting the dental arches of the casts. It allows three-dimensional movements. If necessary we can add to the plaster simulation a lateral translation or a frontal rotation to align interincistive points or restore a latch occlusal plane. We can associate with the global movement of the maxilla segmental surgery with correction of the transverse dimension by maxillary disjunction performed on the cast. Finally, ergonomics during surgery is perfect, with a maxillary attached to the mandible in the occulal ratio guided by the gutter. It is only necessary to impact the maxillomandibular assembly upward to ensure a stable position suitable for osteosynthesizing the maxilla in good conditions, without parasitic movements. However, the operations involve multiple factors of inaccuracies: - possibility of differences of inclination of several degrees between the referential of the teleradiography and the frame of reference of the articulator; - Quantification difficult to reproduce and insufficiently reliable movements between the starting position and the final position, especially on the vertical dimension; - inaccuracies related to the operation of teleradiography itself: sometimes insufficiently uniform enlargement, radiation not enough or too penetrating to obtain a precise image of the organs to consider, possible misdirection of the patient's head in the cephalostat; also surgeons may be wrong in the choice of reference points; - imprecision on the realization of the wax impressions of the jaws from which plaster castings will be made; - approximation in the positioning of the moldings on the articulator; - errors during the preparatory surgery carried out on the plaster models, the realization of which is artisanal, without rigorously standardized protocol, thus extremely dependent on the know-how of the operator; these errors may relate to the placement of reference lines on the molding, which will serve as benchmarks for the reproduction of the quantified movement in the preoperative planning, but do not correspond to cephalometric lines, osteotomy or any surgical reference; the cutting plane of the molding is defined with a certain approximation, in particular because the ENA and the ENP are not materialized on the molding; - Finally, the realization of the positioning gutter, which is self-or photopolymerisable resin, may be inaccurate if the gutter is removed too early castings; a deterioration of the molding also risks creating points in superocclusion pushing the intermaxillary ratios when it is put in place postoperatively. Finally, positioning inaccuracies can occur during the operation itself. There may also be bone interferences in the posterior part of the jawbone that are not anticipated in the preoperative phase, which may lead to a relaxation of the condyles of the glenoid fossa and lead to an incorrect positioning of the jaw during the execution of the Lefort technique 1 .
Le trait d'ostéotomie n'est pas réalisé dans un plan unique mais a plutôt un aspect « en pente de toit » dont le faîte serait parallèle au plateau palatin. Les contacts postérieurs en cas d'avancée maxillaire sont faibles et il peut donc y avoir des mouvements parasites de rotation sagittale lors du positionnement. La rotation mandibulaire autour d'un axe bicondylien, qui est le mouvement théoriquement effectué par la mandibule lors de son repositionnement, est parasitée par des autorotations possibles autour de divers points, et l'articulateur semi-adaptable ne va donner qu'une approximation grossière du mouvement d'autorotation par rapport au mouvement réel en préopératoire. Pour réduire ou compenser ces erreurs qui se cumulent, la dextérité et l'expérience du chirurgien et des autres intervenants sont évidemment fondamentales pour la réussite de l'opération. Des améliorations à cette technique ont, entre autres, consisté à réaliser les gouttières de positionnement par conception assistée par ordinateur (CAO). Mais il subsiste toujours une absence de possibilité de réglage dans la dimension verticale. The osteotomy line is not made in a single plane but rather has a "sloping roof" aspect whose ridge would be parallel to the palatal plateau. The posterior contacts in case of maxillary advancement are weak and there may be parasitic movements of sagittal rotation during positioning. The mandibular rotation around a bicondylar axis, which is the movement theoretically performed by the mandible during its repositioning, is parasitized by possible autorotations around various points, and the semi-adaptable articulator will only give a rough approximation of the autorotation movement in relation to the real movement preoperatively. To reduce or compensate for these cumulative errors, the dexterity and experience of the surgeon and others are obviously fundamental to the success of the operation. Improvements to this technique include, among other things, the realization of positioning gutters by computer-aided design (CAD). But there is still a lack of possibility of adjustment in the vertical dimension.
L'utilisation de repères internes ou externes peut être pratiquée, sans constituer une solution idéale par les techniques connues. The use of internal or external markers can be practiced, without constituting an ideal solution by the known techniques.
Les techniques utilisant la « navigation chirurgicale » (branche de la chirurgie assistée par ordinateur) ont constitué un progrès significatif pour la réussite des opérations maxillo-faciales. L'outil informatique va, en temps réel en préopératoire, aider l'opérateur en lui apportant divers types d'informations quant à son geste (guidage anatomique...) et à une éventuelle planification opératoire. Les interfaces entre le chirurgien et l'opérateur permettent de réparer de manière précise dans l'espace par rapport au patient des instruments spécifiques utilisés lors de l'opération. Des systèmes de localisation par suivi optique sont le plus souvent utilisés. Une technique de mesure simple et originale a été mise en au point et est décrite dans le document « Intérêt de la navigation en chirurgie orthognathique : évaluation de la précision préopératoire, développement d'une aide en positionnement », thèse de F.JALBERT, Université de Toulouse III, soutenue le 7.10.2008, auquel le lecteur pourra se reporter pour plus d'informations. Elle est basée sur l'identification spatiale de différents points caractéristiques et sur la mesure tridimensionnelle des déplacements relatifs des structures étudiées. Elle nécessite un système de navigation optique basé sur la triangulation de deux images 2D. Les deux caméras infrarouges du système de localisation, placées côte à côte, captent chacune une vue en 2D de la réflexion de flashes infrarouges émis par le système et envoyés par des marqueurs réfléchissants. Grâce à un traitement informatique de ces images, le système évalue le positionnement des capteurs avec une précision inférieure à 1 mm. Il faut d'abord établir le référentiel dentaire du maxillaire par rapport auquel les mouvements en translation et en rotation des différents éléments des mâchoires pourront être planifiés et réalisés. Ce référentiel doit permettre de définir spatialement l'objet, et les trois points nécessaires et suffisants à cet effet qui sont choisis sont : - le point Ii (interincisif) ; - le point M1 G (cuspide vestibulomésial de la première molaire gauche) ; - le point M1 D (cuspide vestibulomésial de la première molaire droite). Le maxillaire est donc représenté par un dièdre dont le sommet est le point Ii. Techniques using "surgical navigation" (the branch of computer-assisted surgery) have been a significant advance in the success of maxillofacial surgery. The computer will, in real time preoperatively, help the operator by providing various types of information about his actions (anatomical guidance ...) and possible operational planning. The interfaces between the surgeon and the operator make it possible to accurately repair the specific instruments used during the operation in space relative to the patient. Optical tracking tracking systems are most often used. A simple and original measurement technique has been developed and is described in the document "Interest of navigation in orthognathic surgery: assessment of preoperative precision, development of a positioning aid", F.JALBERT thesis, University Toulouse III, supported on 7.10.2008, to which the reader can refer for more information. It is based on the spatial identification of different characteristic points and on the three-dimensional measurement of the relative displacements of the structures studied. It requires an optical navigation system based on the triangulation of two 2D images. The two infrared cameras in the location system, placed side by side, each capture a 2D view of the reflection of infrared flashes emitted by the system and sent by reflective markers. Thanks to computer processing of these images, the system evaluates the positioning of the sensors with an accuracy of less than 1 mm. It is necessary first to establish the dental reference system of the maxillary with respect to which the movements in translation and in rotation of the different elements of the jaws can be planned and realized. This repository must make it possible to define spatially the object, and the three points necessary and sufficient for this purpose which are chosen are: - point Ii (interincistive); - the point M1 G (vestibulomésial cusp of the first left molar); - the point M1 D (vestibulomésial cusp of the first right molar). The maxillary is represented by a dihedron whose vertex is the point Ii.
Le maxillaire ainsi défini subit un déplacement entre une position initiale et une position finale par l'application d'une transformation combinant pour chaque point caractéristique une translation et une rotation, soit au total six degrés de liberté. Cette transformée est quantifiée par rapport à un référentiel fixe orienté par rapport aux plans crâniens du patient. Lors de la planification opératoire, sur chaque point on considère une translation antérieure A exprimée en mm, une translation verticale V exprimée en mm et une rotation sagittale RS exprimée en degrés. Ce planning est une traduction des objectifs calculés sur la téléradiographie du profil. Grâce au logiciel associé, on visualise le déplacement du maxillaire par juxtaposition des dièdres correspondant aux différentes compositions. On peut aussi comparer en temps réel les positions obtenues aux différents temps de la procédure chirurgicale : position de départ, planification théorique, déplacement lors de la simulation sur moulage, et enfin déplacement réellement effectué. La procédure débute au laboratoire de prothèse par la création d'une gouttière individuelle, par exemple en résine photopolymérisable, et comportant une tige en acier inoxydable chirurgical. Cette gouttière comporte l'empreinte des dents maxillaires et, avant de durcir la résine, des trous de repère sont ménagés en regard des points Ii, M1 D et M1G. Une broche est incluse dans la résine. On crée ensuite un fichier patient où les données de la planification sont entrées dans le logiciel en coordonnées dentaires dans le plan sagittal. A cet effet, on attache un référentiel M à la gouttière sous forme d'un corps rigide de repérage, et on palpe les trois points Ii, M1G et M1D de manière à monter le maxillaire dans le repère M (O, x, y, z). On enregistre ensuite la position du moulage de l'arcade maxillaire dans la position de départ sur l'articulateur, et ainsi repérer les points Ii, Ml D et M1G dans le référentiel crânien du patient. A cet effet, il n'est nécessaire de connaître que le plan sagittal, que l'articulateur peut donner d'une façon suffisamment fiable. La mesure permettant de le déterminer consiste à palper quatre points de repère bien définis, symétriques au niveau supérieur de l'arc facial, de manière à définir le plan sagittal médian. Une fois ce repérage effectué et la position de départ connue, on effectue la procédure classique de « chirurgie des modèles » en sectionnant le moulage en plâtre des maxillaires après avoir préalablement défini des lignes de coupe sur celui-ci. Le moulage ainsi découpé et réassemblé est ensuite remis en place sur l'articulateur. Enfin, une deuxième série de mesures est réalisée en palpant exactement les mêmes quatre points de repère précédents, à la partie supérieure de l'articulateur. On obtient une situation intermédiaire, où ces points apparaissent dans des positions différentes de leurs positions d'origine puisque le référentiel de mesure est attaché au maxillaire par la gouttière de navigation. Les points maxillaires Ii, M1G et Ml D sont dans la même position et c'est l'articulateur qui parait avoir été déplacé. On recalcule ensuite, au moyen du logiciel de repérage, un recalage rigide des quatre points de repère précédents, avant et après le déplacement du moulage sans modifier leur géométrie, de manière à les associer et à les confondre au mieux. Cette étape est nécessaire pour connaître le déplacement du maxillaire. Le décalage observé sur les positions des trois points dentaires avant (Ii, M1G et M1 D) et après la procédure de découpage et de replacement du modèle, leurs positions après la procédure étant désignées par Ii', M1G' et M1 D' respectivement. L'opération de recalage logiciel vise à superposer les quatre points de repère du maxillaire en amenant les points depuis leurs positions initiales jusqu'à leurs positions finales. Cela entraîne le décalage des points Ii, M1 D et M1G dans leurs positions Ii', M1 G' et M1 D' dont on a parlé, et la transformée entre les deux repères maxillaires associés à Ti et Ii' permet de calculer les différents degrés de translation et de rotation qui ont été appliquées suite à la chirurgie des modèles effectuée sur le moulage du maxillaire. The maxillary thus defined undergoes a displacement between an initial position and a final position by the application of a transformation combining for each characteristic point a translation and a rotation, ie a total of six degrees of freedom. This transform is quantified with respect to a fixed reference oriented with respect to the cranial planes of the patient. During the operative planning, on each point one considers an earlier translation A expressed in mm, a vertical translation V expressed in mm and a sagittal rotation RS expressed in degrees. This schedule is a translation of the objectives calculated on the teleradiography of the profile. Thanks to the associated software, we visualize the displacement of the maxilla by juxtaposition of the dihedrals corresponding to the different compositions. One can also compare in real time the positions obtained at different times of the surgical procedure: starting position, theoretical planning, displacement during molding simulation, and finally displacement actually performed. The procedure begins in the prosthesis laboratory by the creation of an individual gutter, for example photopolymerizable resin, and comprising a surgical stainless steel rod. This groove has the impression of the maxillary teeth and, before curing the resin, reference holes are formed opposite points Ii, M1 D and M1G. A pin is included in the resin. A patient file is then created where the planning data is entered into the software in dental coordinates in the sagittal plane. For this purpose, a reference frame M is attached to the gutter in the form of a rigid registration body, and the three points Ii, M1G and M1D are palpated so as to mount the maxilla in the M (O, x, y, z). We then record the position of the molding of the maxillary arch in the starting position on the articulator, and thus locate the points Ii, Ml D and M1G in the cranial reference of the patient. For this purpose, it is necessary to know only the sagittal plane, which the articulator can give in a sufficiently reliable way. The measure to determine this is to palpate four well-defined, symmetrical landmarks at the upper level of the facial arc, so as to define the median sagittal plane. Once this registration has been made and the starting position is known, the standard procedure of "model surgery" is performed by cutting the plaster molding of the maxillae after having previously defined cutting lines thereon. The molding thus cut and reassembled is then put back on the articulator. Finally, a second series of measurements is performed by palpating exactly the same four previous reference points at the top of the articulator. We obtain an intermediate situation, where these points appear in different positions of their original positions since the measurement reference is attached to the maxillary by the navigation gutter. The maxillary points Ii, M1G and Ml D are in the same position and it is the articulator that seems to have been moved. The registration software then recalculates a rigid registration of the four preceding reference points, before and after the displacement of the molding without modifying their geometry, so as to associate them and confuse them at best. This step is necessary to know the displacement of the maxilla. The shift observed at the positions of the three dental dots before (Ii, M1G and M1 D) and after the cutting and repositioning procedure of the model, their positions after the procedure being designated by Ii ', M1G' and M1 D 'respectively. The software registration operation aims to superimpose the four maxillary cue points by bringing the points from their initial positions to their final positions. This causes the points Ii, M1 D and M1G to shift in their positions Ii ', M1 G' and M1 D 'of which we have spoken, and the transform between the two maxillary marks associated with Ti and Ii' makes it possible to calculate the various degrees of translation and rotation that were applied following the surgery of the models carried out on the molding of the maxilla.
