FR3143318A1 - Method for constructing a joint component of a total knee prosthesis based on three-dimensional modeling in which osteophytes are removed - Google Patents
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Abstract
L’invention se rapporte à un procédé de construction d’un composant articulaire pour un élément d’articulation, comprenant tout d’abord une phase préparatoire durant laquelle est construite une modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation qui est ensuite sectionnée en plusieurs sections de travail (15) réparties dans différents plans et contenant chacune un ensemble de points géométriques définissant une coupe dans le plan de l’élément d’articulation. Suite à cela est réalisée une phase de suppression d’ostéophytes appliquée à chaque section de travail de la modélisation tridimensionnelle, qui consiste à déterminer si la section de travail étudiée contient des zones aberrantes (Z11, Z12) contenant des points géométriques aberrants représentatifs d’ostéophytes et si c’est le cas, à supprimer ces zones aberrantes ; permettant l’obtention in fine d’une section de travail nettoyée. L’ensemble des sections de travail nettoyées sont finalement exploitées pour construire le composant fémoral ou tibial. Figure de l’abrégé : Figure 6 The invention relates to a method of constructing a joint component for a joint element, firstly comprising a preparatory phase during which a three-dimensional modeling of the joint element is constructed which is then sectioned into several working sections (15) distributed in different planes and each containing a set of geometric points defining a section in the plane of the articulation element. Following this, a phase of osteophyte removal is carried out applied to each working section of the three-dimensional modeling, which consists of determining whether the working section studied contains aberrant zones (Z11, Z12) containing aberrant geometric points representative of osteophytes and if so, to remove these aberrant areas; allowing you to ultimately obtain a cleaned working section. All of the cleaned working sections are finally used to construct the femoral or tibial component. Abstract Figure: Figure 6
Description
L’invention se rapporte à un procédé de construction d’un composant articulaire d’une prothèse totale du genou.The invention relates to a method of constructing an articular component of a total knee prosthesis.
Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé de construction d’un composant articulaire d’une prothèse totale du genou - tel qu’un composant fémoral et un composant tibial - pour lequel ladite construction repose sur une modélisation tridimensionnelle d’un élément d’articulation – tel que le fémur et le tibia - sur lequel doit être posé le composant articulaire.It relates more particularly to a method of constructing an articular component of a total knee prosthesis - such as a femoral component and a tibial component - for which said construction is based on three-dimensional modelling of an articulation element - such as the femur and the tibia - on which the articular component is to be placed.
En raison d’une plus grande espérance de vie ou bien de l’augmentation de la prévalence de l’obésité, de plus en plus de personnes souffrent d’arthrose qui est une pathologie usant ou détruisant le cartilage articulaire. Il en résulte des douleurs lors de la marche ou même au repos qui baissent la qualité de vie. C’est pourquoi l’arthroplastie du genou connait aujourd’hui un essor grandissant, avec une importante demande. Les résultats fonctionnels de cette intervention chirurgicale ont pu être améliorés ces dernières années grâce à : des techniques à la pointe des dernières technologies, plus fiables et moins invasives ; une meilleure gestion de la douleur post-opératoire ; et l’instauration d’une physiothérapie intense et précoce.Due to a greater life expectancy or the increase in the prevalence of obesity, more and more people suffer from osteoarthritis, which is a pathology that wears down or destroys articular cartilage. This results in pain when walking or even at rest, which reduces the quality of life. This is why knee arthroplasty is currently experiencing a growing boom, with a significant demand. The functional results of this surgical procedure have been improved in recent years thanks to: cutting-edge techniques that are more reliable and less invasive; better management of post-operative pain; and the introduction of intense and early physiotherapy.
De manière connue, une prothèse totale du genou vise à retirer les zones d’os et de cartilage usées des surfaces articulaires du genou (partie distale du fémur, partie proximale du tibia, et parfois patella) par des pièces artificielles réalisées avec des matériaux particulièrement résistants aux contraintes mécaniques et abrasives, et collaborant ensemble en vue de restituer les mobilités des articulations du genou qu’elles remplacent.As is known, a total knee replacement aims to remove the worn areas of bone and cartilage from the articular surfaces of the knee (distal part of the femur, proximal part of the tibia, and sometimes the patella) using artificial parts made from materials that are particularly resistant to mechanical and abrasive stresses, and working together to restore the mobility of the knee joints that they replace.
La prothèse totale du genou doit également permettre au patient chez qui elle est posée d’avoir un appui stable de sorte qu’il retrouve un bon périmètre (une bonne capacité) de marche. Généralement, la prothèse totale du genou est proposée et mise en place qu'en cas de lésions graves : arthrose évoluée, polyarthrite rhumatoïde, destructions d'origine traumatique.A total knee replacement must also allow the patient in whom it is fitted to have stable support so that he or she can regain a good walking perimeter (good capacity). Generally, a total knee replacement is only proposed and fitted in the event of serious injuries: advanced osteoarthritis, rheumatoid arthritis, traumatic destruction.
Cependant, près de 20% des patients se disent aujourd’hui insatisfaits de la pose d’une prothèse totale du genou, soit parce que les douleurs post-opératoires et après la pose de la prothèse totale du genou persistent, soit parce que la prothèse ne répond pas en termes de mobilité d’articulation à leurs attentes. Les douleurs et le manque de mobilité sont généralement dus au fait que les prothèses totales du genou sont proposées pour des morphologies standards de patients. Si elles peuvent convenir pour une majorité d’entre eux, il s’avère dans certains cas que leur encombrement prothétique est inadapté à la morphologie du patient, c’est-à-dire à la morphologie, ou taille, de la partie distale de son fémur ; et/ou de celle de la partie proximale de son tibia ; et/ou de celle de sa patella.However, nearly 20% of patients today say they are dissatisfied with the placement of a total knee replacement, either because postoperative pain and pain after the placement of the total knee replacement persist, or because the prosthesis does not meet their expectations in terms of joint mobility. Pain and lack of mobility are generally due to the fact that total knee replacements are offered for standard patient morphologies. While they may be suitable for a majority of them, it turns out in some cases that their prosthetic size is unsuitable for the patient's morphology, that is to say the morphology, or size, of the distal part of their femur; and/or that of the proximal part of their tibia; and/or that of their patella.
Le composant fémoral est d’ailleurs le composant de la prothèse le plus complexe à concevoir et fabriquer car il dot restituer les cinématiques du genou d’origine (par exemple, les mouvements de flexion et d’extension) ; et le composant tibial, certes plus simple à concevoir, se doit d’être adapté au tibia et au composant fémoral associé.The femoral component is also the most complex component of the prosthesis to design and manufacture because it must reproduce the kinematics of the original knee (for example, flexion and extension movements); and the tibial component, although simpler to design, must be adapted to the tibia and the associated femoral component.
Il est ainsi connu de concevoir les composants fémoraux et les composants tibiaux à partir d’images numériques médicales de fémur et de tibia, que ce soit pour construire des modèles standardisés s’inscrivant dans des gammes de composants, ou pour construire des modèles personnalisés propres aux patients.It is thus known to design femoral components and tibial components from digital medical images of the femur and tibia, whether to construct standardized models that fit into ranges of components, or to construct personalized models specific to patients.
Cependant, il est bien souvent observé la présence d’ostéophytes sur les éléments d’articulation, fémur et tibia, qui sont des excroissances osseuses se formant aux extrémités d’un os d’une articulation. Il s’agit d’une réponse de l’organisme à une usure, une dégénérescence, ou une destruction du cartilage articulaire faisant qu’il n’assure plus son rôle d’amortisseur lors d’un effort et que l’os va subir beaucoup plus de pression.However, the presence of osteophytes is often observed on the articulation elements, femur and tibia, which are bony growths forming at the ends of a bone in a joint. This is a response of the body to wear, degeneration, or destruction of the articular cartilage, meaning that it no longer fulfills its role as a shock absorber during an effort and that the bone will undergo much more pressure.
Plusieurs facteurs sont responsables de l’apparition d’ostéophytes par exemple : l’âge, l’arthrite, la surcharge pondérale, une sollicitation importante des os lors de gestes ou d’efforts répétés (comme c’est le cas chez les sportifs ou les personnes exerçant une profession principalement manuelle/physique). Les ostéophytes sont particulièrement fréquents chez les personnes souffrant d’arthrose. Cette maladie articulaire devient de plus en plus répandue avec l’espérance de vie qui augmente une plus importante prévalence de l’obésité.Several factors are responsible for the appearance of osteophytes, for example: age, arthritis, excess weight, significant stress on the bones during repeated movements or efforts (as is the case with athletes or people with a mainly manual/physical profession). Osteophytes are particularly common in people suffering from osteoarthritis. This joint disease is becoming more and more widespread with increasing life expectancy and a greater prevalence of obesity.
C’est pourquoi les composants fémoraux et tibiaux construits à partir d’images numériques médicales de fémur et de tibia présentant des ostéophytes, peuvent ne pas être adaptés aux patients. En effet, ces ostéophytes constituent des formes d’aberration qui éloignent des surfaces articulaires natives, tendant ainsi à construire des composants articulaires peu ou mal adaptés à ces surfaces articulaires natives (avant la formation des ostéophytes), et très souvent des composants articulaires surdimensionnés.This is why femoral and tibial components constructed from medical digital images of femurs and tibias with osteophytes may not be suitable for patients. Indeed, these osteophytes constitute forms of aberration that distance from the native articular surfaces, thus tending to construct articular components that are poorly or poorly adapted to these native articular surfaces (before the formation of osteophytes), and very often oversized articular components.
Il existe donc un besoin d’améliorer la construction de tels composants articulaires afin que ces derniers soient le plus adaptés pour se conformer aux formes des surfaces articulaires natives.There is therefore a need to improve the construction of such joint components so that they are best suited to conform to the shapes of native joint surfaces.
L’invention se propose de répondre aux problématiques exposées ci-dessus en visant à améliorer très significativement la correspondance entre l’encombrement prothétique et la morphologie initiale du genou du patient. Cette amélioration consiste à adapter le plus précisément possible un composant articulaire de la prothèse du genou à une surface articulaire native d’un élément d’articulation du genou sur laquelle le composant articulaire doit être posé.The invention proposes to address the issues set out above by aiming to very significantly improve the correspondence between the prosthetic size and the initial morphology of the patient's knee. This improvement consists of adapting as precisely as possible an articular component of the knee prosthesis to a native articular surface of a knee joint element on which the articular component is to be placed.
Ainsi l’invention se rapporte à un procédé de construction d’au moins un composant articulaire, de type composant fémoral ou composant tibial, pour une prothèse totale du genou, ledit composant articulaire étant conformé pour être posé sur un élément d’articulation de type fémur ou tibia, dans lequel ledit procédé de construction comprend une phase préparatoire mettant en œuvre au moins les étapes suivantes :
- obtention d’un jeu d’images numériques médicales de l’élément d’articulation d’un patient ;
- construction d’une modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation à partir du jeu d’images numériques médicales associé ;
- sectionnement de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation en plusieurs sections de travail réparties dans différents plans, chaque section de travail étant définie par un ensemble de points géométriques ;
dans lequel le procédé de construction comprend une phase de suppression d’ostéophytes appliquée à chaque section de travail parmi les plusieurs sections de travail afin de construire une pluralité de sections de travail nettoyées, ladite phase de suppression d’ostéophytes comprenant les étapes suivantes :
- détermination dans la section de travail d’au moins une zone aberrante représentative d’un ostéophyte ;
- construction de la section de travail nettoyée associée à la section de travail, ladite section de travail nettoyée correspondant à la section de travail dans laquelle est supprimée l’au moins une zone aberrante ;
et dans lequel le procédé de construction comprend une étape d’obtention de variables géométriques représentatives d’une géométrie de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation dans les plusieurs sections de travail nettoyées ;
ledit procédé de construction comprenant ensuite une étape de construction de l’au moins un composant articulaire à partir de valeurs des variables géométriques.Thus, the invention relates to a method of constructing at least one joint component, of the femoral component or tibial component type, for a total knee prosthesis, said joint component being shaped to be placed on a joint element of the femur or tibia type, in which said construction method comprises a preparatory phase implementing at least the following steps:
- obtaining a set of digital medical images of a patient's joint element;
- construction of a three-dimensional model of the articulation element from the associated set of digital medical images;
- sectioning of the three-dimensional modeling of the articulation element into several working sections distributed in different planes, each working section being defined by a set of geometric points;
wherein the construction method comprises an osteophyte removal phase applied to each of the plurality of working sections to construct a plurality of cleaned working sections, said osteophyte removal phase comprising the following steps:
- determination in the working section of at least one aberrant zone representative of an osteophyte;
- construction of the cleaned working section associated with the working section, said cleaned working section corresponding to the working section in which the at least one aberrant zone is removed;
and wherein the construction method comprises a step of obtaining geometric variables representative of a geometry of the three-dimensional modeling of the articulation element in the several cleaned working sections;
said construction method then comprising a step of constructing the at least one joint component from values of the geometric variables.
Autrement dit, selon le procédé de construction, la construction d’un composant fémoral (respectivement d’un composant tibial) passe par plusieurs phases successives qui sont :
- la phase préparatoire ;
- la phase de suppression des ostéophytes ; et
- enfin une phase de modélisation tridimensionnelle du composant fémoral ou du composant tibial à partir de laquelle sera fabriqué le composant articulaire physique qui sera posé sur le patient.In other words, depending on the construction process, the construction of a femoral component (respectively of a tibial component) goes through several successive phases which are:
- the preparatory phase;
- the osteophyte removal phase; and
- finally a three-dimensional modeling phase of the femoral component or the tibial component from which the physical articular component will be manufactured which will be placed on the patient.