La chirurgie peut ensuite être effectuée sur le patient. Après avoir exposé le maxillaire et avant de réaliser les traits d'ostéotomie, l'opérateur effectue un léger partage osseux pour constituer les quatre points de repère dont on a parlé, situés au-dessus du trait d'ostéotomie, et représentant ainsi le référentiel crânien fixe par rapport auquel sera finalement mesuré le mouvement du maxillaire. The surgery can then be performed on the patient. After exposing the maxillary and before performing the osteotomy, the operator performs a slight bone sharing to form the four points of reference that have been mentioned, located above the osteotomy line, and thus representing the repository Fixed cranial in relation to which will be measured the maxillary movement.
Puis il enregistre la position initiale du maxillaire par palpation des trois points li, M1G et M1 D au moyen du corps rigide de repérage M, ce qui permet de calibrer la gouttière sur laquelle le corps M est fixé. La gouttière est mise en en place en s'assurant du bon engrènement dentaire, et à ce moment les quatre points de repère maxillaires sont palpés. La gouttière peut alors être retirée. Then it records the initial position of the maxilla by palpating the three points li, M1G and M1 D by means of the rigid register body M, which allows to calibrate the gutter on which the body M is fixed. The gutter is put in place by ensuring good tooth meshing, and at that moment the four maxillary landmarks are palpated. The gutter can then be removed.
Puis on réalise l'ostéotomie de Lefort 1, on repositionne les éléments du maxillaire à l'aide d'une gouttière intermédiaire, et on réalise une ostéosynthèse par des plaques rigides. Une deuxième série de mesures indique, directement pendant l'opération, le replacement réalisé au niveau du maxillaire par rapport au point interincisif Ii, et le compare en temps réel au planning théorique, au mouvement sur le moulage et à la position initiale de manière visuelle suivant les trois axes du référentiel associé à Ii, au moyen de valeurs chiffrées. Un des facteurs qui peut affecter la réussite de l'opération est la précision et la reproductibilité de la construction de la gouttière de positionnement en préopératoire. Les inventeurs se sont aperçus que la différence entre le déplacement effectué sur le moulage ayant permis la confection de la gouttière et celui effectué en préopératoire était, certes, identifiée par les praticiens comme représentant un problème significatif, mais que son importance était sous-évaluée. Les interférences entrant en jeu sont principalement une simulation impropre de l'autorotation mandibulaire lors de la conception de la gouttière, une malposition des condyles dans la fosse glénoïde lors de l'ostéosynthèse, la présence d'interférences osseuses mal évaluées gênant et modifiant le mouvement lors de l'impaction du bloc maxillo-mandibulaire. L'erreur en translation peut ainsi atteindre ± 4 mm environ, aussi bien en translation antérieure qu'en translation verticale, et l'erreur en rotation peut atteindre ± 5° environ, voire davantage. Les erreurs se situent principalement dans le plan sagittal avec un repositionnement aléatoire du point incisif Ii et une bascule du plateau palatin importante. Les dispositifs réalisés en CAO (gouttières stéréolithographiques de positionnement) mis sur le marché par les sociétés commercialisant les logiciels de simulation ne s'avèrent pas toujours suffisamment fiables pour assumer la précision demandée. Le but de l'invention est de proposer une méthode aboutissant à la fabrication d'une gouttière de positionnement présentant une meilleure précision que les méthodes classiquement employées, donc assurant de meilleures chances de réussite à la chirurgie maxillo-faciale subie par le patient. Then the Lefort 1 osteotomy is performed, the maxillary elements are repositioned using an intermediate gutter, and osteosynthesis is performed by rigid plates. A second series of measurements indicates, directly during the operation, the replacement made in the maxillary with respect to the interincistive point Ii, and compares it in real time to the theoretical planning, to the movement on the molding and to the initial position in a visual way following the three axes of the repository associated with Ii, by means of encrypted values. One of the factors that can affect the success of the operation is the accuracy and reproducibility of the construction of the positioning gutter preoperatively. The inventors have found that the difference between the displacement made on the molding that made the gutter and the preoperative was certainly identified by practitioners as representing a significant problem, but that its importance was undervalued. The interferences involved are mainly an improper simulation of the mandibular autorotation during the design of the gutter, a malposition of the condyles in the glenoid fossa during the osteosynthesis, the presence of badly evaluated bone interference hindering and modifying the movement. during the impaction of the maxillomandibular block. The translation error can thus reach ± 4 mm, both in anterior translation and in vertical translation, and the error in rotation can reach ± 5 ° or more. The errors are mainly in the sagittal plane with a random repositioning of the incisal point Ii and a palatal plateau flip-flop. Devices made in CAD (stereolithographic positioning gutters) put on the market by companies marketing simulation software are not always reliable enough to assume the required accuracy. The object of the invention is to propose a method leading to the manufacture of a positioning gutter having a better accuracy than the methods conventionally used, thus ensuring better chances of success in the maxillofacial surgery undergone by the patient.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de conception et de fabrication d'une gouttière de positionnement destinée à être utilisée pour repositionner le maxillaire (1) d'un patient lors d'une opération de chirurgie orthognathique, caractérisé en ce qu'on définit un référentiel dentaire (SRD) permettant d'estimer les déplacements et les rotations des structures osseuses à partir d'une imagerie de l'anatomie du patient, réalisée soit en 2D, soit en 3D, en choisissant ledit référentiel dentaire (SRD) à partir du plan sagittal de l'articulateur et des trois points suivants : *le point interincisif (Ii) du maxillaire (1) qui va constituer, de préférence, l'origine du référentiel ; * le point cuspide vestibulomésial de la première molaire gauche (M1 G) ; * le point cuspide vestibulomésial de la première molaire droite (M1 D) ; et en ce qu'on réalise un traitement des données obtenues à partir de ces points comportant les étapes suivantes : - si on dispose d'une imagerie 2D, on détermine un référentiel (Ii, À , L , V) * en sélectionnant sur la radiographie les points (Ii, M1 G et M1 D) ; * en prenant le point interincisif (Ii) comme origine du référentiel ; * en définissant le vecteur antéropostérieur (Â) par  = Ii - /M1G+M1Dv 2 * en définissant le vecteur latéral (L) comme étant perpendiculaire au plan de la radiographie ; * en définissant le vecteur vertical (17) comme étant perpendiculaire à (Â) ; * et en normalisant ces trois vecteurs ( ,É , 17) ; - si on dispose d'une reconstruction 3D du maxillaire (1), on détermine un référentiel (Ii, À ,É , : * en générant le plan sagittal de la tête à partir de plusieurs points sélectionnés 5 sur le modèle virtuel (2) de la tête du patient ; * en sélectionnant sur la reconstitution 3D lesdits points (Ii, M1 G et M1 D) ; * en projetant ces points sur le plan sagittal de la tête, pour créer des nouveaux points (Iip, M1 Gp , et M1 Dp) ; * en définissant Ii comme l'origine du référentiel ; 10 * en définissant le vecteur antéropostérieur (Â) comme A = fi p p /MlGp +M1Dp 2 * en définissant le vecteur latéral (L) comme étant perpendiculaire au plan sagittal de la tête ; * en définissant le vecteur vertical (V) par V = Âx L ; 15 * et en normalisant les vecteurs (V , L et Â) ; - on simule sur la représentation informatique du maxillaire (1) le geste opératoire par rapport au référentiel dentaire préalablement déterminé, en calculant la position et l'orientation relative du référentiel dentaire après simulation (SRD1) par rapport au référentiel dentaire avant simulation (SRDo) ; 20 on définit un nouveau référentiel (SRD1_o) comme : SRD1, = A l , 4, Vi-o )), P-o étant le vecteur position dont les coordonnées (A, L, V) correspondent respectivement aux déplacements sur les axes antéropostérieur, latéral et vertical, et (Âl_o, V_o) étant les trois vecteurs unitaires orthogonaux ; - à partir de ces trois vecteurs unitaires orthogonaux, on génère une matrice de 25 rotation [Â1_0 Li-o V_o] utilisée pour calculer les angles d'Euler (RL, RA et Rv), correspondant aux rotations autour de chaque axe. Les valeurs par défaut des constantes L, Rv et RA seront zéro si on part d'une imagerie 2D, mais il est possible de changer ces paramètres en s'appuyant sur les modèles en plâtre du maxillaire et de la mandibule ; 30 - on trace et marque sur le modèle en plâtre (3) du maxillaire du patient des lignes et des points de référence : * une première ligne de coupe (4), parallèle à la base du modèle (9). Ce tracé servira de repère au prothésiste pour effectuer la première coupe ; * quatre lignes perpendiculaires à la base du modèle (9), partant de points situés à la base et sur un même plan parallèle au plan coronal de l'articulateur, respectivement une ligne (5) sur le bord le plus à droite, une ligne (6) sur le côté antérieur, une ligne (7) sur le bord le plus à gauche, et une ligne (8) sur le côté postérieur, les lignes (6, 8) tracées sur les bords antérieur et postérieur du modèle (3) partant chacune d'un point situé sur le plan sagittal de l'articulateur ; - on marque douze points de référence sur le modèle, situés sur chacune des lignes précédentes (5, 6, 7, 8) à la base du modèle (9), à l'intersection avec la première ligne de coupe (4) et au-dessus de la première ligne de coupe (4), quatre desdits points (p1, p4 p7, p10) étant situés sur un même plan au niveau de la base et permettant de définir les plans coronal sagittal et frontal associés à l'articulateur, quatre autres desdits points (p2, p5, p8, p11) étant situés sur la ligne de coupe, quatre autres desdits points (p3, p6, p9, p12) étant situés au dessus de la ligne de coupe ; - on numérise à l'aide d'un système de localisation 3D tous les points de référence du modèle, ainsi que le point interincisif (ii), le point cuspide vestibulomésial de la première molaire gauche (m1g) et le point cuspide vestibulomésial de la première molaire droite (m1d) du modèle, et on génère un modèle numérique 3D du modèle en plâtre ; - on calcule un système de référence associé à l'articulateur (SRA), selon : tmpZ = ((p4-p10)x(p1- p10))+((p7 -p10)x(p4-p10)) eax = (p4 - p10) eay = tmpz x eax eaz = eax x eay pa=(p4+p10)*0.5-0 - on normalise eax , eay et eaz , qui correspondent aux trois vecteurs unitaires du référentiel (SRA), pa correspondant au vecteur position ; - on définit les plans sagittal, coronal et frontal de l'articulateur par les vecteurs eay , eaz et eax perpendiculaires aux plans respectifs, et on définit la position des plans To this end, the subject of the invention is a method of designing and manufacturing a positioning gutter intended to be used for repositioning the maxillary (1) of a patient during an orthognathic surgery operation, characterized in that that we define a dental reference system (SRD) allowing to estimate the displacements and the rotations of the bone structures starting from an imagery of the patient's anatomy, carried out either in 2D, or in 3D, by choosing said referential dental ( SRD) from the sagittal plane of the articulator and the following three points: * the inter-incisal point (Ii) of the maxillary (1) which will constitute, preferably, the origin of the reference frame; * the vestibulomésial cusp point of the first left molar (M1 G); * the vestibulomésial cusp point of the first right molar (M1 D); and in that a processing of the data obtained from these points is carried out comprising the following steps: if a 2D image is available, a reference frame (Ii, À, L, V) is determined by selecting on the radiography the points (Ii, M1 G and M1 D); * taking the interincistive point (Ii) as the origin of the repository; defining the anteroposterior vector ()) by = = Ii - / M1G + M1Dv 2 * by defining the lateral vector (L) as being perpendicular to the plane of the radiography; * by defining the vertical vector (17) as being perpendicular to (A); * and by normalizing these three vectors (Â, É, 17); if a 3D reconstruction of the maxillary (1) is available, a reference frame (Ii, À, É,: * is determined by generating the sagittal plane of the head from several selected points on the virtual model (2) of the patient's head: * by selecting on the 3D reconstruction these points (Ii, M1 G and M1 D); * by projecting these points on the sagittal plane of the head, to create new points (Iip, M1 Gp, and M1 Dp); * by defining Ii as the origin of the frame of reference; 10 * by defining the anteroposterior vector (A) as A = fi pp / MlGp + M1Dp 2 * by defining the lateral vector (L) as being perpendicular to the sagittal plane of the head: * by defining the vertical vector (V) by V = Ax L; 15 * and by normalizing the vectors (V, L and Å); - we simulate on the computer representation of the maxillary (1) the operative gesture by to the previously determined dental reference system, by calculating the position and the orientation r elative of the dental reference after simulation (SRD1) compared to the dental reference before simulation (SRDo); A new reference frame (SRD1_o) is defined as: SRD1, = A 1, 4, Vi-o)), Po being the position vector whose coordinates (A, L, V) respectively correspond to the movements on the anteroposterior, lateral axes and vertical, and (Al_, V_o) being the three orthogonal unit vectors; from these three orthogonal unit vectors, a rotation matrix [λ1_0 Li-o V_o] is generated which is used to calculate the Euler angles (RL, RA and Rv) corresponding to the rotations around each axis. The default values of the constants L, Rv and RA will be zero if one starts from a 2D image, but it is possible to change these parameters by relying on plaster models of the maxillary and the mandible; 30 - trace and mark on the plaster model (3) of the patient's maxillary lines and reference points: * a first cutting line (4), parallel to the base of the model (9). This route will serve as a reference to the prosthetist to perform the first cut; * four lines perpendicular to the base of the model (9), starting from points located at the base and on the same plane parallel to the coronal plane of the articulator, respectively a line (5) on the rightmost edge, a line (6) on the anterior side, a line (7) on the leftmost edge, and a line (8) on the posterior side, the lines (6, 8) drawn on the anterior and posterior edges of the model (3). ) each starting from a point on the sagittal plane of the articulator; - twelve reference points are marked on the model, located on each of the preceding lines (5, 6, 7, 8) at the base of the model (9), at the intersection with the first cutting line (4) and at the above the first section line (4), four of said points (p1, p4, p7, p10) being situated on the same plane at the level of the base and making it possible to define the coronal sagittal and frontal planes associated with the articulator, another four of said points (p2, p5, p8, p11) being located on the section line, four others of said points (p3, p6, p9, p12) being located above the section line; all the reference points of the model, as well as the interincistive point (ii), the vestibulomésial cusp point of the first left molar (m1g) and the vestibulomésial cusp point of the patient are digitized with the aid of a 3D localization system. first right molar (m1d) of the model, and a 3D numerical model of the plaster model is generated; a reference system associated with the articulator (SRA) is calculated according to: tmpZ = ((p4-p10) x (p1-p10)) + ((p7-p10) x (p4-p10)) eax = ( p4 - p10) eay = tmpz x eax eaz = eax x eay pa = (p4 + p10) * 0.5-0 - one normalizes eax, eay and eaz, which correspond to the three unit vectors of the reference frame (SRA), pa corresponding to the vector position; the sagittal, coronal and frontal planes of the articulator are defined by the vectors eay, eaz and eax perpendicular to the respective planes, and the position of the planes is defined
11 par le point pa dont les coordonnées ont les mêmes valeurs que les composantes du vecteur pa ; - on calcule ensuite le premier plan de coupe (PPC) en ajustant à un plan les points p2, p5, p8 et p11, le vecteur vppc perpendiculaire au plan de coupe obtenu et le barycentre m des quatre points, en définissant le premier plan de coupe (PPC) comme étant le plan passant par m et auquel vppc est perpendiculaire ; -on modifie ensuite l'orientation de vppc de façon à l'orienter vers les dents du modèle en plâtre, en effectuant le produit scalaire entre vppc et eaz ; * si ce produit scalaire est positif, vppc n'est pas modifié par rapport à la détermination précédente, de même, donc, que PPC ; * si ce produit scalaire est négatif, on modifie vppc en le multipliant par un facteur (-1,0), et on modifie PPC en conséquence ; * on estime ensuite l'épaisseur de coupe « ec ; - on génère ensuite huit axes de référence, calculés à partir des points de référence p1 à p12, lesdits axes étant représentés par un vecteur indiquant la direction de l'axe et un point sur l'axe, et étant : AxlnfD "Axe Inférieur Droit" : AxlnfD = (p2 - pl, pl) AxInfA "Axe Inférieur Antérieur" : AxlnfA = ( p5 - p4, p4) AxlnfG "Axe Inférieur Gauche" : AxlnfG = ( p8 - p7, p7) AxlnfP "Axe Inférieur Postérieur" : AxlnfP = (pli- plO,p10) AxSupD "Axe Supérieur Droit" : AxSupD = ( p3 - p2, p2) AxSupA "Axe Supérieur Antérieur" : AxSupA = (p6 - p5, p5) AxSupG "Axe Supérieur Gauche" : AxSupG = ( p9 - p8, p8) AxSupP "Axe Supérieur Postérieur" : AxSupP = (p12 - pli, pl l) - on génère ensuite des points d'intersection associés au plan coronal de l'articulateur (PCA), en calculant l'intersection entre le plan coronal de l'articulateur PCA = ( eaz , pa) et les axes AxInfA, AxlnfP, AxlnfD et AxlnfG, les quatre points obtenus étant nommés respectivement piaa « point d'intersection articulateur antérieur », piap « point d'intersection articulateur postérieur », piad « point d'intersection articulateur droit » et piag « point d'intersection articulateur gauche » - on simule ensuite la première coupe effectuée sur le modèle en plâtre et on génère des référentiels et des points d'intersection associés à cette coupe, en utilisant le plan de coupe PPC = (vppc, m) , l'épaisseur de coupe « ec » et les huit axes calculés précédemment pour générer deux référentiels, l'un SRS =(ps,(esx es)), esz)) situé au-dessus du plan de coupe, l'autre SRI = (pi, (eix, eiy, eiz )) situé en-dessous du plan de coupe, et huit points d'intersection, en calculant ces paramètres de la façon suivante : * pour SRS on pose : ps - = m - 0 + vppc * (ec * 0.5) puis on calcule les points d'intersection entre les axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG et le plan ( vppc , ps), ps étant le point dont les coordonnées ont les mêmes valeurs que les composantes du vecteur ps, en nommant les points d'intersection respectivement pisa « point d'intersection supérieur antérieur », pisp « point d'intersection supérieur postérieur », pisd « point d'intersection supérieur droit » et pisg « point d'intersection supérieur gauche », et en définissant, puis en normalisant les vecteurs : esx = (pria - pisp) esy = vppc x esx es, = es, x esy ; * pour SRI, on pose : pi - = m - 0 - vppc * (ec * 0.5) puis on calcule les points d'intersection entre les axes AxInfA, AxlnfP, AxlnfD, AxlnfG et le plan (vppc, pi), pi étant le point dont les coordonnées ont les mêmes valeurs que les composantes du vecteur pi, en nommant les points d'intersection respectivement pila "point d'intersection inférieur antérieur", piip "point d'intersection inférieur postérieur", piid "point d'intersection inférieur droit" et piig "point d'intersection inférieur gauche", et en définissant, puis en normalisant les vecteurs : eix - = (pua - paap) eiy = vppc x eix ei = ei x eiy ; z x - on détermine le rectangle qui englobe les points d'intersection et dont les côtés sont parallèles aux vecteurs esx et esy , en nommant les sommets du rectangle pad "point antérieur droit", pag "point antérieur gauche", ppd "point postérieur droit", et ppg "point postérieur gauche" ; - on génère le référentiel dentaire SRD = ( pdt, (edtx, edty, edtz )) et quatre points d'intersection associés au plan dentaire, en utilisant le référentiel SRA=(pa,(eax, eay, eaz)) associé à l'articulateur, les points ii, mi g, mid acquis sur les dents du modèle en plâtre, et les axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG : * pour générer SRD on pose pdt = ii -0, puis on définit le plan sagittal de l'articulateur comme PSA = (eay , pa) ; * on projette les points ii, mig et mid sur le plan PSA ; les nouveaux points ainsi obtenus sont dénommés iip, m 1 gp et m 1 dp ; * puis on définit et normalise les vecteurs suivants : 13 edt = llp - /mlgp+m1dp 2 edtz = edt, x eay edty = edtz x edtx edtx , edty et edtz correspondant respectivement aux vecteur antéro-postérieur, latéral et vertical ; * pour générer les points d'intersection, on les calcule entre les axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG et le plan dentaire PDent = (edtz , ii), en nommant les points d'intersection respectivement pida «point d'intersection dentaire antérieur », pidp « point d'intersection dentaire postérieur », pidd « point d'intersection dentaire droit » et pidg « point d'intersection dentaire gauche » ; - on génère deux référentiels de contrôle, l'un dit « système de référence de contrôle supérieur » SRCS = ( pcs, ecsx, ecsy, ecsz )) pour les structures (points, référentiels et axes) situées au-dessus de la ligne de coupe, et l'autre dit « système de référence de contrôle inférieur » SRCI =(17;,(i> cx, eciy, eciz )) ; * pour SRCS on définit ses différents vecteurs comme suit et on les normalise : pcs = p6-0 ecsx = p3- p6 ecsz - = ecsx x ( p9 - p6) ecs - = ecs x ecs y z x * pour SRCI, on définit ses différents vecteurs comme suit et on les normalise : pci = p4-0 ecix = p1- p4 eciz = ecix x ( p7 - p4) eciy = eci x eci Z x - on génère une représentation 3D numérique du modèle en plâtre ; - on réalise une simulation numérique des opérations à effectuer sur le modèle en plâtre pour obtenir les mouvements osseux planifiés par le chirurgien, par : a) calcul de la transformation en translation et en rotation pour la simulation des mouvements, en utilisant les valeurs de déplacement (A,L,V) sur les axes antéro- postérieur, latéral et vertical et les angles de rotation (RA, RL et Rv) autour de ces mêmes axes, la transformation étant définie comme TRXyZ = (TXyZ, RZXy), où TXyZ = (A, L, V) et RZXy correspondent à la matrice de rotation dans l'ordre de rotation y-x-z obtenue par : 14 R = ay cos0ycos0 - sinexsineysine -cosexsinez cos 9ZsinexsinGy + cos GysinOz cosexcos9Z -cosexsiney sinex cosezsiney + coseysinexsinez -cos 9ycos 9Zsinex + sineysine z cosexcosGy où 6Ç , Gy et 9Z correspondent respectivement à RA, RL et Rv. b) simulation des mouvements, lors de laquelle tous les paramètres situés au-dessus de la coupe sont d'abord référencés dans le référentiel SRD, puis la transformation TRXyZ est appliquée au référentiel dentaire SRD pour obtenir ainsi le référentiel dentaire simulé SRDS ; la transformation associée à SRDS (translation et matrice de rotation) est ensuite appliquée aux paramètres référencés à SRD ; c) optimisation de la représentation 3D du modèle et calcul de la hauteur de la deuxième ligne de coupe éventuelle ; *dans le cas où la partie supérieure de la représentation 3D coupe la partie inférieure dans des zones diverses, l'optimisation est réalisée par : sélection du point situé le plus en-dessous du plan xy du référentiel SRI ; 11 by the point pa whose coordinates have the same values as the components of the vector pa; the first section plane (PPC) is then calculated by adjusting the points p2, p5, p8 and p11 to a plane, the vector vppc perpendicular to the obtained section plane and the center of gravity m of the four points, by defining the first plane of cut (PPC) as the plane passing through m and at which vppc is perpendicular; the orientation of vppc is then modified so as to orient it towards the teeth of the plaster model, by making the dot product between vppc and eaz; * if this scalar product is positive, vppc is not modified compared to the previous determination, so, so, that PPC; * if this scalar product is negative, we modify vppc by multiplying it by a factor (-1,0), and we modify PPC accordingly; * then the cutting thickness "ec; eight reference axes are then generated, calculated from the reference points p1 to p12, said axes being represented by a vector indicating the direction of the axis and a point on the axis, and being: AxlnfD "Lower Right Axis ": AxlnfD = (p2 - pl, pl) AxInfA" Lower Anterior Axis ": AxlnfA = (p5 - p4, p4) AxlnfG" Lower Left Axis ": AxlnfG = (p8 - p7, p7) AxlnfP" Lower Posterior Axis ": AxlnfP = (pliOp, p10) AxSupD "Upper Right Axis": AxSupD = (p3 - p2, p2) AxSupA "Upper Anterior Axis": AxSupA = (p6 - p5, p5) AxSupG "Upper Left Axis": AxSupG = (p9 - p8, p8) AxSupP "Posterior Upper Axis": AxSupP = (p12 - fold, pl l) - we then generate intersection points associated with the coronal plane of the articulator (PCA), calculating the intersection between the coronal plane of the articulator PCA = (eaz, pa) and the axes AxInfA, AxlnfP, AxlnfD and AxlnfG, the four points obtained being respectively named piaa "point int ersection anterior articulator ", piap" point of intersection posterior articulator ", piad" point of intersection right articulator "and piag" point of intersection articulator left "- one simulates then the first cut made on the model in plaster and one generates reference frames and intersection points associated with this section, using the section plane PPC = (vppc, m), the section thickness "ec" and the eight axes previously calculated to generate two frames, one SRS = (ps, (esx es)), esz)) located above the section plane, the other SRI = (pi, (eix, eiy, eiz)) located below the section plane, and eight points intersection, by calculating these parameters as follows: * for SRS we set: ps - = m - 0 + vppc * (ec * 0.5) then we calculate the points of intersection between the axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG and the plane (vppc, ps) where ps is the point whose coordinates have the same values as the components of the ps vector, naming the points of intersection respectively pisa "anterior superior intersection point", pisp "posterior superior intersection point", pisd "right upper intersection point" and pisg "left upper intersection point" , and by defining and then normalizing the vectors: esx = (pria - pisp) esy = vppc x esx es, = es, x esy; * for SRI, one puts: pi - = m - 0 - vppc * (ec * 0.5) then one calculates the points of intersection between axes AxInfA, AxlnfP, AxlnfD, AxlnfG and the plane (vppc, pi), pi being the point whose coordinates have the same values as the components of the vector pi, by naming the points of intersection respectively pila "lower intersection point", piip "lower intersection point", piid "intersection point lower right "and piig" lower left intersection point ", and by defining and then normalizing the vectors: eix - = (pua - paap) eiy = vppc x ei ei = ei x eiy; zx - we determine the rectangle which includes the points of intersection and whose sides are parallel to the esx and esy vectors, by naming the vertices of the rectangle pad "right front point", pag "left anterior point", ppd "right posterior point ", and ppg" left posterior point "; the dental reference system SRD = (pdt, (edtx, edty, edtz)) is generated and four points of intersection associated with the dental plane, using the reference SRA = (pa, (eax, eay, eaz)) associated with the articulator, the points ii, mi g, mid acquired on the teeth of the model in plaster, and axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG: * to generate SRD one poses pdt = ii -0, then one defines the sagittal plane of the articulator as PSA = (eay, pa); * we project the points ii, mig and mid on the PSA plane; the new points thus obtained are called iip, m 1 gp and m 1 dp; and then the following vectors are defined and normalized: ## EQU1 ## where edt, edty and edtz respectively corresponding to the anteroposterior, lateral and vertical vectors; * to generate the points of intersection, we calculate them between axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG and the dental plane PDent = (edtz, ii), by naming the points of intersection respectively pida "point of previous dental intersection ", Pidp" point of posterior dental intersection ", pidd" point of right dental intersection "and pidg" point of left dental intersection "; - two control reference frames are generated, one called "superior control reference system" SRCS = (pcs, ecsx, ecsy, ecsz)) for the structures (points, reference frames and axes) located above the line of cut, and the other says "lower control reference system" SRCI = (17;, (i> cx, eciy, eciz)); * for SRCS we define its different vectors as follows and we normalize them: pcs = p6-0 ecsx = p3- p6 ecsz - = ecsx x (p9 - p6) ecs - = ecs x ecs yzx * for SRCI, we define its different vectors as follows and we normalize them: pci = p4-0 ecix = p1- p4 eciz = ecix x (p7 - p4) eciy = eci x eci Z x - we generate a numerical 3D representation of the plaster model; a numerical simulation of the operations to be performed on the plaster model is performed to obtain the bone movements planned by the surgeon, by: a) calculating the transformation in translation and in rotation for the simulation of the movements, using the displacement values (A, L, V) on the antero-posterior, lateral and vertical axes and the angles of rotation (RA, RL and Rv) around these same axes, the transformation being defined as TRXyZ = (TXyZ, RZXy), where TXyZ = (A, L, V) and RZXy correspond to the rotation matrix in the order of rotation yxz obtained by: 14 R = ay cos0ycos0 - sinexsineysine -cosexsinez cos 9ZsinexsinGy + cos GysinOz cosexcos9Z -cosexsiney sinex cosessine + coseysinexsine -cos 9ycos 9Zsinex + sineysine z cosexcosGy where 6Ç, Gy and 9Z correspond respectively to RA, RL and Rv. b) motion simulation, in which all parameters above the section are first referenced in the SRD repository, then the TRXyZ transformation is applied to the SRD dental repository to thereby obtain the simulated SRDS dental repository; the transformation associated with SRDS (translation and rotation matrix) is then applied to the parameters referenced to SRD; c) optimization of the 3D representation of the model and calculation of the height of the possible second cutting line; * In the case where the upper part of the 3D representation intersects the lower part in various areas, the optimization is performed by: selecting the point located below the xy plane of the SRI frame;