La phase préparatoire repose en premier lieu sur la modélisation en trois dimensions du fémur (respectivement du tibia), plus précisément de la partie distale du fémur ou fémur distal (respectivement la partie proximale du tibia ou tibia proximal), d’un patient. Pour cela sont recueillies plusieurs images numériques médicales du fémur distal (respectivement du tibia proximal) du patient, lesquelles sont prises sous différents angles de vue afin in fine de le modéliser en trois dimensions et en intégralité, auxquelles un traitement numérique est appliqué, par exemple une méthode de segmentation. La modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation correspond par exemple à un nuage de points et/ou à un maillage tridimensionnel.The preparatory phase is based firstly on the three-dimensional modelling of the femur (respectively the tibia), more precisely of the distal part of the femur or distal femur (respectively the proximal part of the tibia or proximal tibia), of a patient. For this purpose, several medical digital images of the distal femur (respectively the proximal tibia) of the patient are collected, which are taken from different viewing angles in order to ultimately model it in three dimensions and in its entirety, to which digital processing is applied, for example a segmentation method. The three-dimensional modelling of the articulation element corresponds for example to a point cloud and/or a three-dimensional mesh.
La phase préparatoire comprend ensuite un sectionnement de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation en plusieurs sections dites sections de travail qui sont des plans de coupe fictifs orientés dans différentes directions. Chacune des sections de travail comprend un ensemble de points géométriques correspondant aux points définissant le contour de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation et qui sont compris dans ladite section de travail.The preparatory phase then comprises a sectioning of the three-dimensional modelling of the articulation element into several sections called working sections which are fictitious cutting planes oriented in different directions. Each of the working sections comprises a set of geometric points corresponding to the points defining the outline of the three-dimensional modelling of the articulation element and which are included in said working section.
Avant que le procédé mette en œuvre une analyse d’image pour concevoir le composant articulaire (composant fémoral ou composant tibial), ce procédé met en œuvre la phase de suppression d’ostéophytes, qui est en fait une phase de suppression virtuelle des ostéophytes dans la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation, afin de bâtir une nouvelle modélisation (ou une modélisation nettoyée) qui sera plus proche de l’élément d’articulation natif (c’est-à-dire l’élément d’articulation avant la formation des ostéophytes).Before the method implements image analysis to design the joint component (femoral component or tibial component), this method implements the osteophyte removal phase, which is actually a virtual removal phase of osteophytes in the three-dimensional modeling of the joint element, in order to build a new modeling (or a cleaned modeling) that will be closer to the native joint element (i.e. the joint element before the formation of osteophytes).
Procéder à une analyse d’image en laissant les ostéophytes en l’état conduirait en effet à tenir compte de ces ostéophytes qui forment des aberrations dans la cinématique articulaire et dans les dimensions des éléments d’articulation.Carrying out an image analysis while leaving the osteophytes as they are would in fact lead to taking into account these osteophytes which form aberrations in the joint kinematics and in the dimensions of the articulation elements.
Autrement dit, le procédé de construction comprend avant la modélisation tridimensionnelle du composant articulaire cette phase de suppression des ostéophytes, qui revient donc à supprimer virtuellement sur la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation d’éventuelles ostéophytes en vue de la nettoyer.In other words, the construction process includes, before the three-dimensional modeling of the joint component, this phase of removing osteophytes, which therefore amounts to virtually removing any osteophytes from the three-dimensional modeling of the joint element in order to clean it.
La phase de suppression des ostéophytes est basée sur un nettoyage virtuel de chacune des sections de travail segmentant la modélisation tridimensionnelle du composant articulaire afin d’obtenir une pluralité de sections de travail nettoyées, et par extension une modélisation tridimensionnelle du composant articulaire nettoyée. Le nettoyage des sections de travail consiste à identifier la présence ou non dans chacune d’elles d’ensemble de points qui seraient aberrants et qui délimiteraient des zones aberrantes représentatives d’un ou plusieurs ostéophytes.The osteophyte removal phase is based on a virtual cleaning of each of the working sections segmenting the three-dimensional modeling of the articular component in order to obtain a plurality of cleaned working sections, and by extension a three-dimensional modeling of the cleaned articular component. The cleaning of the working sections consists in identifying the presence or absence in each of them of a set of points which would be aberrant and which would delimit aberrant zones representative of one or more osteophytes.
Une fois la phase de suppression des ostéophytes terminée, le procédé de construction identifie dans la modélisation tridimensionnelle nettoyée de l’élément d’articulation des variables géométriques caractéristiques de sa morphologie (sans tenir donc compte des aberrations induites par les ostéophytes), et à partir desquels le procédé de construction va être en capacité de modéliser un composant articulaire adapté, pour au final pouvoir assurer sa fabrication physique.Once the osteophyte removal phase is complete, the construction process identifies in the cleaned three-dimensional model of the articulation element geometric variables characteristic of its morphology (without taking into account the aberrations induced by the osteophytes), and from which the construction process will be able to model a suitable joint component, to ultimately be able to ensure its physical manufacture.
Selon une caractéristique de l’invention, chaque section de travail est délimitée par une ligne de contour articulaire prolongée à droite et à gauche par respectivement une ligne de contour droit et une ligne de contour gauche, la ligne de contour droit et la ligne de contour gauche étant disposées de part et d’autre d’un axe central contenu dans ladite section de travail,
et dans lequel, lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail, sont mises en œuvre les étapes suivantes :
- détermination dans la section de travail d’une zone de référence encadrée par un premier axe de référence et un second axe de référence qui sont parallèles et distants l’un de l’autre ;
- détermination dans la section de travail d’un point de référence droit et d’un point de référence gauche, ledit point de référence droit correspondant à un point le moins à droite sur la ligne de contour droit et contenu dans la zone de référence et ledit point de référence gauche correspondant à un point le moins à gauche sur la ligne de contour gauche et contenu dans la zone de référence ;
- détermination d’une ligne de coupe droite et d’une ligne de coupe gauche dans la section de travail, ladite ligne de coupe droite passant par le point de référence droit et ladite ligne de coupe gauche passant par le point de référence gauche ;
- détermination dans la section de travail d’au moins deux zones aberrantes comprenant une zone aberrante droite et une zone aberrante gauche, la zone aberrante droite étant située à droite par rapport à la ligne de coupe droite et la zone aberrante gauche étant située à gauche par rapport à la ligne de coupe gauche.According to a characteristic of the invention, each working section is delimited by an articular contour line extended to the right and to the left by respectively a right contour line and a left contour line, the right contour line and the left contour line being arranged on either side of a central axis contained in said working section,
and in which, during the osteophyte removal phase, for each working section, the following steps are implemented:
- determination in the working section of a reference zone framed by a first reference axis and a second reference axis which are parallel and distant from each other;
- determination in the working section of a right reference point and a left reference point, said right reference point corresponding to a point least to the right on the right contour line and contained in the reference zone and said left reference point corresponding to a point least to the left on the left contour line and contained in the reference zone;
- determining a right cutting line and a left cutting line in the working section, said right cutting line passing through the right reference point and said left cutting line passing through the left reference point;
- determination in the working section of at least two aberrant zones comprising a right aberrant zone and a left aberrant zone, the right aberrant zone being located to the right relative to the right cutting line and the left aberrant zone being located to the left relative to the left cutting line.
Autrement dit, pour chacune des sections de travail de l’élément d’articulation, la suppression des ostéophytes virtuelles passe par plusieurs étapes qui sont en partie basées sur les pratiques des chirurgiens en bloc opératoire avec tout d’abord la recherche dans une zone dite zone de référence d’au moins une largeur la plus étroite de l’os, qu’il s’agisse d’un fémur ou d’un tibia. Comme indiqué plus haut, la zone de référence est déterminée comme étant comprise entre un premier axe de référence et un second axe de référence. Il est précisé ultérieurement, en fonction du type de composant articulaire à modéliser/fabriquer, comment le procédé de construction identifie/localise ces deux axes dans les modélisations tridimensionnelles des éléments d’articulation.In other words, for each of the working sections of the articulation element, the removal of virtual osteophytes goes through several steps that are partly based on the practices of surgeons in the operating room, with first of all the search in a zone called the reference zone of at least one narrowest width of the bone, whether it is a femur or a tibia. As indicated above, the reference zone is determined as being between a first reference axis and a second reference axis. It is specified later, depending on the type of joint component to be modeled/manufactured, how the construction process identifies/locates these two axes in the three-dimensional models of the articulation elements.
Les ostéophytes peuvent se former sur toute la surface de l’élément d’articulation, laquelle n’est pas lisse/plane. Par exemple, les condyles médial et latéral d’un fémur présentent une forme arrondie. C’est pourquoi les coupes réalisées par les chirurgiens pour retirer les ostéophytes peuvent être caractérisées par des orientations/directions différentes imposées par la forme de l’élément d’articulation (dans l’exemple donné, la courbure des condyles du fémur dans le cas où des ostéophytes se seraient formés sur leur partie antérieure et/ou leur partie postérieure).Osteophytes can form on the entire surface of the articulating element, which is not smooth/flat. For example, the medial and lateral condyles of a femur have a rounded shape. Therefore, the cuts made by surgeons to remove osteophytes may be characterized by different orientations/directions imposed by the shape of the articulating element (in the example given, the curvature of the femoral condyles in the case where osteophytes have formed on their anterior and/or posterior part).
C’est pourquoi, et comme précédemment indiqué, une section de travail dans la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation (fémur ou tibia) est un plan de coupe fictif pouvant être orienté dans une direction donnée (l’ensemble des directions décrivant fondamentalement un cercle complet sur 360 degrés) et qui comprend un ensemble de points géométriques définissant un contour articulaire, ou une ligne de contour articulaire, représentatif de la surface articulaire de l’élément d’articulation modélisé dans ce plan de coupe.Therefore, and as previously indicated, a working section in the three-dimensional modeling of the articulation element (femur or tibia) is a fictitious cutting plane that can be oriented in a given direction (the set of directions basically describing a complete circle of 360 degrees) and which includes a set of geometric points defining an articular contour, or an articular contour line, representative of the articular surface of the articulation element modeled in this cutting plane.
Etant contenue dans une section de travail/un plan de coupe, la ligne de contour présente un côté droit et un côté gauche respectivement délimités par une ligne de contour droit et une ligne de contour gauche. L’une et l’autre des deux lignes de contour sont situées de part et d’autres d’un axe central traversant centralement la surface articulaire. Cet axe de symétrie correspond sensiblement à l’axe d’extension de l’élément articulaire, à savoir l’axe fémoral ou l’axe tibial.Being contained in a working section/section plane, the contour line has a right side and a left side respectively delimited by a right contour line and a left contour line. Both of the two contour lines are located on either side of a central axis centrally crossing the articular surface. This axis of symmetry corresponds substantially to the extension axis of the articular element, namely the femoral axis or the tibial axis.
Selon des orientations particulières, les lignes de contour droit et de contour gauche de la section de travail peuvent correspondre à une ligne de contour médial et une ligne de contour latéral de la surface articulaire ; ou bien alors à une ligne de contour antérieur et une ligne de contour postérieur.Depending on particular orientations, the right and left contour lines of the working section may correspond to a medial contour line and a lateral contour line of the articular surface; or to an anterior contour line and a posterior contour line.
La détermination de l’au moins une largeur la plus étroite de la surface articulaire dans la section de travail consiste en une localisation dans la zone de référence :
- d’un point de référence droit correspondant à un point le moins à droite sur la ligne de contour droit (autrement dit le point sur la ligne de contour droit qui est le plus proche de l’axe central), et
- d’un point de référence gauche correspondant à un point le moins à gauche sur la ligne de contour gauche (autrement dit le point sur la ligne de contour gauche qui est le plus proche de l’axe central).Determination of the at least one narrowest width of the articular surface in the working section consists of a localization in the reference area:
- a right reference point corresponding to a point least to the right on the right contour line (in other words the point on the right contour line which is closest to the central axis), and
- a left reference point corresponding to a point least to the left on the left contour line (in other words the point on the left contour line which is closest to the central axis).
Ainsi, selon des orientations de section de travail spécifique les points de référence peuvent correspondre au point le moins médial de la surface médiale de l’os modélisé et au point le moins latéral de la surface latérale ; ou bien alors au point le moins antérieur de la surface antérieure de l’os modélisé et au point le moins postérieur de la surface postérieure.Thus, depending on specific working section orientations the reference points may correspond to the least medial point of the medial surface of the modeled bone and the least lateral point of the lateral surface; or to the least anterior point of the anterior surface of the modeled bone and the least posterior point of the posterior surface.
Dans le cas où le point de référence droit et le point de référence gauche sont alignés selon un même axe parallèle aux deux axes de référence, une seule largeur la plus étroite de l’élément d’articulation est considérée. Autrement, deux largeurs les plus étroites sont considérées.In the case where the right reference point and the left reference point are aligned along the same axis parallel to the two reference axes, only one narrowest width of the articulation element is considered. Otherwise, two narrowest widths are considered.
Suite à la détermination des deux points de références sont déterminées une ligne de coupe droite et une ligne de coupe gauche passant respectivement par le point de référence droit et le point de référence gauche.After determining the two reference points, a right cutting line and a left cutting line are determined, passing through the right reference point and the left reference point respectively.
Là encore, ces lignes de coupe peuvent dans certaines sections de travail correspondre à une ligne de coupe médiale et une ligne de coupe latérale ; ou bien à une ligne de coupe antérieure et une ligne de coupe postérieure.Again, these cutting lines may in some working sections correspond to a medial cutting line and a lateral cutting line; or to an anterior cutting line and a posterior cutting line.
La dernière étape mise en œuvre dans la phase de suppression des ostéophytes est la suppression effective des ensembles de points considérés comme formant des zones aberrantes représentatives d’ostéophytes. Cette suppression consiste en :
- la détermination d’au moins deux zones aberrantes comprenant une zone aberrante droite et une zone aberrante gauche, la zone aberrante droite étant située à droite par rapport à la ligne de coupe droite et la zone aberrante gauche étant située latéralement par rapport à la ligne de coupe gauche ;
- la suppression de l’ensemble des points compris dans la zone aberrante droite et la zone aberrante gauche.The last step implemented in the osteophyte removal phase is the actual removal of the sets of points considered to form aberrant areas representative of osteophytes. This removal consists of:
- determining at least two aberrant areas comprising a right aberrant area and a left aberrant area, the right aberrant area being located to the right relative to the right cutting line and the left aberrant area being located laterally relative to the left cutting line;
- the deletion of all points included in the right aberrant zone and the left aberrant zone.
Dans les orientations particulières, la suppression des ostéophytes revient donc à supprimer au moins une zone aberrante médiale et une zone aberrante latérale ; ou bien alors une zone aberrante antérieure et une zone aberrante postérieure.In the particular orientations, the removal of osteophytes therefore amounts to removing at least one medial aberrant zone and one lateral aberrant zone; or else one anterior aberrant zone and one posterior aberrant zone.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la phase de suppression d’ostéophytes comprend également une étape de lissage durant laquelle est appliquée une fonction d’interpolation sur les points géométriques définissant la surface articulaire de l’os modélisé dans la section de travail qui étaient spatialement proches voisins des points aberrants venant d’être supprimés, dans le but de créer/ajouter de nouveaux points géométriques tels qu’ils modélisent les parties virtuellement reséquées de la surface articulaire.According to one embodiment of the invention, the osteophyte removal phase also comprises a smoothing step during which an interpolation function is applied to the geometric points defining the articular surface of the bone modeled in the working section which were spatially close neighbors of the aberrant points just removed, with the aim of creating/adding new geometric points such that they model the virtually resected parts of the articular surface.
Selon une caractéristique de l’invention, lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail, la ligne de coupe droite et la ligne de coupe gauche présentent respectivement un angle de dépouille droit et un angle de dépouille gauche par rapport à l’axe central, ledit angle de dépouille droit et ledit angle de dépouille gauche étant compris entre 0 et 30 degrés.According to a characteristic of the invention, during the osteophyte removal phase, for each working section, the right cutting line and the left cutting line respectively have a right clearance angle and a left clearance angle relative to the central axis, said right clearance angle and said left clearance angle being between 0 and 30 degrees.
Dans le procédé de construction, dans chacune des sections de travail de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation, les directions de coupes considérées en fonction de la forme de l’élément d’articulation se traduisent spatialement et géométriquement par une inclinaison des lignes de coupe droite et gauche, telle que la ligne de coupe droite et la ligne de coupe gauche forment respectivement un angle de dépouille droit et un angle de dépouille gauche par rapport à l’axe central.In the construction process, in each of the working sections of the three-dimensional modeling of the articulation element, the cutting directions considered according to the shape of the articulation element are spatially and geometrically translated by an inclination of the right and left cutting lines, such that the right cutting line and the left cutting line respectively form a right clearance angle and a left clearance angle relative to the central axis.
Selon des orientations particulières de la section de travail, les angles de dépouille droit et gauche peuvent correspondre soit à des angles de dépouille médiale et latérale, soit à des angles de dépouille antérieure et postérieure.Depending on particular orientations of the working section, the right and left clearance angles can correspond either to medial and lateral clearance angles or to anterior and posterior clearance angles.
Les zones considérées comme aberrantes dans la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation et qui sont supprimées demeurent celles se trouvant respectivement à droite de la ligne de coupe droite et à gauche par rapport à la ligne de coupe gauche. Les angle de dépouille droit et de dépouille gauche sont définis dans le procédé de construction tels qu’ils peuvent être compris entre 0 degré (signifiant que la suppression des ostéophytes est réalisée virtuellement selon la direction proximo-distale) et 30° degrés.The areas considered as aberrant in the three-dimensional modeling of the articulation element and which are deleted remain those located respectively to the right of the right cutting line and to the left relative to the left cutting line. The right clearance angle and left clearance angle are defined in the construction method such that they can be between 0 degrees (meaning that the removal of osteophytes is carried out virtually according to the proximo-distal direction) and 30° degrees.
Selon une caractéristique de l’invention, la phase préparatoire comprend une détermination de données morphométriques dans la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation, lesdites données morphométriques caractérisant une taille de l’élément d’articulation.According to a characteristic of the invention, the preparatory phase comprises a determination of morphometric data in the three-dimensional modeling of the articulation element, said morphometric data characterizing a size of the articulation element.
Selon une caractéristique de l’invention, lequel les données morphométriques comprennent au moins des points remarquables localisés dans la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation.According to a characteristic of the invention, the morphometric data comprises at least remarkable points located in the three-dimensional modeling of the articulation element.
Autrement dit, durant la phase préparatoire sont déterminés des données morphométriques correspondant par exemple à : des points précis de l’élément d’articulation pris comme références et/ou points de repères par les chirurgiens, et qui sont désignés comme étant des points remarquables ; et à des dimensions celui-ci. Les points remarquables permettent notamment au procédé de construction de calculer/déterminer la taille de l’élément d’articulation (qu’il s’agisse d’un fémur ou d’un tibia). La taille de l’élément d’articulation est considérée comme une donnée morphométrique puisque caractérisant sa morphologie.In other words, during the preparatory phase, morphometric data are determined, corresponding for example to: specific points of the articulation element taken as references and/or landmarks by the surgeons, and which are designated as remarkable points; and to its dimensions. The remarkable points allow the construction process in particular to calculate/determine the size of the articulation element (whether it is a femur or a tibia). The size of the articulation element is considered as morphometric data since it characterizes its morphology.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant fémoral, l’élément d’articulation est de type fémur et la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation correspond à une modélisation tridimensionnelle du fémur, telles que ladite modélisation tridimensionnelle du fémur comprend au moins une modélisation tridimensionnelle d’un condyle latéral, d’un condyle médial et d’une trochlée.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the femoral component type, the articulation element is of the femur type and the three-dimensional modeling of the articulation element corresponds to a three-dimensional modeling of the femur, such that said three-dimensional modeling of the femur comprises at least a three-dimensional modeling of a lateral condyle, a medial condyle and a trochlea.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant fémoral, les points remarquables comprennent au moins un point le plus postérieur du condyle médial, un point le plus postérieur du condyle latéral et un point le plus antérieur d’une partie de fémur distal.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the femoral component type, the remarkable points comprise at least one most posterior point of the medial condyle, one most posterior point of the lateral condyle and one most anterior point of a part of the distal femur.
A partir de ces trois points remarquables, le processus de construction peut déterminer la taille fémorale du fémur du patient considéré, laquelle est considérée comme une donnée morphométrique puisque caractérisant la morphologie du fémur.From these three remarkable points, the construction process can determine the femoral size of the femur of the patient considered, which is considered as morphometric data since it characterizes the morphology of the femur.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant fémoral, les plusieurs sections de travail comprennent des sections de travail postérieures réparties dans différents plans autour d’un axe de révolution postérieur de direction médio-latérale, et des sections de travail antérieures réparties dans différents plans autour d’un axe de révolution antérieur de direction médio-latérale et décalé d’un entraxe donné avec l’axe de révolution postérieur le long d’un axe de fémur de direction proximo-distale.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the femoral component type, the several working sections comprise posterior working sections distributed in different planes around a posterior axis of revolution in a medio-lateral direction, and anterior working sections distributed in different planes around an anterior axis of revolution in a medio-lateral direction and offset by a given center distance with the posterior axis of revolution along a femur axis in a proximo-distal direction.
Autrement dit, la modélisation tridimensionnelle du fémur distal est segmentée en plusieurs sections travail de travail autour de deux axes de révolution de direction médio-latérale : un axe de révolution antérieur et un axe de révolution postérieur. Les axes de révolution antérieur et postérieur servent respectivement à la segmentation de la partie antérieure et de la partie postérieure de la modélisation tridimensionnelle du fémur distal. Chacune des sections de travail autour de l’axe de révolution antérieur (dites sections de travail antérieures) et de l’axe de révolution postérieur (dites sections de travail postérieures) est distante des sections de travail qui lui sont le plus proche antérieurement et postérieurement d’une distance angulaire. Cette distance angulaire est par exemple inférieure ou égale à 5 degrés, et en particulier comprise entre 1 et 3 degrés.In other words, the three-dimensional modeling of the distal femur is segmented into several working sections around two axes of revolution in a medio-lateral direction: an anterior axis of revolution and a posterior axis of revolution. The anterior and posterior axes of revolution are used respectively to segment the anterior part and the posterior part of the three-dimensional modeling of the distal femur. Each of the working sections around the anterior axis of revolution (called anterior working sections) and the posterior axis of revolution (called posterior working sections) is distant from the working sections that are closest to it anteriorly and posteriorly by an angular distance. This angular distance is for example less than or equal to 5 degrees, and in particular between 1 and 3 degrees.
Dans une variante de réalisation de l’invention, la distance angulaire antérieure, respectivement postérieure, séparant une section de travail antérieure, respectivement postérieure, de ses proches voisines est la même pour toutes les sections de travail antérieures, respectivement postérieures. Dans une autre variante de réalisation, la distance angulaire antérieure et la distance angulaire postérieure sont toutes deux inférieures ou égales à 5 degrés, et par exemple de l’ordre de 2 degrés.In an alternative embodiment of the invention, the anterior, respectively posterior, angular distance separating an anterior, respectively posterior, working section from its close neighbors is the same for all the anterior, respectively posterior working sections. In another alternative embodiment, the anterior angular distance and the posterior angular distance are both less than or equal to 5 degrees, and for example of the order of 2 degrees.
Les deux axes de révolution sont distants d’un entraxe dont la valeur dépend de la taille fémorale. Par exemple, cet entraxe s’exprime sous la forme d’une fonction affine de la taille fémorale. L’entraxe est confondu dans un plan sagittal qui s’étend orthogonalement aux axes de révolution antérieur et postérieur.The two axes of revolution are separated by a center distance whose value depends on the femoral size. For example, this center distance is expressed in the form of an affine function of the femoral size. The center distance is coincident in a sagittal plane which extends orthogonally to the anterior and posterior axes of revolution.
Selon une caractéristique de l’invention, dans chaque section de travail, la ligne de contour articulaire suit un contour du condyle latéral, du condyle médial et de la trochlée, et la ligne de contour droite et la ligne de contour gauche correspondent respectivement à une ligne de contour médial du condyle médial et une ligne de contour latéral du condyle latéral.According to a feature of the invention, in each working section, the articular contour line follows a contour of the lateral condyle, the medial condyle and the trochlea, and the right contour line and the left contour line correspond respectively to a medial contour line of the medial condyle and a lateral contour line of the lateral condyle.
Autrement dit, quelle que soit la direction/l’orientation de la section de travail (c’est à dire qu’il s’agisse d’une section de travail antérieure ou postérieure), le ligne de contour droite et la ligne de contour gauche correspondent respectivement au bord médial du condyle médial et au bord latéral du condyle latéral.In other words, regardless of the direction/orientation of the working section (i.e. whether it is an anterior or posterior working section), the right contour line and the left contour line correspond to the medial border of the medial condyle and the lateral border of the lateral condyle, respectively.
Ainsi, les étapes de la phase de suppression d’ostéophytes précédemment décrites sont appliquées ici dans le cadre de la suppression d’ostéophytes que présenteraient le bord médial du condyle médial et/ou le bord latéral du condyle latéral de la surface articulaire du fémur dans la section de travail considérée.Thus, the steps of the osteophyte removal phase previously described are applied here in the context of the removal of osteophytes that would be present on the medial edge of the medial condyle and/or the lateral edge of the lateral condyle of the articular surface of the femur in the working section considered.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant fémoral, l’angle de dépouille droit et l’angle de dépouille gauche correspondent respectivement à un angle de dépouille latérale fémoral et à un angle de dépouille médiale fémoral qui sont non nuls pour chacune des sections de travail.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the femoral component type, the right clearance angle and the left clearance angle correspond respectively to a femoral lateral clearance angle and to a femoral medial clearance angle which are non-zero for each of the working sections.
Selon un mode de réalisation de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant fémoral, l’angle de dépouille latérale fémoral est le même pour les sections de travail postérieures et pour les sections de travail antérieures.According to one embodiment of the invention, when the articular component is of the femoral component type, the femoral lateral clearance angle is the same for the posterior working sections and for the anterior working sections.
Selon un mode de réalisation de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant fémoral, l’angle de dépouille médiale fémoral est différent entre les sections de travail postérieures et les sections de travail antérieures.According to one embodiment of the invention, when the articular component is of the femoral component type, the femoral medial clearance angle is different between the posterior working sections and the anterior working sections.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l’invention, les angles de dépouille médiale et latérale fémoral sont respectivement égaux à 25 degrés et 15 degrés lorsque la section de travail est une section de travail postérieure ; et sont tous deux égaux à 15 degrés lorsqu’il s’agit d’une section de travail antérieure.In a preferred embodiment of the invention, the medial and lateral femoral clearance angles are respectively equal to 25 degrees and 15 degrees when the working section is a posterior working section; and are both equal to 15 degrees when it is an anterior working section.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant fémoral, lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail, est déterminée une ligne extrême de direction médio-latérale passant par un point le plus distal du condyle latéral ou du condyle médial, et le premier axe de référence est déterminé comme étant distant de ladite ligne extrême d’une première distance de référence, le second axe de référence est déterminé comme étant distant dudit premier axe de référence d’une seconde distance de référence.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the femoral component type, during the osteophyte removal phase, for each working section, an extreme line of medio-lateral direction is determined passing through a most distal point of the lateral condyle or the medial condyle, and the first reference axis is determined as being distant from said extreme line by a first reference distance, the second reference axis is determined as being distant from said first reference axis by a second reference distance.
Autrement dit, les points remarquables qu’identifie le procédé de construction lors de la phase préparatoire comprennent le point le plus distal du condyle médial et le point le plus distal du condyle latéral.In other words, the notable points that the construction process identifies during the preparatory phase include the most distal point of the medial condyle and the most distal point of the lateral condyle.