15 puis génération d'un axe en utilisant le point obtenu précédemment et le vecteur unitaire en z du référentiel SRSS ; puis calcul du point d'intersection pdc "point de référence pour la deuxième coupe"entre l'axe calculé précédemment et le plan xy du référentiel SRI puis génération d'un plan P parallèle au plan xy du référentiel SRSS au niveau du point pdc ; puis coupage de la partie supérieure de la représentation 3D en utilisant le plan P obtenu précédemment, suivi de l'élimination de la portion située en-dessous de ce plan P, en remplaçant les points pisas, pisps, pisds et pisgs respectivement par l'intersection entre les axes AxSupAs, AxSupPs, AxSupDs, AxSupGs et le plan P ; puis calcul de la distance entre le point pdc et le plan xy du référentiel SRSS, cette distance correspondant à la hauteur de la deuxième coupe "hdc" (15) qui sera effectuée par le prothésiste par rapport à la première ligne de coupe (4) marquée sur le modèle en plâtre (3) ; puis traçage de la deuxième ligne de coupe "hdlc" sur le modèle en plâtre (3), hdlc étant obtenue selon l'équation hdlc = hdc - ec* 0.5 où ec correspond à l'épaisseur de la coupe ; *dans le cas, où il n'est pas nécessaire d'effectuer une deuxième coupe, les valeurs de hdc "hauteur de la deuxième coupe" et hdlc "hauteur de la deuxième ligne de coupe " sont prises égales à zéro ; - on génère le document d'instructions pour le prothésiste, à partir de neuf paramètres associés au marquage effectué sur le modèle en plâtre : * hdlc ; * ha "hauteur du côté antérieur du modèle en plâtre" ; * hp "hauteur du côté postérieure du modèle en plâtre" ; * hd "hauteur du côté droit du modèle en plâtre"; * hg "hauteur du côté gauche droit du modèle en plâtre" ; * dla "déplacement latéral du côté antérieur du modèle en plâtre" ; * dlp "déplacement latéral du côté postérieur du modèle en plâtre" ; * dad "déplacement antéro-postérieur du côté droit du modèle en plâtre" ; * dag "déplacement antéro-postérieur du côté gauche du modèle en plâtre" ; - on effectue un changement de référentiel en utilisant SRCI comme référentiel principal: * on calcule le référentiel SRCS par rapport au référentiel SRCI et on obtient un nouveau référentiel SRM, "système de référence maxillaire dans la position initiale" ; * on calcule le référentiel SRCSS par rapport au référentiel SRCI et on obtient un nouveau référentiel SRMS "système de référence maxillaire dans la position simulée" ; - on calcule le référentiel SRD par rapport au référentiel SRCS et on obtient un nouveau référentiel SRDR "système de référence dentaire relatif" égal au référentiel SRDS par rapport au référentiel SRCSS ; - on calcule la position et l'orientation du référentiel dentaire SRD par rapport à SRCI avant et après simulation, en appliquant à SRDR la transformation associée à SRM, et la transformation associée à SRMS pour obtenir respectivement les référentiels SRDI "système de référence dentaire initial" et SRDS "système de référence dentaire simulé" ; - on sauvegarde les paramètres calculés dans un fichier ; - on procède à la construction de la gouttière en se fondant sur le document d'instructions généré précédemment et le modèle en plâtre. On peut matérialiser lesdits points (p1-p12) par des trous. Après la fabrication de la gouttière, on peut procéder au contrôle de sa conformité avec la commande par : - palpation de points et génération des deux référentiels de contrôle en utilisant un système de localisation 3D pour effectuer l'acquisition numérique sur le modèle maxillaire en plâtre des six points de contrôle (p1, p4, p7, p3, p6 et p9) ; - utilisation de ces points de contrôle pour générer deux référentiels de contrôle SRCS0 "système de référence de contrôle supérieur obtenu" pour la partie du modèle en plâtre au-dessus de la coupe et SRCIo "système de référence de contrôle inférieur obtenu" pour la partie en-dessous de la coupe. - quantification des mouvements effectués par le prothésiste en utilisant les référentiels SRCS0 et SRCIo, pour obtenir un référentiel SRDO "système de référence dentaire obtenu" et un référentiel SRDI "système de référence dentaire initial" ; - calcul du référentiel SRDO par rapport au référentiel SRDI, pour obtenir un nouveau référentiel SRG "système de référence de la gouttière" dont les axes (x, y, z) correspondent respectivement aux axes antéro-postérieur, latéral et vertical ; - définition des mouvements effectués par le prothésiste par les coordonnées du vecteur position du référentiel SRG pour ce qui est du déplacement, et par les angles d'Euler dans l'ordre de rotation y-x-z de la matrice de rotation associée au référentiel SRG ; - comparaison des mouvements effectués par le prothésiste avec ceux qui avaient été planifiés. Les inventeurs ont travaillé simultanément sur trois points qui leur sont apparus cruciaux pour la réussite de la conception de la gouttière : - la correspondance entre le plan de la radiographie (en imagerie 2D) ou le plan sagittal de la tête (en imagerie 3D) et le plan sagittal de l'articulateur, obtenue grâce au dispositif dit « arc facial » utilisé pour construire le modèle en plâtre ; - la facilité à identifier le plan sagittal de l'articulateur sur le modèle en plâtre de la morphologie du patient ; - le parallélisme entre le plan supérieur coronal de l'articulateur et la base dudit modèle en plâtre. Le procédé selon l'invention est basé sur l'utilisation du modèle maxillaire en plâtre du patient et sur le choix de trois points de référence particuliers de ce modèle à partir desquels on réalise un traitement des données adapté. Un système de localisation tridimensionnel 3D est aussi utilisé. On utilise, comme information d'entrée pour le traitement, des données issues d'une imagerie 2D ou 3D employée dans l'étage de planification de la procédure chirurgicale. Then generating an axis using the point obtained previously and the z unitary vector of the SRSS reference frame; then calculating the point of intersection pdc "reference point for the second section" between the previously calculated axis and the xy plane of the SRI repository, then generating a plane P parallel to the xy plane of the SRSS reference frame at the point pdc; then cutting the upper part of the 3D representation using the plane P obtained previously, followed by the elimination of the portion situated below this plane P, replacing the points pisas, pisps, pisds and pisgs respectively by the intersection between the axes AxSupAs, AxSupPs, AxSupDs, AxSupGs and plane P; then calculating the distance between the point pdc and the xy plane of the SRSS reference frame, this distance corresponding to the height of the second section "hdc" (15) to be performed by the prosthetist with respect to the first section line (4) marked on the plaster model (3); then plotting the second cutting line "hdlc" on the plaster model (3), hdlc being obtained according to the equation hdlc = hdc - ec * 0.5 where ec corresponds to the thickness of the cut; * in the case where it is not necessary to make a second cut, the values of hdc "height of the second cut" and hdlc "height of the second cut line" are taken as zero; the instruction document for the prosthetist is generated from nine parameters associated with the marking made on the plaster model: * hdlc; * ha "height of the front side of the plaster model"; * hp "height of the posterior side of the plaster model"; * hd "height of the right side of the plaster model"; * hg "height of the left hand side of the plaster model"; * dla "lateral displacement of the front side of the plaster model"; * dlp "lateral displacement of the posterior side of the plaster model"; * dad "antero-posterior displacement of the right side of the plaster model"; * dag "antero-posterior displacement of the left side of the plaster model"; - a repository change is made using SRCI as the main repository: * the SRCS repository is computed with respect to the SRCI repository and a new SRM repository is obtained, "maxillary reference system in the initial position"; the SRCSS repository is computed with respect to the SRCI repository and a new SRMS repository "maxillary reference system in the simulated position" is obtained; the SRD repository is computed with respect to the SRCS repository and a new reference SRDR "relative dental reference system" equal to the SRDS repository is obtained relative to the SRCSS repository; the position and orientation of the SRD dental reference frame with respect to SRCI is calculated before and after simulation, by applying to the SRDR the transformation associated with SRM, and the transformation associated with SRMS to obtain the SRDI reference frames respectively "initial dental reference system "and SRDS" simulated dental referral system "; - saving the calculated parameters in a file; - the gutter is built on the basis of the instruction document previously generated and the plaster model. These points (p1-p12) can be embodied by holes. After the manufacture of the gutter, one can proceed to the control of its conformity with the command by: - palpation of points and generation of the two reference frames of control by using a system of 3D localization to carry out the numerical acquisition on the maxillary model in plaster six control points (p1, p4, p7, p3, p6 and p9); - use of these control points to generate two control references SRCS0 "superior control reference system obtained" for the part of the plaster model above the section and SRCIo "lower control reference system obtained" for the part below the cup. - quantification of the movements performed by the prosthetist using the SRCS0 and SRCIo repositories, to obtain a reference SRDO "obtained dental reference system" and an SRDI reference system "initial dental reference system"; - Calculation of the SRDO repository with respect to the SRDI repository, to obtain a new reference system SRG "gutter reference system" whose axes (x, y, z) correspond respectively to the anteroposterior, lateral and vertical axes; - Definition of the movements performed by the prosthetist by the coordinates of the SRG reference position vector with respect to the displacement, and by the Euler angles in the y-x-z rotation order of the rotation matrix associated with the SRG reference frame; - comparison of the movements performed by the prosthetist with those that had been planned. The inventors worked simultaneously on three points which appeared to them crucial for the success of the design of the gutter: - the correspondence between the plane of the radiography (in 2D imaging) or the sagittal plane of the head (in 3D imaging) and the sagittal plane of the articulator, obtained thanks to the device called "facial bow" used to build the plaster model; - the ability to identify the sagittal plane of the articulator on the plaster model of the morphology of the patient; - The parallelism between the upper coronal plane of the articulator and the base of said plaster model. The method according to the invention is based on the use of the maxillary plaster model of the patient and on the choice of three particular reference points of this model from which a suitable data processing is carried out. A 3D three-dimensional location system is also used. Data from 2D or 3D imaging used in the planning stage of the surgical procedure are used as input to the treatment.
L'invention sera décrite en référence aux figures annexées suivantes : - la figure 1 qui montre un maxillaire et situe les trois points de référence utilisés dans la construction du référentiel dentaire ; - la figure 2 qui montre une radiographie de profil du crâne du patient, sur laquelle on a reporté le référentiel dentaire choisi ; - la figure 3 qui montre une image de la génération 3D du référentiel maxillaire à partir d'un modèle virtuel issu d'une imagerie au scanner ; - la figure 4 qui montre les mouvements possibles pour le référentiel dentaire ; - la figure 5 qui montre un exemple de tracé de la première ligne de coupe sur le modèle en plâtre du maxillaire du patient ; - les figures 6, 7, 8 et 9 qui montrent les quatre lignes et les emplacements de douze points de référence tracés sur le modèle en plâtre ; - la figure 10 qui montre une représentation 3D simplifiée du modèle en plâtre et de plusieurs paramètres dans la position initiale après la première coupe ; - la figure 11 qui montre une représentation 3D améliorée du modèle en plâtre et de plusieurs paramètres dans la position initiale après la première coupe ; - la figure 12 qui montre un exemple d'une représentation 3D du modèle en plâtre et de plusieurs paramètres, avant et après la simulation des mouvements ; - la figure 13 qui montre en vue sagittale des exemples de cas obtenus après simulation numérique des mouvements, lorsqu'il y a intersection entre les parties supérieure et inférieure du modèle ; - la figure 14 qui montre en vue sagittale des exemples de cas obtenus après simulation numérique des mouvements, lorsqu'il n'y a pas intersection entre les parties supérieure et inférieure du modèle ; - la figure 15 qui montre des exemples d'optimisation de la représentation 3D dans des cas où il y a intersection entre les parties supérieure et inférieure du modèle ; - la figure 16 qui montre la méthodologie pour le calcul des paramètres devant figurer dans le document destiné au prothésiste. - la figure 17 qui montre la méthodologie pour le changement du référentiel principal avant et après la simulation numérique. - les figures 18 et 19 montrent la méthodologie pour quantifier les mouvements effectués par le prothésiste sur le modèle en plâtre. - la figure 20 qui présente un exemple de document d'instructions envoyé au prothésiste. Le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes ; Dans l'étape 1, on définit d'abord un référentiel permettant d'estimer les déplacements et les rotations des structures osseuses à partir de l'imagerie de l'anatomie du patient, réalisée soit en 2D (notamment par radiographie), soit en 3D (notamment par scanner ou IRM). Le référentiel à définir doit être facilement identifiable sur l'imagerie 2D ou 3D et aussi sur le modèle maxillaire en plâtre du patient. Comme exposé précédemment, on choisit ledit référentiel à partir du plan sagittal de l'articulateur et de trois points, illustrés sur la figure 1 : - le point interincisif Ii du maxillaire 1 qui va constituer, de préférence, l'origine du référentiel ; - le point cuspide vestibulomésial de la première molaire gauche M1G ; - le point cuspide vestibulomésial de la première molaire droite M1 D. Si on dispose seulement d'une imagerie 2D, comme représenté sur la figure 2, on détermine un référentiel (Ii, À ,É , fi : - en sélectionnant sur la radiographie les points Ii, M1 G et M1 D ; - en prenant le point Ii comme origine du référentiel ; - en définissant le vecteur antéropostérieur À parÀ = Ii - /M1G+M1Dv 2 - en définissant le vecteur latéral L comme étant perpendiculaire au plan de la radiographie (donc non visible sur la figure 2) ; - et en définissant le vecteur vertical 17 comme étant perpendiculaire à Â . The invention will be described with reference to the following appended figures: FIG. 1 which shows a maxillary and locates the three reference points used in the construction of the dental reference system; FIG. 2, which shows a radiograph of the skull of the patient on which the dental reference frame chosen has been reported; FIG. 3 which shows an image of the 3D generation of the maxillary repository from a virtual model derived from a scanner imaging; - Figure 4 which shows the possible movements for the dental reference; FIG. 5, which shows an example of plotting of the first cutting line on the plaster model of the maxillary of the patient; - Figures 6, 7, 8 and 9 which show the four lines and locations of twelve reference points plotted on the plaster model; - Figure 10 which shows a simplified 3D representation of the plaster model and several parameters in the initial position after the first cut; - Figure 11 shows an improved 3D representation of the plaster model and several parameters in the initial position after the first cut; FIG. 12 which shows an example of a 3D representation of the plaster model and of several parameters, before and after the simulation of the movements; FIG. 13 shows in a sagittal view examples of cases obtained after numerical simulation of the movements, when there is an intersection between the upper and lower parts of the model; FIG. 14, which shows in sagittal view examples of cases obtained after digital simulation of the movements, when there is no intersection between the upper and lower parts of the model; FIG. 15 which shows examples of optimization of the 3D representation in cases where there is an intersection between the upper and lower parts of the model; - Figure 16 shows the methodology for calculating the parameters to be included in the document for the prosthetist. - Figure 17 which shows the methodology for the change of the main repository before and after the numerical simulation. - Figures 18 and 19 show the methodology to quantify the movements performed by the prosthetist on the plaster model. - Figure 20 which shows an example of instruction document sent to the prosthetist. The method according to the invention comprises the following steps; In step 1, we first define a frame of reference for estimating the movements and rotations of the bone structures from the patient's anatomy imagery, performed either in 2D (in particular by radiography), or in 3D (notably by scanner or MRI). The repository to be defined must be easily identifiable on the 2D or 3D imagery and also on the maxillary plaster model of the patient. As stated above, said reference frame is chosen from the sagittal plane of the articulator and from three points, illustrated in FIG. 1: the interincistive point Ii of the maxillary 1 which will preferably constitute the origin of the reference frame; - the vestibulomésial cusp point of the first left molar M1G; the vestibulomésial cusp point of the first right molar M1 D. If only 2D imaging is available, as shown in FIG. 2, a reference frame (Ii, À, É, fi: - is selected by selecting on the radiograph the points Ii, M1 G and M1 D - by taking the point Ii as the origin of the reference frame - by defining the anteroposterior vector À by = = Ii - / M1G + M1Dv 2 - by defining the lateral vector L as being perpendicular to the plane of the radiography (thus not visible in Figure 2) - and defining the vertical vector 17 as being perpendicular to Å.