Durant la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail, les deux axes de référence sont déterminés à partir d’une ligne extrême de direction médio-latérale et contenant soit le point qui est le plus distal parmi le point le plus distal du condyle médial, soit le point le plus distal du condyle latéral. Eventuellement, les deux points peuvent appartenir tous deux à la ligne extrême s’ils sont spatialement alignés.During the osteophyte removal phase, for each working section, the two reference axes are determined from an extreme line of medio-lateral direction and containing either the point that is the most distal among the most distal point of the medial condyle or the most distal point of the lateral condyle. Optionally, both points can both belong to the extreme line if they are spatially aligned.
Les deux axes de références sont tous deux parallèles à la ligne extrême, avec le premier axe de référence qui est distant de la ligne extrême d’une première distance de référence qui est généralement de l’ordre de 8 mm ; et le second axe de référence quant à lui distant du premier axe de référence d’une seconde distance de référence comprise généralement entre 6 mm et 10 mm, par exemple 8 mm.The two reference axes are both parallel to the end line, with the first reference axis being distant from the end line by a first reference distance which is generally of the order of 8 mm; and the second reference axis being distant from the first reference axis by a second reference distance generally between 6 mm and 10 mm, for example 8 mm.
Selon une caractéristique de l’invention, lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail, sont mises en œuvre les étapes suivantes :
- détermination d’une ligne intérieure médiale de la trochlée et d’une ligne intérieure latérale de la trochlée, disposées de part et d’autre de l’axe central ;
- détermination dans la section de travail d’au moins deux zones aberrantes comprenant une zone aberrante intérieure médiale et une zone aberrante intérieure latérale, la zone aberrante intérieure médiale étant située latéralement par rapport à ladite ligne intérieure médiale et la zone aberrante intérieure latérale étant située médialement par ladite ligne intérieure latérale.According to a characteristic of the invention, during the osteophyte removal phase, for each working section, the following steps are implemented:
- determination of a medial interior line of the trochlea and a lateral interior line of the trochlea, arranged on either side of the central axis;
- determining in the working section at least two aberrant zones comprising a medial inner aberrant zone and a lateral inner aberrant zone, the medial inner aberrant zone being located laterally with respect to said medial inner line and the lateral inner aberrant zone being located medially by said lateral inner line.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la détermination de la zone aberrante intérieure médiale et de la zone aberrante intérieure latérale comprend pour chaque section de travail :
- détermination dans la section de travail d’un point de référence intérieur médial et d’un point de référence intérieur latéral, ledit point de référence intérieur médial correspondant à un point le moins médial sur la ligne intérieure médiale et contenu dans la zone de référence, et ledit point de référence intérieur latéral correspondant à un point le moins latéral sur la ligne intérieure latérale et contenu dans la zone de référence ;
- détermination d’une ligne de coupe intérieure médiale et d’une ligne de coupe intérieure latérale dans la section de travail, ladite ligne de coupe intérieure médiale passant par le point de référence intérieur médial et ladite ligne de coupe intérieure latérale passant par le point de référence intérieur latéralAccording to a particular embodiment of the invention, the determination of the medial internal aberrant zone and the lateral internal aberrant zone comprises for each working section:
- determining in the working section a medial interior reference point and a lateral interior reference point, said medial interior reference point corresponding to a least medial point on the medial interior line and contained in the reference area, and said lateral interior reference point corresponding to a least lateral point on the lateral interior line and contained in the reference area;
- determining a medial inner cutting line and a lateral inner cutting line in the working section, said medial inner cutting line passing through the medial inner reference point and said lateral inner cutting line passing through the lateral inner reference point
Selon une caractéristique de l’invention, lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail, la ligne de coupe intérieure médiale et la ligne de coupe intérieure latérale présentent respectivement un angle de dépouille intérieure médiale et un angle de dépouille intérieure latérale par rapport à l’axe central, ledit angle de dépouille intérieure médiale et ledit angle de dépouille intérieure latérale étant compris entre 0 et 30 degrés.According to a feature of the invention, during the osteophyte removal phase, for each working section, the medial inner cutting line and the lateral inner cutting line respectively have a medial inner clearance angle and a lateral inner clearance angle relative to the central axis, said medial inner clearance angle and said lateral inner clearance angle being between 0 and 30 degrees.
Outre le bord médial du condyle médial et le bord latéral du condyle latéral, des ostéophytes peuvent aussi se former au niveau de l’échancrure/ de la trochlée du fémur distal ; l’échancrure incluant le bord latéral du condyle médial et le bord médial du condyle latéral. Ainsi, les étapes décrites ci-dessus visent à la suppression, dans la section de travail considérée, de zones aberrantes représentatives d’ostéophytes que présenterait la surface articulaire du fémur au niveau de la trochlée.In addition to the medial border of the medial condyle and the lateral border of the lateral condyle, osteophytes can also form at the level of the notch/trochlea of the distal femur; the notch including the lateral border of the medial condyle and the medial border of the lateral condyle. Thus, the steps described above aim at the removal, in the working section considered, of aberrant areas representative of osteophytes that would present the articular surface of the femur at the level of the trochlea.
La façon de procéder à la suppression des ostéophytes au niveau de la trochlée est sur le principe similaire à la façon de procéder pour les supprimer au niveau du bord médial du condyle médial et du bord latéral du condyle latéral.The procedure for removing osteophytes at the trochlea is similar in principle to the procedure for removing them at the medial edge of the medial condyle and the lateral edge of the lateral condyle.
Les bords médial et latéral de la trochlée sont considérés comme compris respectivement dans une ligne intérieure médiale et une ligne intérieure latérale positionnée l’une l’autre de part et d’autre de l’axe central précédemment défini.The medial and lateral borders of the trochlea are considered to be included respectively in a medial interior line and a lateral interior line positioned one on either side of the previously defined central axis.
Les étapes de suppression d’ostéophytes dans la trochlée débutent avec la recherche, dans la zone de référence précédemment déterminée lors de la mise en œuvre des étapes de suppression d’ostéophytes au niveau des deux condyles, de la ou des distances d’écartement les plus grandes entre le bord médial et le bord latéral de la trochlée. Ainsi sont recherchés un point de référence intérieur médial et un point de référence intérieur latéral, tel que le point de référence intérieur médial correspond au point le moins médial sur la ligne intérieure médiale et le point de référence intérieur latéral correspond au point le moins latéral sur la ligne intérieure latérale.The steps for removing osteophytes in the trochlea begin with the search, in the reference area previously determined when implementing the steps for removing osteophytes at the level of the two condyles, for the greatest separation distance(s) between the medial edge and the lateral edge of the trochlea. Thus, a medial inner reference point and a lateral inner reference point are sought, such that the medial inner reference point corresponds to the least medial point on the medial inner line and the lateral inner reference point corresponds to the least lateral point on the lateral inner line.
A partir du point de référence intérieur médial et du point de référence intérieur latéral sont respectivement déterminées une ligne de coupe intérieure médiale passant par le point de référence intérieur médial et une ligne une ligne de coupe intérieure latérale passant par le point de référence intérieur latéral, lesquelles lignes de coupes intérieure médiale et intérieure latérale présentent respectivement un angle de dépouille intérieure médiale et un angle de dépouille intérieure latérale par rapport à l’axe central.From the medial inner reference point and the lateral inner reference point are respectively determined a medial inner cutting line passing through the medial inner reference point and a lateral inner cutting line passing through the lateral inner reference point, which medial inner and lateral inner cutting lines respectively have a medial inner clearance angle and a lateral inner clearance angle relative to the central axis.
Suite à cela, le procédé de construction supprime les zones aberrantes présentes au niveau de la trochlée, ces zones aberrantes correspondant à une zone aberrante intérieure médiale et à une zone aberrante intérieure latérale telle que :
- la zone aberrante intérieure médiale est située latéralement par rapport à la ligne de coupe intérieure médiale, etFollowing this, the construction process removes the aberrant areas present at the trochlea, these aberrant areas corresponding to a medial interior aberrant area and a lateral interior aberrant area such as:
- the medial inner aberrant zone is located lateral to the medial inner cut line, and
- la zone aberrante intérieure latérale est située médialement par rapport à la ligne de coupe intérieure latérale.- the lateral inner aberrant zone is located medially to the lateral inner section line.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’angle de dépouille intérieure latérale est le même pour les sections de travail postérieures et pour les sections de travail antérieures.In one embodiment of the invention, the lateral interior clearance angle is the same for the rear working sections and for the front working sections.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’angle de dépouille intérieure médiale est différent entre les sections de travail postérieures et les sections de travail antérieures.In one embodiment of the invention, the medial inner clearance angle is different between the posterior working sections and the anterior working sections.
Autrement dit, dans un mode de réalisation de l’invention, les valeurs des angles de dépouille intérieure médiale et de dépouille intérieure latérale peuvent posséder respectivement les mêmes propriétés que celles des angles de dépouille médiale et de dépouille latérale.In other words, in one embodiment of the invention, the values of the medial inside clearance angles and the lateral inside clearance angles may respectively have the same properties as those of the medial clearance angles and the lateral clearance angles.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l’invention :
- la valeur de l’angle de dépouille intérieure médiale est égale à la valeur de l’angle de dépouille latérale, c’est-à-dire que la valeur de l’angle de dépouille intérieure médiale est égal à 15 degrés quelle que soit la section de travail considérée (section de travail antérieure ou section de travail postérieure) ; et
- la valeur de l’angle de dépouille intérieure latérale est égale à la valeur de l’angle de dépouille médiale, c’est-à-dire que la valeur de l’angle de dépouille intérieure latérale est égal à 25 degrés lorsque la section de travail est une section de travail postérieure, et est égal à 15 degrés lorsque la section de travail est une section de travail antérieure.In a preferred embodiment of the invention:
- the value of the medial inner clearance angle is equal to the value of the lateral clearance angle, i.e. the value of the medial inner clearance angle is equal to 15 degrees regardless of the working section considered (anterior working section or posterior working section); and
- the value of the lateral inner clearance angle is equal to the value of the medial clearance angle, that is, the value of the lateral inner clearance angle is equal to 25 degrees when the working section is a posterior working section, and is equal to 15 degrees when the working section is an anterior working section.
Selon une première variante de réalisation de l’invention, le procédé de construction peut mettre en œuvre, comme décrit jusqu’ici, dans la section de travail, les étapes pour la suppression des ostéophytes s’étant éventuellement formés sur le bord médial du condyle latéral et du bord latéral du condyle latéral de la surface articulaire du fémur avant de procéder à la suppression des ostéophytes s’étant éventuellement formés dans la trochlée.According to a first embodiment variant of the invention, the construction method can implement, as described so far, in the working section, the steps for removing osteophytes that may have formed on the medial edge of the lateral condyle and the lateral edge of the lateral condyle of the articular surface of the femur before proceeding with the removal of osteophytes that may have formed in the trochlea.
Dans une seconde variante de réalisation de l’invention, le procédé de construction met cette fois-ci en œuvre les étapes de suppression d’ostéophytes au niveau de la trochlée avant celles de suppression d’ostéophytes au niveau du bord médial du condyle latéral et du bord latéral du condyle latéral. Dans cette variante de réalisation, cela signifie que la détermination des premier et second axes de référence délimitant la zone de référence est réalisée avant l’étape de détermination dans la section de travail du point de référence intérieur médial et du point de référence intérieur latéral.In a second embodiment of the invention, the construction method this time implements the steps of removing osteophytes at the trochlea before those of removing osteophytes at the medial edge of the lateral condyle and the lateral edge of the lateral condyle. In this embodiment, this means that the determination of the first and second reference axes delimiting the reference zone is carried out before the step of determining in the working section the medial inner reference point and the lateral inner reference point.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant fémoral, la phase préparatoire comprend une étape de détermination d’un gabarit de coupe dans la modélisation tridimensionnelle du fémur, en fonction des données morphométriques.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the femoral component type, the preparatory phase comprises a step of determining a cutting template in the three-dimensional modeling of the femur, based on the morphometric data.
Dans la pratique, le gabarit de coupe est utilisé par le chirurgien, qui l’applique à la surface osseuse du fémur, pour réaliser des coupes osseuses et définir des pans d’appui qui servent à la pose du composant fémoral. Le gabarit de coupe présente la même forme/la même courbure que la face interne du composant fémoral qui est appliquée et maintenue sur la surface du fémur distal.In practice, the cutting template is used by the surgeon, who applies it to the bony surface of the femur, to make bone cuts and define support faces that are used for the placement of the femoral component. The cutting template has the same shape/curvature as the internal face of the femoral component that is applied and held on the surface of the distal femur.
A partir de données morphométriques de la modélisation tridimensionnelle du fémur nettoyée/reséquée, notamment le point distal et le point le plus postérieur de chacun des condyles médial et latéral, le procédé de construction modélise une modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe, laquelle va être ensuite utilisée par le procédé de construction pour la construction de la modélisation tridimensionnelle d’un composant fémoral.From morphometric data of the three-dimensional model of the cleaned/resected femur, including the distal point and the most posterior point of each of the medial and lateral condyles, the construction method models a three-dimensional model of the cutting template, which will then be used by the construction method for the construction of the three-dimensional model of a femoral component.
A noter que le premier axe de référence se rapporte physiquement à une ligne de coupe de direction médio-latérale dans un plan de coupe pour laquelle toute partie osseuse de la surface articulaire située distalement par rapport à cette ligne de coupe médio-latérale est reséquée. Ainsi, le premier axe de référence correspond dans la modélisation tridimensionnelle du fémur aux pans d’appui du composant fémoral.Note that the first reference axis physically relates to a mediolateral cutting line in a cutting plane for which any bony portion of the articular surface located distal to this mediolateral cutting line is resected. Thus, the first reference axis corresponds in the three-dimensional modeling of the femur to the support faces of the femoral component.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant tibial, l’élément d’articulation est de type tibia et la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation correspond à une modélisation tridimensionnelle du tibia, telles que ladite modélisation tridimensionnelle du tibia comprend au moins une modélisation tridimensionnelle d’un plateau tibial, d’un compartiment médial et d’un compartiment latéral.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the tibial component type, the articulation element is of the tibia type and the three-dimensional modeling of the articulation element corresponds to a three-dimensional modeling of the tibia, such that said three-dimensional modeling of the tibia comprises at least a three-dimensional modeling of a tibial plateau, a medial compartment and a lateral compartment.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant tibial, les points remarquables comprennent au moins un point le plus antérieur du compartiment médial ou un point le plus antérieur du compartiment latéral.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the tibial component type, the remarkable points comprise at least one most anterior point of the medial compartment or one most anterior point of the lateral compartment.
Plus précisément, les points remarquables comprennent le point le plus antérieur du compartiment médial ou celui du compartiment latéral en fonction d’une déformation que présente le genou du patient. Si la déformation du genou est de type genu varum, alors les points remarquables comprennent le point le plus antérieur du compartiment médial. Si la déformation du genou est de type genu valgum, alors les points remarquables comprennent le point le plus antérieur du compartiment latéral.Specifically, the notable points include the most anterior point of the medial compartment or the most anterior point of the lateral compartment depending on the patient's knee deformity. If the knee deformity is genu varum, then the notable points include the most anterior point of the medial compartment. If the knee deformity is genu valgum, then the notable points include the most anterior point of the lateral compartment.
Dans un premier mode de réalisation de l’invention, le type de déformation est connu du procédé de construction en étant renseigné par un opérateur, comme le chirurgien, le mettant en œuvre.In a first embodiment of the invention, the type of deformation is known from the construction method by being entered by an operator, such as the surgeon, implementing it.
Dans un second mode de réalisation de l’invention, lorsque doit être modélisé un composant tibial, la phase préparatoire comprend une étape additionnelle durant laquelle le procédé de construction analyse les données morphométriques relatives à la modélisation tridimensionnelle du tibia pour déterminer le type de déformation, et à partir de là identifier le point remarquable d’intérêt parmi le point le plus antérieur du compartiment médial et le point le plus antérieur du compartiment latéral.In a second embodiment of the invention, when a tibial component is to be modeled, the preparatory phase comprises an additional step during which the construction method analyzes the morphometric data relating to the three-dimensional modeling of the tibia to determine the type of deformation, and from there identify the remarkable point of interest among the most anterior point of the medial compartment and the most anterior point of the lateral compartment.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant tibial, la phase préparatoire comprend la détermination d’un plan de résection tibiale qui est distant, selon une direction proximo-distale du tibia, soit du point le plus antérieur du compartiment médial d’une première distance donnée, soit du point le plus antérieur du compartiment latéral d’une seconde distance donnée.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the tibial component type, the preparatory phase comprises the determination of a tibial resection plane which is distant, in a proximo-distal direction of the tibia, either from the most anterior point of the medial compartment by a first given distance, or from the most anterior point of the lateral compartment by a second given distance.
Dans le cas d’une déformation de type genu varum, le plan de résection tibial est distant du point le plus antérieur du compartiment médial d’une distance médiale généralement égale à 6 mm. Dans le cas d’une déformation de type genu varum, le plan de résection tibial est distant du point le plus antérieur du compartiment médial d’une distance externe généralement égale à 10 mm. Les valeurs de distances médiale et latérale sont relatives aux pratiques des chirurgiens dans la résection de la partie proximale d’un tibia et de la pose d’un composant tibial.In the case of a genu varum deformity, the tibial resection plane is distant from the most anterior point of the medial compartment by a medial distance generally equal to 6 mm. In the case of a genu varum deformity, the tibial resection plane is distant from the most anterior point of the medial compartment by an external distance generally equal to 10 mm. The medial and lateral distance values are relative to the practices of surgeons in the resection of the proximal part of a tibia and the placement of a tibial component.
Ainsi, toute la partie osseuse du tibia se trouvant au-dessus du plan de résection tibial est réséqué. La surface articulaire nettoyée au niveau du plan de résection tibial correspond donc à la surface d’appui sur laquelle va être posée le composant tibial.Thus, the entire bony part of the tibia located above the tibial resection plane is resected. The articular surface cleaned at the level of the tibial resection plane therefore corresponds to the support surface on which the tibial component will be placed.
Dans un premier mode de réalisation de l’invention, le plan de résection tibiale est un plan horizontal distant de la première distance (respectivement de la seconde distance) du point le plus antérieur du compartiment médial (respectivement du compartiment latéral).In a first embodiment of the invention, the tibial resection plane is a horizontal plane distant by the first distance (respectively the second distance) from the most anterior point of the medial compartment (respectively the lateral compartment).
Dans un second mode de réalisation de l’invention, le plan de résection tibiale présente une pente postérieure non nulle et inférieure ou égale à 15 degrés, par exemple une pente postérieure de 3 degrés.In a second embodiment of the invention, the tibial resection plane has a non-zero posterior slope of less than or equal to 15 degrees, for example a posterior slope of 3 degrees.
Dans un troisième mode de réalisation de l’invention, il est envisageable que le plan de résection tibiale présente un varus valgus non nul et inférieur ou égal à 5 degrés, par exemple un varus valgus de 3 degrésIn a third embodiment of the invention, it is possible for the tibial resection plane to have a non-zero varus valgus of less than or equal to 5 degrees, for example a varus valgus of 3 degrees.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant tibial, lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail, le premier axe de référence est déterminé correspondant à l’intersection entre la section de travail et le plan de résection tibiale, et le second axe de référence est déterminé comme étant distant dudit premier axe de référence d’une distance de référence selon l’axe central.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the tibial component type, during the osteophyte removal phase, for each working section, the first reference axis is determined corresponding to the intersection between the working section and the tibial resection plane, and the second reference axis is determined as being distant from said first reference axis by a reference distance along the central axis.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l’invention, la distance de référence est égale à 6 mm ; signifiant que le second axe de référence est parallèle du premier axe de référence de cette distance de référence.In a preferred embodiment of the invention, the reference distance is equal to 6 mm; meaning that the second reference axis is parallel to the first reference axis of this reference distance.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant tibial, lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail, l’angle de dépouille droit et l’angle de dépouille gauche sont identiques pour chacune des sections de travail.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the tibial component type, during the osteophyte removal phase, for each working section, the right clearance angle and the left clearance angle are identical for each of the working sections.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant tibial, pour chaque section de travail, l’angle de dépouille droit et l’angle de dépouille gauche sont nuls.In a preferred embodiment of the invention, when the articular component is of the tibial component type, for each working section, the right clearance angle and the left clearance angle are zero.
Autrement dit, dans ce mode de réalisation préférentiel de l’invention, les lignes de coupe droite et gauche s’étendent parallèlement à l’axe central.In other words, in this preferred embodiment of the invention, the right and left cutting lines extend parallel to the central axis.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est un composant tibial, les plusieurs sections de travail sont soit :
- des sections sagittales parallèles entre elles et toutes orthogonales à une direction médio-latérale ou une direction antéro-postérieure ; ou
- des sections réparties dans différents plans autour d’un ou plusieurs axes de révolution de direction proximo-distale.According to a characteristic of the invention, when the articular component is a tibial component, the several working sections are either:
- sagittal sections parallel to each other and all orthogonal to a medio-lateral direction or an anteroposterior direction; or
- sections distributed in different planes around one or more axes of revolution in a proximo-distal direction.
Autrement dit, durant la phase préparatoire, dans un premier mode de réalisation de l’invention, la modélisation tridimensionnelle du tibia est sectionnée en une pluralité de sections sagittales qui sont parallèles entre elles et distantes les uns des autres d’une distance de séparation ; et toutes orthogonales à une direction médio-latérale ou une direction antéro-postérieure.In other words, during the preparatory phase, in a first embodiment of the invention, the three-dimensional modeling of the tibia is sectioned into a plurality of sagittal sections which are parallel to each other and spaced apart from each other by a separation distance; and all orthogonal to a medio-lateral direction or an anteroposterior direction.
Ainsi, dans ce premier mode de réalisation de l’invention, et comme précédemment expliqué, suivant la direction avec laquelle toutes les sections de travail sont orthogonales :
- les lignes de contour droit et de contour gauche de la section de travail peuvent correspondre soit à une ligne de contour médial et une ligne de contour latéral de la surface articulaire du tibia ; ou bien alors à une ligne de contour antérieur et une ligne de contour postérieur ;
- les points de référence droit et gauche peuvent correspondre soit au point le moins médial de la surface médiale du tibia et au moins le moins latéral de la surface latérale ; ou bien alors au point le moins antérieur de la surface antérieure de l’os modélisé et au point le moins postérieur de la surface postérieure ;
- les lignes de coupe droite et gauche peuvent correspondre soit à une ligne de coupe médiale et une ligne de coupe latérale ; ou bien à une ligne de coupe antérieure et une ligne de coupe postérieure ;
- et les angles de dépouille droit et gauche peuvent correspondre soit à des angles de dépouille médiale et latérale, soit à des angles de dépouille antérieure et postérieure ; cela dans le but de supprimer soit au moins une zone aberrante médiale et une zone aberrante latérale de la surface articulaire tibiale ; ou bien alors moins une zone aberrante antérieure et une zone aberrante postérieure.Thus, in this first embodiment of the invention, and as previously explained, depending on the direction with which all the working sections are orthogonal:
- the right and left contour lines of the working section may correspond either to a medial contour line and a lateral contour line of the articular surface of the tibia; or to an anterior contour line and a posterior contour line;
- the right and left reference points can correspond either to the least medial point of the medial surface of the tibia and to the least lateral point of the lateral surface; or to the least anterior point of the anterior surface of the modeled bone and to the least posterior point of the posterior surface;
- the right and left cutting lines can correspond either to a medial cutting line and a lateral cutting line; or to an anterior cutting line and a posterior cutting line;
- and the right and left clearance angles may correspond either to medial and lateral clearance angles, or to anterior and posterior clearance angles; this with the aim of removing either at least one medial aberrant zone and one lateral aberrant zone of the tibial articular surface; or at least one anterior aberrant zone and one posterior aberrant zone.
L’orientation sagittale des sections de travail est définie conformément à une ligne dite ligne d’Akagi qui relie le bord médial de la tubérosité tibiale antérieure et l’insertion du ligament croisé postérieur.The sagittal orientation of the working sections is defined according to a line called the Akagi line which connects the medial border of the anterior tibial tuberosity and the insertion of the posterior cruciate ligament.
Dans un second mode de réalisation, les sections de travail sont réparties autour d’un ou plusieurs axes de révolution de direction médio-latérale ; par exemple un axe de révolution médial et un axe de révolution latéral situé respectivement médialement et latéralement dans la modalisation tridimensionnelle du tibia.In a second embodiment, the working sections are distributed around one or more axes of revolution in a medio-lateral direction; for example a medial axis of revolution and a lateral axis of revolution located respectively medially and laterally in the three-dimensional modalization of the tibia.
Selon une caractéristique de l’invention, lorsque le composant articulaire est de type composant tibial, le jeu d’images numériques médicales comprend des images issues d’un scanner médical, par exemple au format DICOM.According to a characteristic of the invention, when the articular component is of the tibial component type, the set of digital medical images comprises images from a medical scanner, for example in DICOM format.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description below, of a non-limiting example of implementation, made with reference to the appended figures in which:
[Description détaillée d’un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention][Detailed description of one or more embodiments of the invention]
En référence à la
Le procédé de construction proposé dans l’invention permet de construire des composants fémoraux 101 et/ou tibiaux 102 et vise :
- à améliorer très significativement la correspondance entre l’encombrement prothétique et la morphologie initiale du genou du patient,
- à adapter les surfaces articulaires du composant fémoral 101 et du composant tibial 102 aux surfaces natives de la partie distale du fémur et de la partie proximale du tibia du patient, afin d’offrir une cinématique qui est la plus proche de la cinématique de la physiologie du genou du patient.The construction method proposed in the invention makes it possible to construct femoral 101 and/or tibial 102 components and aims to:
- to significantly improve the correspondence between the prosthetic size and the initial morphology of the patient's knee,
- to adapt the articular surfaces of the femoral component 101 and the tibial component 102 to the native surfaces of the distal part of the femur and the proximal part of the tibia of the patient, in order to provide kinematics which are as close as possible to the kinematics of the physiology of the patient's knee.
Quel que soit le type de composant articulaire 101 ; 102 considéré, le procédé de construction repose sur la succession notamment de deux phases qui sont une phase préparatoire et une phase de suppression d’ostéophyte(s) ; suivies d’une étape de construction durant laquelle est tout d’abord modélisé tridimensionnellement le composant articulaire 101 ; 102 selon au moins les actions réalisées au cours de la phase préparatoire et la phase de suppression d’ostéophyte ; puis est fabriqué le composant articulaire 101 ; 102 physique sur la base de sa modélisation tridimensionnelle. Un exemple de modélisation tridimensionnelle de composant fémoral 101 type est illustré
Les deux phases et l’ensemble des étapes aboutissant à la construction du composant articulaire 101 ; 102 repose sur les mêmes principes/fondements que l’élément d’articulation soit un fémur ou un tibia. La suite de la description s’articule sur une description générale de ces phases et étapes. Puis, des précisions sont ensuite apportées à chacune d’elles en considérant que le composant articulaire 101 ; 102 est un composant fémoral 101 ; puis ensuite un composant tibial 102.The two phases and all the steps leading to the construction of the articular component 101; 102 are based on the same principles/foundations whether the articulation element is a femur or a tibia. The remainder of the description is based on a general description of these phases and steps. Then, details are then provided for each of them by considering that the articular component 101; 102 is a femoral component 101; then a tibial component 102.
Les phases préparatoire et de suppression d’ostéophyte(s), et la modélisation tridimensionnelle des composant articulaires 101 ; 102 sont mises en œuvre au moyen d’un outil de conception 3D installé sur une station de station de travail, par exemple un ordinateur de bureau.The preparatory and osteophyte removal phases, and the three-dimensional modeling of the joint components 101; 102 are implemented using a 3D design tool installed on a workstation, for example a desktop computer.