Les trois vecteurs sont ensuite normalisés. Dans le cas où on dispose d'une reconstruction 3D de la structure osseuse de la tête (figure 3) issue d'une imagerie 3D, on détermine un référentiel (Ii, À ,É , 17) en : - générant le plan sagittal de la tête à partir de plusieurs points sélectionnés par le chirurgien sur le modèle virtuel 2 de la tête du patient ; le plan peut être calculé en ajustant à un plan les points acquis, par une méthode des moindres carrés ; - sélectionnant sur la reconstitution 3D les points Ii, M1 G et M1 D comme sur la figure 1 ; - projetant ces points sur le plan sagittal de la tête, pour créer des nouveaux points 10 qui seront par la suite dénommés Iip, M1 Gp , et M1 Dp ; - définissant Ii comme l'origine du référentiel ; - définissant le vecteur antéropostérieur À comme À =Iip - /M1Gp +M1Dp 2 - définissant le vecteur latéral L comme étant perpendiculaire au plan sagittal de la tête ; dans l'exemple décrit et représenté, sa direction est positive du côté droit de la 15 tête sur le modèle virtuel; - définissant le vecteur vertical V par V = ÂxL ; il a donc sa direction positive vers le bas dans l'exemple représenté ; - normalisant les vecteurs V , L et À comme montré sur la figure 3. Dans l'étape 2, le chirurgien simule sur la radiographie (figure 2) ou sur la 20 reconstruction 3D (figure 3) le geste opératoire (ostéotomies et mouvements de translation et/ou rotation des structures osseuses) par rapport au référentiel dentaire préalablement déterminé. La quantification des mouvements est effectuée en calculant la position et l'orientation relative du référentiel dentaire après simulation SRD1 par rapport au 25 référentiel dentaire avant simulation SRDo. On obtient un nouveau référentiel SRD1_0 qui est défini comme : SRD1_0 = 4-0 vi-o )) P_o est le vecteur position dont les coordonnées (A, L, V) correspondent respectivement aux déplacements sur les axes antéropostérieur, latéral et vertical, et 30 I7_o, V_o) sont les trois vecteurs unitaires orthogonaux. A partir de ces derniers, on génère une matrice de rotation [Âl_ovi-o] utilisée pour calculer les angles d'Euler The three vectors are then normalized. In the case where we have a 3D reconstruction of the bone structure of the head (FIG. 3) resulting from a 3D imaging, a reference frame (Ii, À, É, 17) is determined by: - generating the sagittal plane of the head from several points selected by the surgeon on the virtual model 2 of the patient's head; the plane can be calculated by adjusting the acquired points to a plane by a least squares method; selecting the points III, M1 G and M1 D on the 3D reconstruction as in FIG. 1; projecting these points on the sagittal plane of the head, to create new points which will subsequently be called Iip, M1 Gp, and M1 Dp; - defining Ii as the origin of the repository; defining the anteroposterior vector A as A = Iip - / M1Gp + M1Dp 2 - defining the lateral vector L as being perpendicular to the sagittal plane of the head; in the example described and shown, its direction is positive on the right side of the head on the virtual model; - defining the vertical vector V by V = ÂxL; it therefore has its positive direction downwards in the example shown; standardizing the V, L and A vectors as shown in FIG. 3. In step 2, the surgeon simulates on the radiography (FIG. 2) or on the 3D reconstruction (FIG. 3) the operative gesture (osteotomies and translation and / or rotation of the bone structures) relative to the previously determined dental reference system. The quantification of the movements is performed by calculating the position and the relative orientation of the dental reference after simulation SRD1 with respect to the dental reference before simulation SRDo. We obtain a new repository SRD1_0 which is defined as: SRD1_0 = 4-0 vi-o)) P_o is the position vector whose coordinates (A, L, V) correspond respectively to displacements on the anteroposterior, lateral and vertical axes, and I7_o, V_o) are the three orthogonal unit vectors. From these, one generates a matrix of rotation [Âl_ovi-o] used to calculate the angles of Euler
20 RL, RA et Rv (dans cet ordre), correspondant aux rotations autour de chaque axe. La figure 4 schématise ces déplacements et rotations. Dans le cas où on dispose seulement d'une imagerie 2D, on prend par défaut des constantes L, Rv et RA égales à zéro. Mais le chirurgien peut, s'il le désire, modifier ces paramètres en se fondant, pour l'estimation de leurs valeurs, sur les modèles en plâtre du maxillaire et de la mandibule. Dans l'étape 3, le chirurgien trace et marque sur le modèle en plâtre 3 du maxillaire du patient les lignes et les points de référence. Ces lignes et points vont permettre de générer une représentation numérique avec la quelle on pourra définir et quantifier les gestes à effectuer sur le modèle en plâtre 3 du maxillaire du patient pour fabriquer la gouttière de positionnement : 1) Le chirurgien trace le contour de la première ligne de coupe 4, parallèle à la base du modèle 3. Le tracé 4 sert de repère au prothésiste pour effectuer la première coupe. Le tracé 4 peut être effectué au moyen d'un dispositif faisant tourner sur une platine 10 le modèle 3 face au crayon qui appuie sur la surface du modèle 3. La hauteur du crayon est réglable pour que le tracé s'effectue à la hauteur voulue quelle que soit la dimension en hauteur du modèle 3. On s'assure aussi de la parfaite inscription du tracé 4 dans le plan adéquat. La figure 5 montre un exemple de résultat de ce tracé 4. 2) Le chirurgien trace quatre lignes perpendiculaires à la base du modèle 3 partant de points situés à la base du modèle 3 et sur un même plan parallèle au plan coronal de l'articulateur. Ces lignes sont tracées respectivement sur les bords le plus à droite, le plus à gauche, antérieur et postérieur du modèle 3. Les lignes tracées sur les bords antérieur et postérieur du modèle 3 partent chacune d'un point situé sur le plan sagittal de l'articulateur qui est facilement identifiable sur le modèle 3. Les figures 6, 7, 8, 9 montrent ces quatre lignes : celle 5 du côté droit, celle 6 du côté antérieur, celle 7 du côté gauche et celle 8 du côté postérieur du modèle 3. 3) Le chirurgien marque douze points de référence sur le modèle, qui sont également visibles sur les figures 6 à 9. Les points sont situés sur chacune des lignes précédentes 5 (points p1, p2, p3), 6 (points p4, p5, p6), 7 (points p7, p8, p9), 8 (points p10, p11, p12) respectivement à la base du modèle, à l'intersection avec la première ligne de coupe 4 et au-dessus de la première ligne de coupe 4. Ces points sont avantageusement matérialisés par des petits trous pour faciliter leur identification. Les points p1, p4 p7 et p10 doivent être situés sur un même plan a niveau de la base ils vont permettre entre autres de définir les plans coronal sagittal et frontal associés à l'articulateur, les points p2, p5, p8 et p11 doivent être situés sur la ligne de coupe, les points p3, p6, p9 et p12 sont situés au dessus de la ligne de coupe et n'ont pas besoin d'être sur un même plan. Dans l'étape 4, tous les points de référence sont numérisés et on génère un modèle numérique 3D du modèle en plâtre 3. Un système de localisation 3D est utilisé pour effectuer l'acquisition numérique sur le modèle 3 des points p1 à p12 et des points Ii, M1GetM1D. Puis un système de référence associé à l'articulateur (SRA) est calculé, selon : tmpZ = ((p4-p10)x(p1- p10))+((p7 -p10)x(p4-p10)) eax = (p4 - p10) eay = tmpZ x eax RL, RA and Rv (in that order), corresponding to the rotations around each axis. Figure 4 schematizes these displacements and rotations. In the case where only 2D imaging is available, L, Rv and RA constants equal to zero are defaulted. But the surgeon can, if he wishes, modify these parameters by basing himself, for the estimation of their values, on plaster models of the maxillary and the mandible. In step 3, the surgeon traces and marks on the plaster model 3 of the maxilla of the patient the lines and the reference points. These lines and points will make it possible to generate a numerical representation with which it will be possible to define and quantify the gestures to be performed on the plaster model 3 of the maxilla of the patient to make the positioning gutter: 1) The surgeon traces the outline of the first cutting line 4, parallel to the base of the model 3. The path 4 serves as a reference for the prosthetist to perform the first cut. The pattern 4 can be made by means of a device rotating on a plate 10 the model 3 facing the pencil which bears on the surface of the model 3. The height of the pencil is adjustable so that the trace is carried out at the desired height regardless of the height dimension of the model 3. It also ensures the perfect registration of the route 4 in the appropriate plan. FIG. 5 shows an example of the result of this plot 4. 2) The surgeon draws four lines perpendicular to the base of the model 3 starting from points situated at the base of the model 3 and on the same plane parallel to the coronal plane of the articulator . These lines are drawn respectively on the rightmost, leftmost, anterior and posterior edges of the model 3. The lines drawn on the anterior and posterior edges of the model 3 each start from a point situated on the sagittal plane of the articulator which is easily identifiable on the model 3. Figures 6, 7, 8, 9 show these four lines: that 5 on the right side, the 6 on the anterior side, the 7 on the left side and the 8 on the posterior side of the model 3. 3) The surgeon marks twelve reference points on the model, which are also visible in Figures 6 to 9. The points are located on each of the preceding lines 5 (points p1, p2, p3), 6 (points p4, p5, p6), 7 (points p7, p8, p9), 8 (points p10, p11, p12) respectively at the base of the model, at the intersection with the first line of cut 4 and above the first line 4. These points are advantageously materialized by small holes for easy ter their identification. The points p1, p4 p7 and p10 must be located on the same plane at the level of the base they will allow among other things to define the coronal sagittal and frontal planes associated with the articulator, the points p2, p5, p8 and p11 must be located on the section line, the points p3, p6, p9 and p12 are located above the section line and do not need to be on the same plane. In step 4, all the reference points are digitized and a 3D numerical model of the plaster model 3 is generated. A 3D location system is used to perform the numerical acquisition on model 3 of points p1 to p12 and points Ii, M1GetM1D. Then a reference system associated with the articulator (SRA) is calculated, according to: tmpZ = ((p4-p10) x (p1-p10)) + ((p7 -p10) x (p4-p10)) eax = ( p4 - p10) eay = tmpZ x eax
eaZ = eax x eay pa=(p4+p10)*0.5-0 eax , eay et eaZ sont ensuite normalisés. Ils correspondent aux trois vecteurs unitaires du référentiel SRA et pa correspond au vecteur position. Les plans sagittal, coronal et frontal de l'articulateur sont définis par les vecteurs eay , eaZ et eax (vecteurs perpendiculaires aux plans respectifs). La position des plans est définie par le point pa dont les coordonnées ont les mêmes valeurs que les composantes du vecteur pa . On calcule ensuite le premier plan de coupe en ajustant à un plan les points p2, p5, p8 et p11, le vecteur vppc perpendiculaire au plan de coupe obtenu et le barycentre m des quatre points. Le premier plan de coupe PPC est ainsi défini comme étant le plan passant par m et auquel vppc est perpendiculaire. On modifie ensuite l'orientation de vppc de façon à l'orienter vers les dents du modèle en plâtre, en effectuant le produit scalaire entre vppc et eaZ . Si ce produit scalaire est positif, vppc n'est pas modifié par rapport à la 25 détermination précédente, de même, donc, que PPC. En revanche, si ce produit scalaire est négatif, on modifie vppc en le multipliant par un facteur (-1,0). PPC est modifié en conséquence. Ce produit scalaire n'est jamais nul. eaZ = eax x eay pa = (p4 + p10) * 0.5-0 eax, eay and eaZ are then normalized. They correspond to the three unit vectors of the SRA reference and pa corresponds to the position vector. The sagittal, coronal and frontal planes of the articulator are defined by the vectors eay, eaZ and eax (vectors perpendicular to the respective planes). The position of the planes is defined by the point pa whose coordinates have the same values as the components of the vector pa. The first section plane is then calculated by adjusting the points p2, p5, p8 and p11 to a plane, the vector vppc perpendicular to the section plane obtained and the center of gravity m of the four points. The first plane of PPC cut is thus defined as the plane passing through m and vppc is perpendicular. The orientation of vppc is then modified so as to direct it towards the teeth of the plaster model, by making the dot product between vppc and eaZ. If this scalar product is positive, vppc is not modified with respect to the previous determination, so, as well as PPC. On the other hand, if this scalar product is negative, we modify vppc by multiplying it by a factor (-1,0). PPC is modified accordingly. This scalar product is never zero.