La phase préparatoire commence par recueillir plusieurs images numériques médicales d’un fémur distal et/ou d’un tibia proximal d’un patient, lesquelles sont prises sous différents angles de vue. Dans la suite de la description, pour plus de praticité, les termes seuls de fémur et de tibia désignent respectivement le fémur distal et le tibia proximal. Dans un mode de réalisation de l’invention, ces images numériques médicales peuvent provenir d’un scanner médical, et se présenter sous un format défini selon les normes et standards en vigueur pour les données issues de l’imagerie médicale, par exemple le standard/format DICOM.The preparatory phase begins by collecting several medical digital images of a distal femur and/or a proximal tibia of a patient, which are taken from different viewing angles. In the remainder of the description, for greater convenience, the terms femur and tibia alone designate the distal femur and the proximal tibia respectively. In one embodiment of the invention, these medical digital images may come from a medical scanner, and be presented in a format defined according to the norms and standards in force for data from medical imaging, for example the DICOM standard/format.
Les images numériques récupérées sont alors soumises à un traitement numérique, par exemple une méthode de segmentation, en vue d’obtenir selon le contexte applicatif une modélisation tridimensionnelle d’un fémur 1 ou d’un tibia 2 correspondant à un nuage de points formant virtuellement et spatialement dans son intégralité la surface osseuse du fémur ou du tibia. En référence à la
En référence à la
En référence à la
Dans une variante de réalisation de l’invention, les modélisations tridimensionnelles du fémur 1 et du tibia 2 peuvent également être modélisées selon une méthode de maillage 3D. Dans une seconde variante de réalisation, les deux types de modélisation sont proposés par l’outil de conception 3D. Dans une troisième variante, il est envisageable que l’outil de conception 3D puisse proposer une option pour appliquer sur les modélisations tridimensionnelles du fémur 1 et du tibia 2 des textures dont les nuances et couleurs sont représentatives d’un fémur et d’un tibia physiques.In an alternative embodiment of the invention, the three-dimensional models of the femur 1 and the tibia 2 can also be modeled using a 3D meshing method. In a second alternative embodiment, both types of modeling are proposed by the 3D design tool. In a third alternative, it is conceivable that the 3D design tool can propose an option for applying textures to the three-dimensional models of the femur 1 and the tibia 2, the shades and colors of which are representative of a physical femur and tibia.
Une fois le fémur ou le tibia modélisé tridimensionnellement, la phase préparatoire comprend une détermination dans les deux types de modélisation de données morphométriques. Ces données morphométriques peuvent correspondre à : des points précis de l’élément d’articulation pris comme références et/ou points de repères par les chirurgiens, et qui sont désignés comme étant des points remarquables 110, 111, 112, 113, 114 ; 211, 212 ; et à des dimensions de celui-ci. Les points remarquables 110, 111, 112, 113, 114 ; 211, 212 permettent notamment au procédé de construction de calculer/déterminer la taille de l’élément d’articulation, laquelle taille est aussi considérée comme une donnée morphométrique puisque caractérisant la morphologie de l’élément d’articulation.Once the femur or tibia has been modeled three-dimensionally, the preparatory phase includes a determination in both types of modeling of morphometric data. These morphometric data can correspond to: precise points of the articulation element taken as references and/or landmarks by the surgeons, and which are designated as being remarkable points 110, 111, 112, 113, 114; 211, 212; and to dimensions thereof. The remarkable points 110, 111, 112, 113, 114; 211, 212 allow in particular the construction method to calculate/determine the size of the articulation element, which size is also considered as morphometric data since it characterizes the morphology of the articulation element.
Lorsque la modélisation tridimensionnelle considérée est celle d’un fémur, les points remarquables 110, 111, 112, 113, 114 comprennent par exemple au moins les points suivants parmi :
- le point le plus antérieur 110 du fémur, et les points les plus postérieurs 111, 112 des condyles médial 161 et latéral 162 qui servent tous trois à déterminer la taille du fémur (ou taille fémorale), ainsi que :
- les points les plus distaux 113, 114 des condyles médial 161 et latéral 162 qui sont déterminés en vue de mettre en œuvre la phase de suppression d’ostéophyte (voir plus loin).When the three-dimensional modeling considered is that of a femur, the remarkable points 110, 111, 112, 113, 114 include for example at least the following points among:
- the most anterior point 110 of the femur, and the most posterior points 111, 112 of the medial 161 and lateral 162 condyles, all three of which are used to determine the size of the femur (or femoral size), as well as:
- the most distal points 113, 114 of the medial 161 and lateral 162 condyles which are determined with a view to implementing the osteophyte removal phase (see below).
Lorsque la modélisation tridimensionnelle considérée est celle d’un tibia, les points remarquables 211, 212 peuvent être fonction d’une déformation que présente le genou du patient. Si la déformation du genou est de type genu varum, alors les points remarquables comprennent le point le plus antérieur 211 du compartiment médial 271. Si la déformation du genou est de type genu valgum, alors les points remarquables comprennent le point le plus antérieur 272 du compartiment latéral 212. L’un ou l’autre des deux points le plus antérieur 271, 272 est ensuite utilisé comme point de repère lors de la réalisation de la phase de suppression d’ostéophytes (voir plus bas).When the three-dimensional model considered is that of a tibia, the remarkable points 211, 212 may be a function of a deformation that the patient's knee presents. If the deformation of the knee is of the genu varum type, then the remarkable points include the most anterior point 211 of the medial compartment 271. If the deformation of the knee is of the genu valgum type, then the remarkable points include the most anterior point 272 of the lateral compartment 212. One or the other of the two most anterior points 271, 272 is then used as a landmark when carrying out the osteophyte removal phase (see below).
Dans un premier mode de réalisation de l’invention, le type de déformation est connu du procédé de construction en étant renseigné par un opérateur, comme le chirurgien, le mettant en œuvre.In a first embodiment of the invention, the type of deformation is known from the construction method by being entered by an operator, such as the surgeon, implementing it.
Dans un second mode de réalisation de l’invention, la phase préparatoire comprend une étape additionnelle durant laquelle le procédé de construction analyse les données morphométriques relatives à la modélisation tridimensionnelle du tibia 2 pour déterminer le type de déformation, et à partir de là identifier le point remarquable 271, 272 d’intérêt parmi le point le plus antérieur du compartiment médial 271 et le point le plus antérieur du compartiment latéral 272.In a second embodiment of the invention, the preparatory phase comprises an additional step during which the construction method analyzes the morphometric data relating to the three-dimensional modeling of the tibia 2 to determine the type of deformation, and from there identify the remarkable point 271, 272 of interest among the most anterior point of the medial compartment 271 and the most anterior point of the lateral compartment 272.
En référence aux
Etant contenue dans une section de travail, la ligne de contour présente un côté droit et un côté gauche respectivement délimités par une ligne de contour droit 12 ; 22 et une ligne de contour gauche 11 ; 21. L’une et l’autre des deux lignes de contour 11, 12 ; 21, 22 sont situées de part et d’autres d’un axe central 10 ; 20 traversant centralement la surface articulaire. Cet axe de symétrie correspond sensiblement à l’axe d’extension de l’élément articulaire, à savoir l’axe fémoral ou l’axe tibial.Being contained in a working section, the contour line has a right side and a left side respectively delimited by a right contour line 12; 22 and a left contour line 11; 21. Both of the two contour lines 11, 12; 21, 22 are located on either side of a central axis 10; 20 centrally crossing the articular surface. This axis of symmetry corresponds substantially to the extension axis of the articular element, namely the femoral axis or the tibial axis.
Selon des orientations particulières des sections de travail 15 ; 25, les lignes de contour droit 12 ; 22 et de contour gauche 11 ; 21 de la section de travail peuvent correspondre à une ligne de contour médial et une ligne de contour latéral de la surface de l’élément articulaire ; ou bien alors à une ligne de contour antérieure et une ligne de contour postérieure ; ou bien alors une ligne de contour intermédiaire entre médial et antérieur et une ligne de contour intermédiaire entre latéral et postérieur.Depending on particular orientations of the working sections 15; 25, the right contour lines 12; 22 and left contour lines 11; 21 of the working section may correspond to a medial contour line and a lateral contour line of the surface of the articular element; or else to an anterior contour line and a posterior contour line; or else to an intermediate contour line between medial and anterior and an intermediate contour line between lateral and posterior.
Suite à la phase préparatoire, le procédé de construction met en œuvre la phase de suppression d’ostéophytes.Following the preparatory phase, the construction process implements the osteophyte removal phase.
Par définition, les ostéophytes 17 ; 27 sont des excroissances formant des aberrations dans la cinématique articulaire et altérant les dimensions natives des éléments d’articulation.By definition, osteophytes 17; 27 are growths forming aberrations in joint kinematics and altering the native dimensions of the articulation elements.
Dans le cadre de l’invention, les images médicales servant au procédé de construction à construire la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 et du tibia 2 sont prises avant une quelconque intervention chirurgicale, signifiant que si le fémur et/ou le tibia d’un patient présente un ou plusieurs ostéophytes 17 ; 27, celui-ci ou ceux-ci seront présent(s) dans les images numériques médicales, et sont donc représentés dans les modélisations tridimensionnelles des éléments d’articulation 1 ; 2 par un ensemble de points géométriques aberrants formant des zones aberrantes Z11, Z12, Z13, Z14 ; Z21, Z22 ; dans le sens où ces zones n’étaient pas présentes nativement et se développées dans le temps, avec l’âge. Dans un fémur, les ostéophytes peuvent se former sur les extrémités médiale et latérale des condyles médial 161 et latéral 162 respectifs du fémur, ainsi qu’au niveau de la trochlée 163 ; dans un tibia, les ostéophytes peuvent se former au niveau du plateau tibial 270, sur les surfaces et les bords des comportements médial 271 et latéral 272.In the context of the invention, the medical images used in the construction method to construct the three-dimensional modeling of the femur 1 and the tibia 2 are taken before any surgical intervention, meaning that if the femur and/or the tibia of a patient has one or more osteophytes 17; 27, this or these will be present in the medical digital images, and are therefore represented in the three-dimensional models of the articulation elements 1; 2 by a set of aberrant geometric points forming aberrant zones Z11, Z12, Z13, Z14; Z21, Z22; in the sense that these zones were not present natively and developed over time, with age. In a femur, the osteophytes can form on the medial and lateral ends of the respective medial 161 and lateral 162 condyles of the femur, as well as at the trochlea 163; In a tibia, osteophytes can form at the tibial plateau 270, on the surfaces and edges of the medial 271 and lateral 272 behaviors.
Etant donné que les ostéophytes 17 ; 27 constituent des points aberrants dans la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation 1 ; 2, ils peuvent conduire à une mauvaise évaluation/estimation des dimensions de la modélisation tridimensionnelle du composant articulaire 101 ; 102 (un exemple est présenté ultérieurement) ; et donc à la fabrication d’un composant articulaire 101 ; 102 physique surdimensionné dont l’encombrement prothétique sera inadapté au patient traité, induisant alors chez lui des douleurs et des difficultés à se mouvoir avec sa prothèse.Since the osteophytes 17; 27 constitute aberrant points in the three-dimensional modeling of the articulation element 1; 2, they can lead to a poor evaluation/estimation of the dimensions of the three-dimensional modeling of the articular component 101; 102 (an example is presented later); and therefore to the manufacture of an oversized physical articular component 101; 102 whose prosthetic bulk will be unsuitable for the patient being treated, thus inducing pain and difficulty in moving with his prosthesis.
C’est pourquoi cette phase de suppression d’ostéophytes est mise en œuvre dans le procédé de construction.This is why this osteophyte removal phase is implemented in the construction process.
La phase de suppression d’ostéophytes est appliquée à l’ensemble des sections de travail 15 ; 25 sectionnant les modélisations tridimensionnelles du fémur 1 et du tibia 2. En fonction de l’emplacement des ostéophytes 17 ; 27 sur la surface osseuse du fémur ou du tibia, et par extension de leur modélisation tridimensionnelle, les sections de travail 15 ; 25 peuvent présenter une ou plusieurs zones aberrantes Z11, Z12, Z13, Z14 ; Z21, Z22, ou bien alors aucune. Dans le cas où la section de travail 15 ; 25 analysée ne présente aucun ostéophyte 17 ; 27, elle est laissée en l’état. Dans le cas où elle en présente, la ou les zones aberrantes Z11, Z12, Z13, Z14 ; Z21, Z22 sont supprimées virtuellement afin de construire/obtenir une section de travail 15 ; 25 dite nettoyée qui sera plus proche de l’élément d’articulation natif selon le plan de coupe dans lequel se propage la section de travail 15 ; 25.The osteophyte removal phase is applied to all of the working sections 15; 25 sectioning the three-dimensional models of the femur 1 and the tibia 2. Depending on the location of the osteophytes 17; 27 on the bone surface of the femur or the tibia, and by extension of their three-dimensional modeling, the working sections 15; 25 may have one or more aberrant zones Z11, Z12, Z13, Z14; Z21, Z22, or none at all. In the case where the analyzed working section 15; 25 does not have any osteophytes 17; 27, it is left as is. In the case where it does, the aberrant zone(s) Z11, Z12, Z13, Z14; Z21, Z22 are virtually removed in order to construct/obtain a working section 15; 25 said cleaned which will be closer to the native articulation element according to the cutting plane in which the working section 15 propagates; 25.
Les sections de travail 15 ; 25 nettoyées sont ensuite exploitées dans les étapes suivantes pour modéliser la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation 1 ; 2..The cleaned working sections 15; 25 are then used in the following steps to model the three-dimensional modeling of the articulation element 1; 2.
Suite à la phase de suppression d’ostéophytes, le procédé met en œuvre une étape d’obtention de variables géométriques dans les plusieurs sections de travail 15 ; 25 nettoyées, qui sont représentatives de la morphologie de l’élément d’articulation du patient avant formation des ostéophytes 17 ; 27.Following the osteophyte removal phase, the method implements a step of obtaining geometric variables in the several cleaned working sections 15; 25, which are representative of the morphology of the patient's articulation element before formation of the osteophytes 17; 27.