On estime ensuite l'épaisseur de coupe « ec ». Celle-ci est associée au type d'outil utilisé par le prothésiste pour couper le modèle en plâtre. Si le prothésiste utilise une scie d'un modèle classiquement employé pour cet usage, on peut estimer ec à 1,0 mm. On génère ensuite huit axes de référence : ces axes sont calculés à partir des points p1 à p12. Ils sont représentés par un vecteur (indiquant la direction de l'axe) et un point sur l'axe. Les axes sont : AxlnfD "Axe Inférieur Droit" : AxInfD = (p2 -pl, pl) AxInfA "Axe Inférieur Antérieur" : AxInfA = (p5 - p4, p4) AxlnfG "Axe Inférieur Gauche" : AxInfG = ( p8 - p7, p7) AxlnfP "Axe Inférieur Postérieur" : AxInfP = (pl l -p10, plO) AxSupD "Axe Supérieur Droit" : AxSupD = (p3 - p2, p2) AxSupA "Axe Supérieur Antérieur" : AxSupA = (p6 -p5, p5) AxSupG "Axe Supérieur Gauche" : AxSupG = (p9 - p8, p8) AxSupP "Axe Supérieur Postérieur" : AxSupP = (p12 - pl 1, pli) On génère ensuite des points d'intersection associés au plan coronal de l'articulateur. Ces points sont générés en calculant l'intersection entre le plan coronal de l'articulateur PCA = (en, , pa) et les axes AxInfA, AxlnfP, AxlnfD et AxlnfG. Les quatre points obtenus sont nommés respectivement piaa « point d'intersection articulateur antérieur », piap « point d'intersection articulateur postérieur », piad « point d'intersection articulateur droit » et piag « point d'intersection articulateur gauche ». On simule ensuite la première coupe effectuée sur le modèle en plâtre et on génère des référentiels et des points d'intersection associés à cette coupe. Dans cette étape, le plan de coupe PPC = (vppc, m) , l'épaisseur de coupe « ec » et les huit axes calculés précédemment sont utilisés pour générer deux référentiels, l'un SRS = (ps,(esx, esy, es, )) situé au-dessus du plan de coupe, l'autre SRI = j): j,» situé en-dessous du plan de coupe, et huit points d'intersection. Ces paramètres sont calculés de la façon suivante. Pour SRS, on pose : ps = m-0+vppc*(ec*0.5) puis on calcule les points d'intersection entre les axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG et le plan (vppc , ps), ps étant le point dont les coordonnées ont les mêmes valeurs que les composantes du vecteur ps, en nommant les points d'intersection respectivement pisa « point d'intersection supérieur antérieur », pisp « point d'intersection supérieur postérieur », pisd « point d'intersection supérieur droit » et pisg « point d'intersection supérieur gauche ». Puis on définit les vecteurs : esx = (pria - pisp) esy - = vppc x esx es, - = esx x esy esx , esy et es, sont ensuite normalisés. Pour SRI, on pose : pi=m-0-vppc*(ec*0.5) puis on calcule les points d'intersection entre les axes AxInfA, AxlnfP, AxlnfD, AxlnfG et le plan (vppc, pi), pi étant le point dont les coordonnées ont les mêmes valeurs que les composantes du vecteur pi, en nommant les points d'intersection respectivement pila "point d'intersection inférieur antérieur", piip "point d'intersection inférieur postérieur", piid "point d'intersection inférieur droit" et piig "point d'intersection inférieur gauche". Puis on définit les vecteurs : eix - = (pua - paap) eiy = vppc x eix el =axe' Z x y eix , eiy et eiz sont ensuite normalisés. Puis on détermine le rectangle qui englobe les points d'intersection et dont les côtés sont parallèles aux vecteurs esx et esy . Les sommets du rectangle sont nommés pad "point antérieur droit", pag "point antérieur gauche", ppd "point postérieur droit", et ppg "point postérieur gauche". Puis on génère le référentiel dentaire et les points d'intersection associés au plan dentaire : dans cette partie, le référentiel SRA = ( pa, (eax, eay, eaz )) associé à l'articulateur, les points ii, mi g, mid acquis sur les dents du modèle en plâtre, et les axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG sont utilisés pour générer le référentiel dentaire SRD = (pdt,(edt,, edty, edtz )) et quatre points d'intersection. Ces paramètres sont calculés de la façon suivante. Pour SRD on pose pdt = ii -0, puis on définit le plan sagittal de l'articulateur 5 comme PSA = (eay , pa) on projette les points ii, mig et mid sur le plan PSA ; les nouveaux points ainsi obtenus sont dénommés iip, m 1 gp et m 1 dp . Puis on définit les vecteurs suivants : edtx=llp- /mlgp+mldp 2 10 edtz = edtx x eay edty = edtz x edtx edtx , edty et edtz sont ensuite normalisés edtx , edty et edtZ correspondent respectivement aux vecteur antéro-postérieur, latéral et vertical. 15 Pour les points d'intersection, on les calcule entre les axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG et le plan dentaire PDent = (edtZ , ii), en nommant les points d'intersection respectivement pida «point d'intersection dentaire antérieur », pidp « point d'intersection dentaire postérieur », pidd « point d'intersection dentaire droit » et pidg « point d'intersection dentaire gauche ». 20 Puis on génère les référentiels de contrôle. L'objectif de cette opération est de créer les outils pour pouvoir quantifier le travail effectué par le prothésiste ou la personne qui construit la gouttière de repositionnement et de le comparer à ce qui a été planifié par le chirurgien auparavant. Pour cela, deux référentiels sont générés, l'un dit « système de référence de contrôle supérieur » SRCS = (pcs,(ecsx, ecsy, ecs, )) pour les structures 25 (points, référentiels et axes) situées au-dessus de la ligne de coupe et l'autre dit « système de référence de contrôle inférieur » SRCI = (pci,(ect,, eciy, eciz )) pour les structures situées en-dessous de la ligne de coupe. Pour SRCS on définit ses différents vecteurs comme suit : pcs = p6-0 ecsx =p3-p6 ecsz - = ecsx x( p9 - p6) ecsy - = ecsz x ecsx ecsx , ecsy et ecsz sont ensuite normalisés. The cut thickness "ec" is then estimated. This is associated with the type of tool used by the prosthetist to cut the plaster model. If the prosthetist uses a saw of a model conventionally used for this purpose, it can be estimated that ec is 1.0 mm. Then eight reference axes are generated: these axes are calculated from the points p1 to p12. They are represented by a vector (indicating the direction of the axis) and a point on the axis. The axes are: AxlnfD "Lower Axis Right": AxInfD = (p2 -pl, pl) AxInfA "Lower Anterior Axis": AxInfA = (p5 - p4, p4) AxlnfG "Lower Left Axis": AxInfG = (p8 - p7, p7) AxlnfP "Posterior Lower Axis": AxInfP = (pl l -p10, plO) AxSupD "Upper Axis Right": AxSupD = (p3 - p2, p2) AxSupA "Upper Anterior Axis": AxSupA = (p6 -p5, p5 ) AxSupG "Upper Left Axis": AxSupG = (p9 - p8, p8) AxSupP "Upper Posterior Axis": AxSupP = (p12 - pl 1, fold) We then generate intersection points associated with the coronal plane of the articulator . These points are generated by calculating the intersection between the coronal plane of the PCA = (en,, pa) articulator and the axes AxInfA, AxlnfP, AxlnfD and AxlnfG. The four points obtained are named piaa "joint articulator intersection point", piap "posterior articulator intersection point", piad "right articulator intersection point" and piag "left articulator intersection point". The first cut made on the plaster model is then simulated and references and points of intersection associated with this section are generated. In this step, the section plane PPC = (vppc, m), the section thickness "ec" and the eight axes previously calculated are used to generate two frames, one SRS = (ps, (esx, esy, es,)) located above the section plane, the other SRI = j): j, "located below the section plane, and eight points of intersection. These parameters are calculated as follows. For SRS, we set: ps = m-0 + vppc * (ec * 0.5) then we calculate the points of intersection between the axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG and the plane (vppc, ps), ps being the point whose coordinates have the same values as the components of the vector ps, by naming the points of intersection respectively pisa "anterior superior intersection point", pisp "posterior superior intersection point", pisd "right upper intersection point" And pisg "upper left intersection point". Then we define the vectors: esx = (pria - pisp) esy - = vppc x esx es, - = esx x esy esx, esy and es, are then normalized. For SRI, we set: pi = m-0-vppc * (ec * 0.5) then we calculate the points of intersection between the axes AxInfA, AxlnfP, AxlnfD, AxlnfG and the plane (vppc, pi), where pi is the point whose coordinates have the same values as the components of the vector pi, by naming the points of intersection respectively pila "lower inferior intersection point", piip "lower inferior intersection point", piid "right inferior intersection point "and piig" lower left intersection point ". Then we define the vectors: eix - = (pua - paap) eiy = vppc x eix el = axis' Z x y eix, eiy and eiz are then normalized. Then we determine the rectangle which includes the points of intersection and whose sides are parallel to the esx and esy vectors. The vertices of the rectangle are named pad "right front point", pag "left front point", ppd "right back point", and ppg "left back point". Then we generate the dental reference system and the points of intersection associated with the dental plane: in this part, the reference SRA = (pa, (eax, eay, eaz)) associated with the articulator, the points ii, mi g, mid acquired on the gypsum model teeth, and the AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG axes are used to generate the dental reference SRD = (pdt, (edt ,, edty, edtz)) and four points of intersection. These parameters are calculated as follows. For SRD we put pdt = ii -0, then we define the sagittal plane of the articulator 5 as PSA = (eay, pa) we project the points ii, mig and mid on the PSA plane; the new points thus obtained are called iip, m 1 gp and m 1 dp. Then the following vectors are defined: edtx = llp- / mlgp + mldp 2 edtz = edtx x eay edty = edtz x edtx edtx, edty and edtz are then normalized edtx, edty and edtZ correspond to the anteroposterior, lateral and vertical. For the points of intersection, they are calculated between axes AxSupA, AxSupP, AxSupD, AxSupG and the dental plane PDent = (edtZ, ii), naming the points of intersection respectively pida "point of previous dental intersection" , pidp "posterior dental intersection point", pidd "right dental intersection point" and pidg "left dental intersection point". Then we generate the control repositories. The objective of this operation is to create the tools to be able to quantify the work done by the prosthetist or the person who builds the repositioning gutter and to compare it with what was planned by the surgeon before. For this, two frames of reference are generated, one called "superior control reference system" SRCS = (pcs, (ecsx, ecsy, ecs,)) for the structures 25 (points, references and axes) located above the line of cut and the other called "lower control reference system" SRCI = (pci, (ect ,, eciy, eciz)) for the structures located below the section line. For SRCS we define its different vectors as follows: pcs = p6-0 ecsx = p3-p6 ecsz - = ecsx x (p9 - p6) ecsy - = ecsz x ecsx ecsx, ecsy and ecsz are then normalized.
Pour SRCI, on définit ses différents vecteurs comme suit : pci = p4-0 ecix = pl- p4 eciz = ecix x ( p7 - p4) eciy = eciz x ecix ecix , eciy et eciz sont ensuite normalisés. Enfin, on effectue une génération d'une représentation 3D numérique du modèle en plâtre. On vise ainsi à permettre à l'utilisateur de visualiser une représentation numérique du modèle en plâtre. Le degré de complexité de cette représentation dépend des paramètres utilisés dans sa conception et des paramètres calculés précédemment (référentiels, points, épaisseur de la première coupe...). Cette représentation permet aussi de visualiser les deux structures rigides obtenues après avoir simulé la première coupe. La figure 10 montre un exemple de représentation 3D simplifiée du modèle en plâtre et de plusieurs paramètres dans la position initiale, après la première coupe, et la figure 11 montre une représentation 3D améliorée du même modèle. Dans l'étape 5 on réalise une simulation numérique des opérations à effectuer sur le modèle en plâtre pour obtenir les mouvements osseux planifiés par le chirurgien. Cette simulation est effectuée en utilisant comme données d'entrée les paramètres obtenus dans l'étape 4 et les valeurs de déplacement et de rotation obtenues dans l'étape 2. Les procédures effectuées à partir de ces informations sont : a) Calcul de la transformation (translation et rotation) pour la simulation des mouvements. Cette transformation est obtenue en utilisant les valeurs de déplacement (A, L, V) sur les axes antéro-postérieur, latéral et vertical et les angles de rotation RA, RL et Rv autour de ces mêmes axes. La transformation est définie comme TRXyZ = (TXyZ, RZXy) où TXyZ = (A, L, V) et RZXy correspondent à la matrice de rotation dans l'ordre de rotation y-xz. Elle est obtenue de la façon suivante : 25 For SRCI, we define its different vectors as follows: pci = p4-0 ecix = plp4 eciz = ecix x (p7-p4) eciy = eciz ecix x ecix, eciy and eciz are then normalized. Finally, a digital 3D representation of the plaster model is generated. The aim is to allow the user to visualize a numerical representation of the plaster model. The degree of complexity of this representation depends on the parameters used in its design and previously calculated parameters (reference frames, points, thickness of the first section, etc.). This representation also makes it possible to visualize the two rigid structures obtained after having simulated the first cut. Fig. 10 shows an example of a simplified 3D representation of the plaster model and several parameters in the initial position, after the first cut, and Fig. 11 shows an improved 3D representation of the same model. In step 5, a numerical simulation of the operations to be performed on the plaster model is performed to obtain the bone movements planned by the surgeon. This simulation is performed using the parameters obtained in step 4 and the displacement and rotation values obtained in step 2 as input data. The procedures performed on the basis of this information are: a) Calculation of the transformation (translation and rotation) for motion simulation. This transformation is obtained by using the displacement values (A, L, V) on the antero-posterior, lateral and vertical axes and the rotation angles RA, RL and Rv around these same axes. The transformation is defined as TRXyZ = (TXyZ, RZXy) where TXyZ = (A, L, V) and RZXy correspond to the rotation matrix in the order of rotation y-xz. It is obtained as follows: 25
26 coseycosez - sinexsineysinez -cosexsinez cosezsiney + coseysinexsinez cosezsinexsiney + coseysinez cosexcosez -coseycosezsinex + sineysinez -cosexsiney sinex cosexcosey 26 coseycosez - sinexsineysinez -cosexsinez cosezsiney + coseysinexsine cosesinexsiney + coseysine cosexcose -coseycosesinex + sineysinez -cosexsiney sinex cosexcosey
où G , 9, et O correspondent respectivement à RA, RL et Rv. b) Simulation des mouvements. Pour effectuer la simulation des mouvements, tous les paramètres (points, référentiels et axes) situés au-dessus de la coupe, comme le montrent les figures 10 et 11, sont d'abord référencés au référentiel SRD. Ensuite, la transformation TRXy, est appliquée au référentiel dentaire SRD pour obtenir ainsi le référentiel dentaire simulé SRDS. La transformation associée à SRDS (translation et matrice de rotation) est ensuite appliquée aux paramètres référencés à SRD. La figure 12 montre une représentation 3D du modèle en plâtre et de plusieurs paramètres, avant et après la simulation des mouvements. c) Optimisation de la représentation 3D du modèle et calcul de la hauteur de la deuxième ligne de coupe. Suite à la simulation des mouvements précédente, deux situations peuvent se présenter. La première, comme le montre la figure 13 en vue sagittale, quand la partie supérieure de la représentation 3D coupe la partie inférieure dans des zones diverses et dans des proportions plus ou moins importantes, comme le montrent les trois cas représentés, et la deuxième, comme le montre la figure 14 en vue sagittale, quand les deux parties ne se coupent pas. Le premier cas est identifié quand au moins un des points pads, pags, ppds ou ppgs est en-dessous du plan xy du référentiel SRI, et le deuxième cas quand ces quatre points sont au-dessus de ce même plan. Dans le deuxième cas, une optimisation n'est pas nécessaire car les deux portions ne se coupent pas, et il n'est donc pas nécessaire d'effectuer une deuxième coupe sur la représentation 3D ni, par conséquent, sur le modèle en plâtre. where G, 9 and O respectively correspond to RA, RL and Rv. b) Simulation of movements. To perform the motion simulation, all the parameters (points, references and axes) above the section, as shown in Figures 10 and 11, are first referenced to the SRD repository. Then the TRXy transformation is applied to the SRD dental repository to obtain the SRDS simulated dental reference. The transformation associated with SRDS (translation and rotation matrix) is then applied to the parameters referenced to SRD. Figure 12 shows a 3D representation of the plaster model and several parameters before and after the motion simulation. c) Optimization of the 3D representation of the model and calculation of the height of the second section line. Following the previous simulation of the movements, two situations can arise. The first, as shown in Figure 13 in sagittal view, when the upper part of the 3D representation intersects the lower part in various areas and in more or less significant proportions, as shown by the three cases shown, and the second, as shown in Figure 14 in sagittal view, when the two parts do not intersect. The first case is identified when at least one of the points pads, pags, ppds or ppgs is below the xy plane of the SRI repository, and the second case when these four points are above this same plane. In the second case, an optimization is not necessary because the two portions do not intersect, and it is therefore not necessary to perform a second cut on the 3D representation and, therefore, on the plaster model.