Les variables géométriques déterminées sont alors utilisées durant une étape de construction pour modéliser la modélisation tridimensionnelle du composant articulaire 101 ; 102 qui est finalement fabriqué physiquement à partir de celle-ci.The determined geometric variables are then used during a construction step to model the three-dimensional modeling of the joint component 101; 102 which is finally physically manufactured from it.
La phase de suppression d’ostéophytes comprend plusieurs étapes mises en œuvre dans chaque section de travail 15 ; 25, et fondamentalement basées sur les pratiques des chirurgiens en bloc opératoire.The osteophyte removal phase includes several steps implemented in each working section 15; 25, and fundamentally based on the practices of surgeons in the operating room.
Que l’élément d’articulation considéré soit un fémur ou un tibia, la première étape de la phase de suppression d’ostéophytes consiste en la recherche dans la section de travail 15 ; 25 analysée d’au moins une largeur qui est la plus étroite de l’os dans une zone dite zone de référence R1 ; R2 comprise entre un premier axe de référence X11 ; X21 et un second axe de référence X12 ; X22 qui sont parallèles et distants l’un de l’autre.Whether the articulation element considered is a femur or a tibia, the first step of the osteophyte removal phase consists of searching in the analyzed working section 15; 25 for at least one width which is the narrowest of the bone in a zone called reference zone R1; R2 between a first reference axis X11; X21 and a second reference axis X12; X22 which are parallel and distant from each other.
La détermination de l’au moins une largeur la plus étroite dans la section de travail 15 ; 25 revient à localiser dans la zone de référence R1 ; R2 :
- un point de référence droit P12 ; P22 correspondant à un point le moins à droite sur la ligne de contour droit 12 ; 22 (autrement dit le point sur la ligne de contour droit 12 ; 22 qui est le plus proche de l’axe central 10 ; 20), et
- un point de référence gauche P11 ; P21 correspondant à un point le moins à gauche sur la ligne de contour gauche 11 ; 21 (autrement dit le point sur la ligne de contour gauche 11 ; 21 qui est le plus proche de l’axe central 10 ; 20).Determining the at least one narrowest width in the working section 15; 25 is equivalent to locating in the reference zone R1; R2:
- a right reference point P12; P22 corresponding to a point least to the right on the right contour line 12; 22 (in other words the point on the right contour line 12; 22 which is closest to the central axis 10; 20), and
- a left reference point P11; P21 corresponding to a point least to the left on the left contour line 11; 21 (in other words the point on the left contour line 11; 21 which is closest to the central axis 10; 20).
Dans le cas où le point de référence droit P12 ; P22 et le point de référence gauche P11 ; P21 sont alignés selon un même axe parallèle aux deux axes de référence X11, X12 ; X21 ; X22 ; une seule largeur la plus étroite de l’élément d’articulation est considérée. Autrement, deux largeurs les plus étroites sont considérées.In the case where the right reference point P12; P22 and the left reference point P11; P21 are aligned along the same axis parallel to the two reference axes X11, X12; X21; X22; only one narrowest width of the articulation element is considered. Otherwise, two narrowest widths are considered.
Suite à la détermination des deux points de références P11, P12 ; P21, P22 sont déterminées une ligne de coupe droite C12 ; C22 et une ligne de coupe gauche C11 ; C21 passant respectivement par le point de référence droit P12, P22 et le point de référence gauche P11 ; P21. Plus précisément, les lignes de coupes C11, C12 ; C21, C22 sont géométriquement des demi-droites ayant respectivement pour origines les points de références P11, P12 ; P21, P22.Following the determination of the two reference points P11, P12; P21, P22, a right cutting line C12; C22 and a left cutting line C11; C21 are determined, passing respectively through the right reference point P12, P22 and the left reference point P11; P21. More precisely, the cutting lines C11, C12; C21, C22 are geometrically half-lines having respectively as origins the reference points P11, P12; P21, P22.
La dernière étape mise en œuvre est la suppression effective des ensembles de points considérés comme formant des zones aberrantes Z11, Z12, Z13, Z14 ; Z21, Z22 représentatives d’ostéophytes 17 ; 27 avec :
- la détermination d’au moins deux zones aberrantes Z11, Z12 ; Z21, Z22 comprenant une zone aberrante droite Z12 ; Z22 et une zone aberrante gauche Z11 ; Z21, la zone aberrante droite Z12 ; Z22 étant située à droite par rapport à la ligne de coupe droite C12 ; C22 et la zone aberrante gauche Z11 ; Z21 étant située à gauche par rapport à la ligne de coupe gauche C11 ; C21 ; et
- la suppression de l’ensemble des points compris dans la zone aberrante droite Z12 ; Z22 et la zone aberrante gauche Z11 ; Z21.The last step implemented is the effective deletion of the sets of points considered as forming aberrant zones Z11, Z12, Z13, Z14; Z21, Z22 representative of osteophytes 17; 27 with:
- determining at least two aberrant zones Z11, Z12; Z21, Z22 comprising a right aberrant zone Z12; Z22 and a left aberrant zone Z11; Z21, the right aberrant zone Z12; Z22 being located to the right relative to the right cutting line C12; C22 and the left aberrant zone Z11; Z21 being located to the left relative to the left cutting line C11; C21; and
- the deletion of all points included in the right aberrant zone Z12; Z22 and the left aberrant zone Z11; Z21.
Dans chacune des sections de travail de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation 1 ; 2, les directions de coupes considérées en fonction de la forme de l’élément d’articulation se traduisent spatialement et géométriquement par des inclinaisons des lignes de coupe droite C12 ; C22 et gauche C11 ; C21 telles que la ligne de coupe droite C12 ; C22 et la ligne de coupe gauche C11 ; C21 forment respectivement un angle de dépouille droit A2 ; A6 et un angle de dépouille gauche A1 ; A5 par rapport à l’axe central 10 ; 20.In each of the working sections of the three-dimensional modeling of the articulation element 1; 2, the cutting directions considered as a function of the shape of the articulation element are translated spatially and geometrically by inclinations of the right cutting lines C12; C22 and left cutting lines C11; C21 such that the right cutting line C12; C22 and the left cutting line C11; C21 respectively form a right clearance angle A2; A6 and a left clearance angle A1; A5 relative to the central axis 10; 20.
Les zones aberrantes Z11, Z12 ; Z21, Z22 demeurent celles se trouvant respectivement à droite de la ligne de coupe droite C12 ; C22 et à gauche par rapport à la ligne de coupe gauche C11 ; C21. Les angle de dépouille droit A2 ; A6 et de dépouille gauche A1 ; A5 sont définis comme pouvant être compris entre 0 degré (signifiant que la suppression des ostéophytes est réalisée virtuellement selon une direction orthogonale aux axes de référence) et 30° degrés.The aberrant zones Z11, Z12; Z21, Z22 remain those located respectively to the right of the right cutting line C12; C22 and to the left relative to the left cutting line C11; C21. The right clearance angle A2; A6 and left clearance angle A1; A5 are defined as being able to be between 0 degrees (meaning that the removal of osteophytes is carried out virtually in a direction orthogonal to the reference axes) and 30° degrees.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la phase de suppression d’ostéophytes se conclut optionnellement par une étape de lissage durant laquelle est appliquée dans la section de travail 15 ; 25 une fonction d’interpolation sur les points géométriques définissant la surface articulaire du fémur ou du tibia modélisé qui étaient spatialement proches voisins des points aberrants venant d’être supprimés, dans le but de créer/ajouter de nouveaux points géométriques tels qu’ils modélisent les parties reséquées de la surface articulaire.In one embodiment of the invention, the osteophyte removal phase optionally concludes with a smoothing step during which an interpolation function is applied in the working section 15; 25 to the geometric points defining the articular surface of the modeled femur or tibia which were spatially close neighbors of the aberrant points which have just been removed, with the aim of creating/adding new geometric points such that they model the resected parts of the articular surface.
La suite de la description donne davantage de précision sur le sectionnement de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation 1 ; 2 et la phase de suppression d’ostéophytes selon que le composant articulaire 101 ; 102 à construire soit un composant fémoral 101 ou un composant tibial 102The remainder of the description provides more details on the sectioning of the three-dimensional modeling of the articulation element 1; 2 and the osteophyte removal phase depending on whether the articular component 101; 102 to be constructed is a femoral component 101 or a tibial component 102.
Dans le cas où doit être construit un composant fémoral 101, en référence à la
Dans une variante de réalisation de l’invention, la distance angulaire antérieure, respectivement postérieure, séparant une section de travail antérieure 152, respectivement postérieure 154, de ses proches voisines est la même pour toutes les sections de travail antérieures 152, respectivement postérieures 151. Dans une autre variante de réalisation, la distance angulaire antérieure et la distance angulaire postérieure sont toutes deux inférieures ou égales à 5 degrés, et par exemple de l’ordre de 2 degrés.In an alternative embodiment of the invention, the anterior, respectively posterior, angular distance separating an anterior working section 152, respectively posterior 154, from its close neighbors is the same for all the anterior working sections 152, respectively posterior 151. In another alternative embodiment, the anterior angular distance and the posterior angular distance are both less than or equal to 5 degrees, and for example of the order of 2 degrees.
Les deux axes de révolution 153, 154 sont distants d’un entraxe 155 dont la valeur dépend de la taille fémorale. Par exemple, cet entraxe s’exprime sous la forme d’une fonction affine de la taille fémorale. L’entraxe 155 est confondu dans un plan sagittal qui s’étend orthogonalement aux axes de révolution antérieur 154 et postérieur 153.The two axes of revolution 153, 154 are separated by a center distance 155 whose value depends on the femoral size. For example, this center distance is expressed in the form of an affine function of the femoral size. The center distance 155 coincides in a sagittal plane which extends orthogonally to the anterior 154 and posterior 153 axes of revolution.
La
Quelle que soit la section de travail (section de travail antérieure 152 ou postérieure 151), la ligne de contour droite 12 et la ligne de contour gauche 11 correspondent respectivement à une ligne de contour médial du condyle médial 161 et une ligne de contour latéral du condyle latéral 162 (soit des lignes définissant les contours/courbures externes des deux condyles 161, 162). Chaque point géométrique dans la section de travail 15 est défini par une coordonnée médio-latérale (axe des abscisses ML de direction médio-latérale) et par une coordonnée radiale (axe des ordonnées r de direction radiale).Regardless of the working section (anterior working section 152 or posterior working section 151), the right contour line 12 and the left contour line 11 correspond respectively to a medial contour line of the medial condyle 161 and a lateral contour line of the lateral condyle 162 (i.e. lines defining the external contours/curvatures of the two condyles 161, 162). Each geometric point in the working section 15 is defined by a mediolateral coordinate (abscissa axis ML of mediolateral direction) and by a radial coordinate (ordinate axis r of radial direction).
En référence à la
Lors de la mise en œuvre de la phase de suppression des ostéophytes, le premier axe de référence X11 et le second axe de référence X12 sont déterminés à partir d’une ligne extrême 110 de direction médio-latérale passant par le point le plus distal 113 du condyle latéral 161, ou bien le point le plus distal 114 du condyle médial 162, ou bien les deux s’ils sont alignés médio-latéralement. Le premier axe de référence X11 est déterminé comme étant distant de ladite ligne extrême X10 d’une première distance de référence d11, le second axe de référence X12 est déterminé comme étant distant dudit premier axe de référence X11 d’une seconde distance de référence d12. La première distance d11 de référence est généralement de l’ordre de 8 mm, et la seconde distance de référence d12 est généralement comprise entre 6 mm et 10 mm, par exemple 8 mm.When implementing the osteophyte removal phase, the first reference axis X11 and the second reference axis X12 are determined from an extreme line 110 in a mediolateral direction passing through the most distal point 113 of the lateral condyle 161, or the most distal point 114 of the medial condyle 162, or both if they are aligned mediolaterally. The first reference axis X11 is determined to be distant from said extreme line X10 by a first reference distance d11, the second reference axis X12 is determined to be distant from said first reference axis X11 by a second reference distance d12. The first reference distance d11 is generally of the order of 8 mm, and the second reference distance d12 is generally between 6 mm and 10 mm, for example 8 mm.
Sont identifiés alors dans la zone de référence R1 comprise entre les deux axes de référence X11, X12 le point de référence droit P12 et le point de référence gauche P11 qui correspondent respectivement au point le moins latéral du condyle latéral 162 (soit de la ligne de contour latéral/droite 12) et au point le point le moins médial du condyle médial 161 (soit de la ligne de contour médial/gauche 11) ; et par lesquelles passent une ligne de coupe droite C12, c’est-à-dire une ligne de coupe latérale, et une ligne de coupe gauche C11, c’est-à-dire une ligne de coupe médiale.Then identified in the reference zone R1 between the two reference axes X11, X12 are the right reference point P12 and the left reference point P11 which correspond respectively to the least lateral point of the lateral condyle 162 (i.e. the lateral/right contour line 12) and to the least medial point of the medial condyle 161 (i.e. the medial/left contour line 11); and through which pass a right cutting line C12, i.e. a lateral cutting line, and a left cutting line C11, i.e. a medial cutting line.
Les angles de dépouilles droit A2 et gauche A1 formés par respectivement par l’inclinaison des lignes de coupe droite C12 et gauche C11 par rapport à l’axe central 10 correspondent à un angle de dépouille latérale fémoral et à un angle de dépouille médiale fémoral.The right A2 and left A1 clearance angles formed by the inclination of the right C12 and left C11 cutting lines relative to the central axis 10 correspond to a femoral lateral clearance angle and a femoral medial clearance angle.
Comme illustré
Les groupes de points formant les zones aberrantes Z11, Z12 et qui sont supprimés sont situés sur la ligne de contour du fémur médialement par rapport à la ligne de coupe gauche C11 (médiale) et latéralement par rapport à la ligne de coupe droite C12 (latérale).The groups of points forming the aberrant zones Z11, Z12 and which are deleted are located on the contour line of the femur medially to the left section line C11 (medial) and laterally to the right section line C12 (lateral).