Dans le premier cas cité plus haut, il faut donc optimiser la partie supérieure de façon à ce que celle-ci ne coupe pas la partie inférieure. Pour cela, il faut effectuer les procédures suivantes : a) sélection du point situé le plus en-dessous du plan xy du référentiel SRI ; b) génération d'un axe en utilisant le point obtenu précédemment et le vecteur unitaire en z du référentiel SRSs ; c) calcul du point d'intersection entre l'axe calculé précédemment et le plan xy du référentiel SRI ; ce point sera nommé pdc "point de référence pour la deuxième coupe" (figure 15 côté gauche) ; R = ay In the first case mentioned above, we must optimize the upper part so that it does not cut the lower part. To do this, the following procedures must be performed: a) selection of the point located below the xy plane of the SRI repository; b) generating an axis using the point obtained previously and the unit vector in z of the SRSs reference frame; c) calculation of the intersection point between the previously calculated axis and the xy plane of the SRI frame; this point will be named pdc "reference point for the second cut" (figure 15 on the left); R = ay
27 d) génération d'un plan P parallèle au plan xy du référentiel SRSS au niveau du point pdc (figure 15 côté gauche) ; e) coupage de la partie supérieure de la représentation 3D en utilisant le plan P obtenu précédemment, suivi de l'élimination de la portion située en-dessous de ce plan P (figure 15 côté droit) ; les points pisan, pisps, pisds et pisgs sont remplacés respectivement par l'intersection entre les axes AxSupAs, AxSupPs, AxSupDs, AxSupGs et le plan P ; f) calcul de la distance entre le point pdc et le plan xy du référentiel SRSS ; cette distance correspond à la hauteur de la deuxième coupe "hdc" (figure 15 côté gauche) qui sera effectuée par le prothésiste par rapport à la première ligne de coupe 4 marquée sur le modèle en plâtre 3. La hauteur de la deuxième ligne de coupe "hdlc" qui sera tracée sur le plâtre est obtenue selon l'équation hdlc = hdc - ec* 0.5 où ec correspond à l'épaisseur de la coupe. La figure 15 montre les exemples d'optimisation de la représentation 3D dans les trois cas d'intersection représentés sur la figure 13. Dans le deuxième cas, où il n'est pas nécessaire d'effectuer une deuxième coupe, les valeurs de hdc "hauteur de la deuxième coupe" et hdlc "hauteur de la deuxième ligne de coupe " sont égales à zéro. Dans l'étape 6 on réalise un marquage de la deuxième ligne de coupe hdlc sur le modèle en plâtre 3, si cette deuxième ligne de coupe est nécessaire. Dans l'étape 7 on génère le document d'instructions pour le prothésiste. Ce document, associé au marquage effectué sur le modèle en plâtre, permet de guider le prothésiste et d'améliorer la précision et la reproductibilité de la technique classique pour la construction de la gouttière. Pour générer ce document, neuf paramètres sont nécessaires. Ces paramètres sont associés au marquage effectué sur le modèle en plâtre 3. Le premier, hdlc "hauteur de la deuxième ligne de coupe " a été présenté dans la partie 5) et les huit autres, présentés dans la figure 16, sont : ha "hauteur du côté antérieur", hp "hauteur du côté postérieur", hd "hauteur du côté droit", hg "hauteur du côté gauche", dla "déplacement latéral du côté antérieur", dlp "déplacement latéral du côté postérieur", dad "déplacement antéro-postérieur du côté droit" et dag "déplacement antéro-postérieur du côté gauche". La figure 16 montre la méthodologie de calcul de chacun des 8 paramètres et les combinaisons possibles pour chacun des côtés du modèle en plâtre 3. On définit, comme cela est visible sur la figure 16, les différents paramètres autres que hdlc par : - ha "hauteur du côté antérieur du modèle en plâtre" ; si la partie supérieure du modèle en plâtre se déplace dans le sens négatif de l'axe X du référentiel SRI, ha est D) generation of a plane P parallel to the xy plane of the SRSS reference frame at the point pdc (FIG. 15, left-hand side); e) cutting of the upper part of the 3D representation using the plane P obtained previously, followed by the elimination of the portion situated below this plane P (FIG. 15 on the right); the points pisan, pisps, pisds and pisgs are respectively replaced by the intersection between the axes AxSupAs, AxSupPs, AxSupDs, AxSupGs and the plane P; f) calculating the distance between the point pdc and the xy plane of the SRSS; this distance corresponds to the height of the second cut "hdc" (figure 15 on the left) which will be performed by the prosthetist with respect to the first cut line 4 marked on the plaster model 3. The height of the second cutting line "hdlc" which will be plotted on the plaster is obtained according to the equation hdlc = hdc - ec * 0.5 where ec corresponds to the thickness of the section. FIG. 15 shows the examples of optimization of the 3D representation in the three intersection cases represented in FIG. 13. In the second case, where it is not necessary to perform a second cut, the values of hdc " height of the second cut "and hdlc" height of the second cut line "are equal to zero. In step 6, the second cutting line hdlc is marked on the plaster model 3, if this second cutting line is necessary. In step 7, the instruction document for the prosthetist is generated. This document, associated with the marking performed on the plaster model, helps guide the prosthetist and improve the accuracy and reproducibility of the classic technique for the construction of the gutter. To generate this document, nine parameters are needed. These parameters are associated with the marking performed on the plaster model 3. The first, hdlc "height of the second cut line" was presented in part 5) and the other eight, presented in figure 16, are: ha " height of the anterior side ", hp" height of the posterior side ", hd" height of the right side ", hg" height of the left side ", dla" lateral displacement of the anterior side ", dlp" lateral displacement of the posterior side ", dad" anteroposterior displacement of the right side "and dag" anteroposterior displacement of the left side ". FIG. 16 shows the methodology for calculating each of the 8 parameters and the possible combinations for each of the sides of the plaster model 3. It is defined, as can be seen in FIG. 16, the various parameters other than hdlc by: height of the front side of the plaster model "; if the upper part of the plaster model moves in the negative direction of the X axis of the SRI reference, ha is
28 calculé comme la distance verticale (dans l'axe Z du référentiel SRI) entre le point pisas et le plan X-Y de SRI ; si la partie supérieure du modèle en plâtre se déplace dans le sens positif de l'axe X ou si son déplacement est nul sur cet axe, ha est calculé comme la distance verticale entre le point pila et le plan P formé par les points pisas, pisds , pisps et pisgs ; - hp "hauteur du côté postérieur du modèle en plâtre" ; si la partie supérieure du modèle en plâtre se déplace dans le sens négatif de l'axe X du référentiel SRI, ha est calculé comme la distance verticale entre le point piip et le plan P ; si la partie supérieure du modèle en plâtre se déplace dans le sens positif de l'axe X ou si son déplacement est nul sur cet axe, ha est calculé comme la distance verticale entre le point pisps et le plan X-Y de SRI; - hd "hauteur du côté droit du modèle en plâtre" ; si la partie supérieure du modèle en plâtre se déplace dans le sens positif de l'axe Y du référentiel SRI, hd est calculé comme la distance verticale entre le point piid et le plan P ; si la partie supérieure du modèle en plâtre se déplace dans le sens négative de l'axe Y ou si son déplacement est nul sur cet axe, hd est calculé comme la distance verticale entre le point pisds et le plan X-Y de SRI; - hg "hauteur du côté gauche droit du modèle en plâtre" ; si la partie supérieure du modèle en plâtre se déplace dans le sens positif de l'axe Y du référentiel SRI, hg est calculé comme la distance verticale entre le point pisgs et le plan X-Y de SRI ; si la partie supérieure du modèle en plâtre se déplace dans le sens négatif de l'axe Y ou si son déplacement est nul sur cet axe, hg est calculé comme la distance verticale entre le point piig et le plan P ; - dla "déplacement latéral du côté antérieur du modèle en plâtre" ; on calcule la projection des points pila et pisas sur le référentiel SRI et ensuite on calcule dla comme la différence entre la coordonnée Y de la projection de pisas et la coordonnée Y de la projection de pila ; - dlp "déplacement latéral du côté postérieur du modèle en plâtre" ; on calcule la projection des points piip et pisps sur le référentiel SRI et ensuite on calcule dlp comme la différence entre la coordonnée Y de la projection de pisps et la coordonnée Y de la projection de piip ; - dad "déplacement antéro-postérieur du côté droit du modèle en plâtre" ; on calcule la projection des points piid et pisds sur le référentiel SRI et ensuite on calcule dad comme la différence entre la coordonnée X de la projection de pisds et la coordonnée X de la projection de piid ; 28 calculated as the vertical distance (in the Z axis of the SRI reference) between the point pisas and the X-Y plane of SRI; if the upper part of the plaster model moves in the positive direction of the X axis or if its displacement is zero on this axis, ha is calculated as the vertical distance between the pila point and the plane P formed by the pisas points, pisds, pisps and pisgs; - hp "height of the posterior side of the plaster model"; if the upper part of the plaster model moves in the negative direction of the X axis of the SRI reference, ha is calculated as the vertical distance between the point piip and the plane P; if the upper part of the plaster model moves in the positive direction of the X axis or if its displacement is zero on this axis, ha is calculated as the vertical distance between the point pisps and the X-Y plane of SRI; - hd "height of the right side of the plaster model"; if the upper part of the plaster model moves in the positive direction of the Y axis of the SRI reference, hd is calculated as the vertical distance between the point piid and the plane P; if the upper part of the plaster model moves in the negative direction of the Y axis or if its displacement is zero on this axis, hd is calculated as the vertical distance between the point pisds and the X-Y plane of SRI; - hg "height of the left hand side of the plaster model"; if the upper part of the plaster model moves in the positive direction of the Y axis of the SRI reference, hg is calculated as the vertical distance between the point pisgs and the X-Y plane of SRI; if the upper part of the plaster model moves in the negative direction of the Y axis or if its displacement is zero on this axis, hg is calculated as the vertical distance between the piig point and the plane P; - dla "lateral displacement of the front side of the plaster model"; we calculate the projection of the pila and pisas points on the SRI frame and then we calculate dla as the difference between the Y coordinate of the pisas projection and the Y coordinate of the pila projection; - dlp "lateral displacement of the posterior side of the plaster model"; we calculate the projection of the piip and pisps points on the SRI frame and then we calculate dlp as the difference between the Y coordinate of the pisps projection and the Y coordinate of the piip projection; - dad "anteroposterior displacement of the right side of the plaster model"; we calculate the projection of the points piid and pisds on the reference SRI and then we calculate dad as the difference between the X coordinate of the projection of pisds and the coordinate X of the projection of piid;
29 - dag "déplacement antéro-postérieur du côté gauche du modèle en plâtre" ; on calcule la projection des points piig et pisgs sur le référentiel SRI et ensuite on calcule dag comme la différence entre la coordonnée X de la projection de pisgs et la coordonnée X de la projection de piig. 29 - dag "antero-posterior displacement of the left side of the plaster model"; we calculate the projection of the points piig and pisgs on the reference SRI and then we calculate dag as the difference between the X coordinate of the projection of pisgs and the X coordinate of the projection of piig.
A partir des neuf paramètres cités ci-dessus, le document d'instructions destiné au prothésiste peut être ainsi généré et transmis. La figure 20 montre un exemple d'un tel document envoyé au prothésiste. Dans l'étape 8 on effectue un changement de référentiel et une sauvegarde des données. Les changements de référentiel s'effectuent, comme le montre la figure 17, en utilisant SRCI comme référentiel principal. On calcule le référentiel SRCS par rapport au référentiel SRCI. Le nouveau référentiel, qui est la projection de SRCS sur SRCI, est nommé SRM, "système de référence maxillaire dans la position initiale". On calcule le référentiel SRCSs par rapport au référentiel SRCI. Le nouveau référentiel, qui est la projection de SRCSs sur SRCI, est nommé SRMs "système de référence maxillaire dans la position simulée". On calcule le référentiel SRD par rapport au référentiel SRCS. Le nouveau référentiel, qui est la projection de SRD sur SRCI, est nommé SRDR "système de référence dentaire relatif". Il est aussi égal au référentiel SRDs par rapport au référentiel SRCSs. Pour calculer la position et l'orientation du référentiel dentaire par rapport au SRCI avant et après simulation, il suffit d'appliquer à SRDR la transformation associée à SRM, et la transformation associée à SRMs pour obtenir respectivement les référentiels SRDI "système de référence dentaire initial" et SRDS "système de référence dentaire simulé". From the nine parameters mentioned above, the instruction document for the prosthetist can thus be generated and transmitted. Figure 20 shows an example of such a document sent to the prosthetist. In step 8, a repository change and a data backup are performed. The repository changes are performed, as shown in Figure 17, using SRCI as the primary repository. The SRCS repository is computed against the SRCI repository. The new repository, which is the SRCS projection on SRCI, is named SRM, "maxillary referral system in the initial position". The SRCSs repository is computed against the SRCI repository. The new repository, which is the projection of SRCSs on SRCI, is named SRMs "maxillary referral system in the simulated position". The SRD repository is computed against the SRCS repository. The new repository, which is the SRD projection on SRCI, is named SRDR "relative dental reference system". It is also equal to the SRDs repository with respect to the SRCSs repository. To calculate the position and the orientation of the dental reference system with respect to the SRCI before and after simulation, it suffices to apply to the SRDR the transformation associated with SRM, and the transformation associated with SRMs to obtain respectively the SRDI reference systems "dental reference system initial "and SRDS" simulated dental referral system ".
Enfin on sauvegarde les paramètres calculés dans un fichier. Dans l'étape 9 on procède à la construction de la gouttière. A cet effet, le document d'instructions généré précédemment et le modèle maxillaire en plâtre du patient sont transmis au prothésiste. Ce dernier construit donc la gouttière de façon classique sur la base des instructions présentées dans le document et en se guidant grâce aux tracés effectués sur le modèle en plâtre. Pour matérialiser la valeur des paramètres de hauteur présentés dans le document, le prothésiste peut utiliser des petites lames de différentes épaisseurs et choisir la combinaison la plus adaptée à la hauteur demandée pour chaque côté du modèle en plâtre. Une fois la gouttière construite, elle est envoyée au chirurgien qui contrôle sa conformité avec la commande. A cet effet, il peut utiliser un logiciel qui gère les données stockées lors de l'étape 8) et qui gère aussi le système de localisation 3D pour palper des points sur le modèle en plâtre au-dessus et en-dessous de la coupe effectuée par le prothésiste. Ces points vont permettre de quantifier les déplacements réellement effectués par le prothésiste et de les comparer aux déplacements planifiés lors de la simulation du geste opératoire. En cas de non-conformité, la gouttière devra être rectifiée ou refaite. Dans cette étape de contrôle, les procédures effectuées sont : 1) Palpation de points et génération des deux référentiels de contrôle. Dans cette partie, le système de localisation 3D est utilisé pour effectuer l'acquisition numérique sur le modèle maxillaire en plâtre des six points de contrôle facilement repérables p1, p4, p7, p3, p6 et p9. Ces points sont ensuite utilisés pour générer deux référentiels de contrôle selon la méthode décrite dans la partie 4) précédente. Ces deux référentiels seront nommés SRCSo "système de référence de contrôle supérieur obtenu" pour la partie du modèle en plâtre au-dessus de la coupe et SRCIo "système de référence de contrôle inférieur obtenu" pour la partie en-dessous de la coupe. 2) Quantification des mouvements effectués par le prothésiste. Pour quantifier ces mouvements, la méthodologie développée dans l'étape 8 est appliquée en utilisant les référentiels SRCSo et SRCIo, ce qui permet d'obtenir la figure 18 où SRDO est le "système de référence dentaire obtenu" et SRDI est le "système de référence dentaire initial". Ensuite, on calcule le référentiel SRDO par rapport au référentiel SRDI. Le nouveau référentiel est nommé SRG "système de référence de la gouttière" (figure 19). Finally we save the calculated parameters in a file. In step 9 we proceed to the construction of the gutter. For this purpose, the previously generated instruction document and the maxillary cast model of the patient are transmitted to the prosthetist. The latter thus builds the gutter in a conventional manner on the basis of the instructions presented in the document and guided by the plots made on the plaster model. To materialize the value of the height parameters presented in the document, the prosthetist can use small blades of different thicknesses and choose the most suitable combination to the height required for each side of the plaster model. Once the gutter is built, it is sent to the surgeon who checks its compliance with the order. For this purpose, he can use a software that manages the data stored in step 8) and also manages the 3D location system to palpate points on the plaster model above and below the cut made by the prosthetist. These points will make it possible to quantify the displacements actually performed by the prosthetist and to compare them with planned movements during the simulation of the surgical procedure. In case of non-compliance, the gutter must be rectified or redone. In this control step, the procedures performed are: 1) Palpation of points and generation of the two control repositories. In this part, the 3D localization system is used to perform the digital acquisition on the plaster model of maxillary six easily identifiable control points p1, p4, p7, p3, p6 and p9. These points are then used to generate two control repositories according to the method described in the previous section 4). These two repositories will be named SRCSo "upper control reference system obtained" for the plaster model part above the cut and SRCIo "lower control reference system obtained" for the part below the cut. 2) Quantification of the movements performed by the prosthetist. To quantify these motions, the methodology developed in step 8 is applied using the SRCSo and SRCIo repositories, thus obtaining Figure 18 where SRDO is the "dental reference system obtained" and SRDI is the "system of reference". initial dental reference ". Then, the SRDO repository is computed against the SRDI repository. The new repository is named SRG "Gutter Reference System" (Figure 19).
Les axes x, y, et z correspondent respectivement aux axes antéro-postérieur, latéral et vertical. Les mouvements effectués par le prothésiste sont définis par les coordonnées du vecteur position du référentiel SRG pour ce qui est du déplacement, et par les angles d'Euler dans l'ordre de rotation y-x-z de la matrice de rotation associée au référentiel SRG. 3) Comparaison des résultats et décision éventuelle de renvoi de la gouttière au prothésiste. Dans cette partie, le chirurgien peut comparer les mouvements effectués par le prothésiste avec ce qui a été planifié. Si les mouvements ne correspondent pas à la planification, le chirurgien peut renvoyer le plâtre au prothésiste pour correction ou rééxécution de la gouttière. Dans le cas contraire, la gouttière correspond aux attentes du chirurgien, qui peut l'utiliser au cours de l'opération. En plus de l'utilisation de la gouttière de repositionnement issue du procédé de conception selon l'invention dans des procédures conventionnelles de chirurgie orthognathique, on peut utiliser ce procédé pour concevoir une gouttière qui pourra être utilisée comme outil de suivi et de contrôle 3D du geste chirurgical en peropératoire. Cela est possible en combinant la gouttière ainsi obtenue et les informations issues des étapes de changement de référentiel et de contrôle avec la méthodologie présentée dans la 5 31 thèse de JALBERT citée en introduction. Cette application permet d'améliorer la précision et la reproductibilité du geste chirurgical en combinant une gouttière plus précise réalisée par le procédé selon l'invention avec un suivi et un contrôle 3D du geste chirurgical en peropératoire. 10 The x, y, and z axes correspond respectively to the antero-posterior, lateral and vertical axes. The movements made by the prosthetist are defined by the coordinates of the SRG reference position vector with respect to the displacement, and by the Euler angles in the rotation order y-x-z of the rotation matrix associated with the SRG reference frame. 3) Comparison of results and possible decision to return the gutter to the prosthetist. In this part, the surgeon can compare the movements performed by the prosthetist with what has been planned. If the movements do not correspond to the planning, the surgeon can return the plaster to the prosthetist for correction or re-execution of the gutter. Otherwise, the gutter meets the expectations of the surgeon, who can use it during the operation. In addition to the use of the repositioning gutter resulting from the design process according to the invention in conventional procedures of orthognathic surgery, this method can be used to design a gutter that can be used as a tool for monitoring and 3D control of the surgical procedure intraoperatively. This is possible by combining the gutter thus obtained and the information resulting from the steps of change of reference and control with the methodology presented in the JALBERT thesis mentioned in the introduction. This application makes it possible to improve the precision and the reproducibility of the surgical procedure by combining a more precise gutter made by the method according to the invention with a follow-up and a 3D control of the surgical gesture intraoperatively. 10
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1153194A FR2974001B1 (en) | 2011-04-12 | 2011-04-12 | METHOD FOR DESIGNING AND MANUFACTURING A POSITIONING GUTTER FOR USE IN REPOSITIONING THE MAXILLARY OF A PATIENT DURING OPERATION OF ORTHOGNATHIC SURGERY |
PCT/EP2012/056427 WO2012139999A1 (en) | 2011-04-12 | 2012-04-10 | Method for designing and manufacturing a positioning groove intended for use in repositioning the maxilla of a patient during orthognathic surgery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1153194A FR2974001B1 (en) | 2011-04-12 | 2011-04-12 | METHOD FOR DESIGNING AND MANUFACTURING A POSITIONING GUTTER FOR USE IN REPOSITIONING THE MAXILLARY OF A PATIENT DURING OPERATION OF ORTHOGNATHIC SURGERY |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2974001A1 true FR2974001A1 (en) | 2012-10-19 |
FR2974001B1 FR2974001B1 (en) | 2013-05-31 |
Family
ID=45954663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1153194A Expired - Fee Related FR2974001B1 (en) | 2011-04-12 | 2011-04-12 | METHOD FOR DESIGNING AND MANUFACTURING A POSITIONING GUTTER FOR USE IN REPOSITIONING THE MAXILLARY OF A PATIENT DURING OPERATION OF ORTHOGNATHIC SURGERY |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2974001B1 (en) |
WO (1) | WO2012139999A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2789308B1 (en) * | 2013-04-12 | 2018-01-31 | CADFEM GmbH | Computer-implemented technique for generating a data set that geometrically defines a bone cut configuration |
CN118697503B (en) * | 2024-08-27 | 2024-11-01 | 四川大学 | A navigation positioning device for maxillary sinus lift |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030065259A1 (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-03 | Jaime Gateno | Method and apparatus for fabricating orthognathic surgical splints |
US20030211441A1 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-13 | Mauro Joseph V. | Method and device for treatment of temporomandibular dysfunction syndrome and facial/dental deformities |
WO2006000063A1 (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-05 | Medicim Nv | Method for deriving a treatment plan for orthognatic surgery and devices therefor |
KR100940997B1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-02-05 | 이양구 | Method of fabricating the orthognathic surgical wafer by the 3-dimensional scanning of the dental cast with base |
-
2011
- 2011-04-12 FR FR1153194A patent/FR2974001B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-04-10 WO PCT/EP2012/056427 patent/WO2012139999A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030065259A1 (en) * | 2001-10-03 | 2003-04-03 | Jaime Gateno | Method and apparatus for fabricating orthognathic surgical splints |
US20030211441A1 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-13 | Mauro Joseph V. | Method and device for treatment of temporomandibular dysfunction syndrome and facial/dental deformities |
WO2006000063A1 (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-05 | Medicim Nv | Method for deriving a treatment plan for orthognatic surgery and devices therefor |
KR100940997B1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-02-05 | 이양구 | Method of fabricating the orthognathic surgical wafer by the 3-dimensional scanning of the dental cast with base |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DATABASE WPI Week 201017, Derwent World Patents Index; AN 2010-B92281, XP002663093 * |
ERICKSON K L ET AL: "Analytical Model Surgery, Modern Practice in Orthognathic and Reconstructive Surgery", MODERN PRACTICE IN ORTHOGNATHIC AND RECONSTRUCTIVE SURGERY, XX, XX, 1 December 1997 (1997-12-01), pages 155,177 - 179,I, XP002963250 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2974001B1 (en) | 2013-05-31 |
WO2012139999A1 (en) | 2012-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xia et al. | Algorithm for planning a double-jaw orthognathic surgery using a computer-aided surgical simulation (CASS) protocol. Part 1: planning sequence | |
US8725465B2 (en) | Dental modeling system and method | |
EP2750624B1 (en) | Method of design of an orthodontic apparatus | |
US8731280B2 (en) | Virtual cephalometric imaging | |
JP4499422B2 (en) | Oral implant template | |
ES2717447T3 (en) | Computer-assisted creation of a habitual tooth preparation using facial analysis | |
US20090311647A1 (en) | 3d planning and prediction method for optimizing facial skeleton symmetry in orthognathic surgery | |
JP2018530372A (en) | A method for creating a flexible arch model of teeth for use in dental preservation and restoration treatments | |
Farronato et al. | Three-dimensional virtual treatment planning: Presurgical evaluation | |
BR112012021294A2 (en) | dynamic virtual articulator. | |
CN113906439A (en) | Method, system and computer readable storage medium for determining occlusal parameters | |
US10588724B2 (en) | Virtual dental articulator and system | |
Chang et al. | Accuracy assessment of computer-aided three-dimensional simulation and navigation in orthognathic surgery (CASNOS) | |
Hong et al. | Three-dimensional surgical accuracy between virtually planned and actual surgical movements of the maxilla in two-jaw orthognathic surgery | |
Erickson et al. | Analytic model surgery | |
Deng et al. | An automatic approach to establish clinically desired final dental occlusion for one-piece maxillary orthognathic surgery | |
US20230355367A1 (en) | Method for dynamically guiding a dental oral and maxillofacial prosthesis using a 3d dataset | |
US20120236135A1 (en) | Intraoral Occlusion Measurement and Registration | |
EP1887955A1 (en) | Method and device for simulating a maxillofacial surgical procedure and for transferring same to the operating theatre | |
Dong et al. | Application of an effective marker‐less augmented reality image guidance method in dental implant surgery | |
FR2974001A1 (en) | METHOD FOR DESIGNING AND MANUFACTURING A POSITIONING GUTTER FOR USE IN REPOSITIONING THE MAXILLARY OF A PATIENT DURING OPERATION OF ORTHOGNATHIC SURGERY | |
Demétrio et al. | Different modalities to record and transfer natural head position to virtual planning in orthognathic surgery: Case reports of asymmetric patients | |
RU2610911C1 (en) | System and method of virtual smile prototyping based on tactile computer device | |
CN113017868B (en) | Orthodontic anterior-posterior skull side film registration method and orthodontic anterior-posterior skull side film registration equipment | |
CN115886863A (en) | Method and equipment for three-dimensional overlay measurement of teeth and facial bones with the whole skull base as the reference plane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20141231 |