Comme précédemment indiqué, les angles de dépouille droit A2 (soit l’angle de dépouille latérale fémoral) et gauche A1 (soit l’angle de dépouille médiale fémoral) peuvent tous deux être compris entre 0° et 30°.As previously stated, the right A2 (i.e. the femoral lateral clearance angle) and left A1 (i.e. the femoral medial clearance angle) clearance angles can both be between 0° and 30°.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’angle de dépouille latérale fémoral A2 est le même pour les sections de travail postérieures 152 et pour les sections de travail antérieures 151.In one embodiment of the invention, the femoral lateral clearance angle A2 is the same for the posterior working sections 152 and for the anterior working sections 151.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’angle de dépouille médiale fémoral A1 est différent entre les sections de travail postérieures 152 et les sections de travail antérieures 151.In one embodiment of the invention, the femoral medial clearance angle A1 is different between the posterior working sections 152 and the anterior working sections 151.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l’invention, les angles de dépouille médiale A1 et latérale fémoral A2 sont respectivement égaux à 25 degrés et 15 degrés lorsque la section de travail 15 est une section de travail postérieure 151 ; et sont tous deux égaux à 15 degrés lorsqu’il s’agit d’une section de travail antérieure 152.In a preferred embodiment of the invention, the medial A1 and lateral femoral A2 clearance angles are respectively equal to 25 degrees and 15 degrees when the working section 15 is a posterior working section 151; and are both equal to 15 degrees when it is an anterior working section 152.
Dans le cas de la construction d’un composant fémoral 101, la phase de suppression d’ostéophytes comprend également des étapes pour supprimer des ostéophytes 17 ayant pu se former dans l’échancrure/la trochlée 163 du fémur. En référence aux Figures 5 et 6, un ostéophyte 17 s’est formé au niveau du bord latéral du condyle médial 161, soit au niveau du bord médial de la trochlée 163.In the case of constructing a femoral component 101, the osteophyte removal phase also includes steps for removing osteophytes 17 that may have formed in the notch/trochlea 163 of the femur. Referring to Figures 5 and 6, an osteophyte 17 has formed at the lateral edge of the medial condyle 161, i.e. at the medial edge of the trochlea 163.
Les étapes de suppression d’ostéophytes dans la trochlée 163 sont similaires à celles réalisées pour la suppression des ostéophytes 17 au niveau du bord médial du condyle médial (zone aberrante gauche Z11) et niveau du bord latéral du condyle latéral (zone aberrante droite Z12).The steps for removing osteophytes in the trochlea 163 are similar to those performed for removing osteophytes 17 at the medial edge of the medial condyle (left aberrant zone Z11) and at the lateral edge of the lateral condyle (right aberrant zone Z12).
En référence à la
Les étapes de suppression d’ostéophytes dans la trochlée 163 débutent avec la recherche, dans la zone de référence R1 précédemment déterminée, de la ou des distances d’écartement de direction médio-latérale les plus grandes entre la ligne intérieure médiale 13 la une ligne intérieure latérale 14. Ainsi sont recherchés un point de référence intérieur médial P13 et un point de référence intérieur latéral P14, tel que le point de référence intérieur médial P13 correspond au point le moins médial sur la ligne intérieure médiale 13 et le point de référence intérieur latéral P14 correspond au point le moins latéral sur la ligne intérieure latérale 14.The steps for removing osteophytes in the trochlea 163 begin with the search, in the previously determined reference area R1, for the greatest medio-lateral direction spacing distance(s) between the medial interior line 13 and a lateral interior line 14. Thus, a medial interior reference point P13 and a lateral interior reference point P14 are searched for, such that the medial interior reference point P13 corresponds to the least medial point on the medial interior line 13 and the lateral interior reference point P14 corresponds to the least lateral point on the lateral interior line 14.
A partir du point de référence intérieur médial P13 et du point de référence intérieur latéral P14 sont déterminées une ligne de coupe intérieure médiale C13 passant par le point de référence intérieur médial P13 et une ligne une ligne de coupe intérieure latérale C14 passant par le point de référence intérieur latéral P14, lesquelles lignes de coupes intérieure médiale C13 et intérieure latérale C14 présentent respectivement un angle de dépouille intérieure médiale A3 et un angle de dépouille intérieure latérale A4 par rapport à l’axe central 10. Comme les lignes de coupe droite C12 ; C22 et gauche C11 ; C12, les lignes de coupe intérieure médiale C13 et intérieure latérale C14 sont géométriquement des demi-droite ayant pour origine le point de référence intérieur médial P13 et le point de référence intérieur latéral P14.From the medial inner reference point P13 and the lateral inner reference point P14 are determined a medial inner cutting line C13 passing through the medial inner reference point P13 and a lateral inner cutting line C14 passing through the lateral inner reference point P14, which medial inner cutting lines C13 and lateral inner cutting lines C14 respectively have a medial inner clearance angle A3 and a lateral inner clearance angle A4 relative to the central axis 10. Like the right cutting lines C12; C22 and left C11; C12, the medial inner cutting lines C13 and lateral inner cutting lines C14 are geometrically half-lines originating from the medial inner reference point P13 and the lateral inner reference point P14.
L’angle de dépouille intérieure médiale A3 est défini tel que la ligne de coupe intérieure médiale C13 s’incline dans une direction médiale par rapport à l’axe central 10 ; et l’angle de dépouille intérieure latérale A4 est défini tel que la ligne de coupe intérieure latérale C14 s’incline dans une direction latérale par rapport à l’axe central 10.The medial inside clearance angle A3 is defined such that the medial inside cut line C13 slopes in a medial direction relative to the central axis 10; and the lateral inside clearance angle A4 is defined such that the lateral inside cut line C14 slopes in a lateral direction relative to the central axis 10.
Les zones aberrantes Z13, Z14 représentatives d’ostéophytes 17 s’étant formés dans la trochlée 163, et qui sont supprimées, comprennent une zone aberrante intérieure médiale Z13 et à une zone aberrante intérieure latérale Z14.The aberrant zones Z13, Z14 representative of osteophytes 17 having formed in the trochlea 163, and which are deleted, comprise a medial inner aberrant zone Z13 and a lateral inner aberrant zone Z14.
La zone aberrante intérieure médiale Z13 comprend l’ensemble des points géométriques situés latéralement par rapport à la ligne de coupe intérieure médiale C13, et la zone aberrante intérieure latérale Z14 comprend l’ensemble des points géométriques situés médialement par rapport à la ligne de coupe intérieure latérale C14.The medial inner aberrant zone Z13 includes all geometric points located lateral to the medial inner section line C13, and the lateral inner aberrant zone Z14 includes all geometric points located medially to the lateral inner section line C14.
Les valeurs des angles de dépouille intérieure médiale A3 et de de dépouille intérieure médiale A4 sont toutes deux comprises entre 0° et 30°The values of the medial inner clearance angles A3 and medial inner clearance angles A4 are both between 0° and 30°.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’angle de dépouille intérieure latérale A4 est le même pour les sections de travail postérieures 151 et pour les sections de travail antérieures 152.In one embodiment of the invention, the lateral internal clearance angle A4 is the same for the rear working sections 151 and for the front working sections 152.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’angle de dépouille intérieure médiale A3 est différent entre les sections de travail postérieures 151 et les sections de travail antérieures 152.In one embodiment of the invention, the medial inner clearance angle A3 is different between the posterior working sections 151 and the anterior working sections 152.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l’invention, les angles de dépouille intérieure médiale A3 et intérieure latérale fémoral A4 sont respectivement égaux à 25 degrés et 15 degrés lorsque la section de travail 15 est une section de travail postérieure 151 ; et sont tous deux égaux à 15 degrés lorsqu’il s’agit d’une section de travail antérieure 152. Autrement dit, les angles de dépouille intérieure médiale A3 et intérieure latérale fémoral A4 prennent respectivement les mêmes valeurs que les angles de dépouille médiale A1 et latérale fémoral A2.In a preferred embodiment of the invention, the medial inner clearance angles A3 and lateral femoral inner clearance angles A4 are respectively equal to 25 degrees and 15 degrees when the working section 15 is a posterior working section 151; and are both equal to 15 degrees when it is an anterior working section 152. In other words, the medial inner clearance angles A3 and lateral femoral inner clearance angles A4 respectively take the same values as the medial A1 and lateral femoral A2 clearance angles.
Dans une première variante de réalisation de l’invention, le procédé de construction réalise dans la section de travail 15 considérée les étapes pour la suppression des ostéophytes 17 s’étant éventuellement formés sur les bords externes des condyles 161, 162 avant de procéder à la suppression de ceux s’étant éventuellement formés dans la trochlée 163.In a first variant embodiment of the invention, the construction method carries out in the working section 15 considered the steps for the removal of osteophytes 17 which may have formed on the external edges of the condyles 161, 162 before proceeding with the removal of those which may have formed in the trochlea 163.
Dans une seconde variante de réalisation de l’invention, le procédé de construction supprime cette fois les éventuels ostéophytes présents au niveau de la trochlée 163 avant ceux s’étant formés éventuellement au niveau des bords externes des condyles 161, 162. Dans cette variante de réalisation, la détermination des premier et second axes de référence X11, X12 est de fait réalisée avant l’étape de détermination dans la section de travail 15 du point de référence intérieur médial P13 et du point de référence intérieur latéral P14, et n’est donc pas réitérée comme indiqué jusqu’ici avant l’étape de détermination du point de référence droite P12 et du point de référence gauche P11.In a second variant embodiment of the invention, the construction method this time removes any osteophytes present at the trochlea 163 before those that may have formed at the external edges of the condyles 161, 162. In this variant embodiment, the determination of the first and second reference axes X11, X12 is in fact carried out before the step of determining in the working section 15 the medial internal reference point P13 and the lateral internal reference point P14, and is therefore not repeated as indicated up to now before the step of determining the right reference point P12 and the left reference point P11.
Dans une troisième variante de réalisation de l’invention, suite à la détermination des premier et second axes de référence X11, X12, le procédé exécute simultanément les étapes restantes pour la suppression d’ostéophytes au niveau des bords externes des condyles 161, 162 et de la trochlée 163.In a third variant embodiment of the invention, following the determination of the first and second reference axes X11, X12, the method simultaneously executes the remaining steps for the removal of osteophytes at the external edges of the condyles 161, 162 and the trochlea 163.
La
- de la phase de suppression des zones aberrantes Z11, Z12, Z13, Z14 ; et
- de l’étape de lissage précédemment décrite.There
- the phase of removing aberrant zones Z11, Z12, Z13, Z14; and
- from the smoothing step previously described.
La
Comme indiqué précédemment, suite à la phase de suppression d’ostéophytes, le procédé met en œuvre une étape d’obtention de variables géométriques consistant à déterminer dans les sections de travail 15 ; 25 nettoyées des variables géométriques permettant la construction de la modélisation tridimensionnelle du composant articulaire 10 ; 102.As previously indicated, following the osteophyte removal phase, the method implements a step of obtaining geometric variables consisting of determining in the cleaned working sections 15; 25 geometric variables allowing the construction of the three-dimensional modeling of the articular component 10; 102.
Dans le cas d’un fémur, les variables géométriques recherchées dans la section de travail 15 comprennent la détermination, sur le premier axe de référence X11, de l’abscisse du point le plus médial du condyle médial 161 et l’abscisse du point le plus latéral du condyle latéral 162. Ces deux abscisses permettent de déterminer une largeur médio-latérale MLD1 ; MLD2 du fémur.In the case of a femur, the geometric variables sought in the working section 15 include the determination, on the first reference axis X11, of the abscissa of the most medial point of the medial condyle 161 and the abscissa of the most lateral point of the lateral condyle 162. These two abscissas make it possible to determine a medio-lateral width MLD1; MLD2 of the femur.
Dans la section de travail 15 considérée, lorsque la phase de suppression d’ostéophytes n’est pas appliquée, la largeur médio-latérale MLD1 ; MLD2 est égale à une largeur médio-latérale MLD1 de 74 mm. Lorsqu’elle est appliquée, la largeur médio-latérale MLD1 ; MLD2 est égale à une largeur médio-latérale MLD2 de 68,5 mm. Ainsi, l’erreur de précision faite dans l’estimation de la largeur médio-latérale MLD1 ; MLD2 lorsque les ostéophytes ne sont pas supprimés est d’environ 8%. Cette erreur de précision peut éventuellement être plus importante selon les dimensions des zones aberrantes Z11, Z12, Z13, Z14. Ainsi, cet exemple démontre que conserver les zones Z11, Z12, Z13, Z14 sur la ligne de contour du fémur modélisé dans l’ensemble des sections de travail peut conduire à des erreurs plus ou moins importantes dans la détermination des variables géométriques et l’estimation des dimensions de la modélisation tridimensionnelle du composant fémoral 101.In the considered working section 15, when the osteophyte removal phase is not applied, the mediolateral width MLD1; MLD2 is equal to a mediolateral width MLD1 of 74 mm. When it is applied, the mediolateral width MLD1; MLD2 is equal to a mediolateral width MLD2 of 68.5 mm. Thus, the precision error made in the estimation of the mediolateral width MLD1; MLD2 when the osteophytes are not removed is approximately 8%. This precision error may possibly be larger depending on the dimensions of the aberrant zones Z11, Z12, Z13, Z14. Thus, this example demonstrates that keeping the zones Z11, Z12, Z13, Z14 on the contour line of the modeled femur in all the working sections can lead to more or less significant errors in the determination of the geometric variables and the estimation of the dimensions of the three-dimensional modeling of the femoral component 101.
A noter qu’en plus des variables géométriques, une modélisation tridimensionnelle d’un gabarit de coupe fémoral peut également être utilisé afin de modéliser tridimensionnellement le composant fémoral 101. Ce gabarit de coupe fémoral est modélisé au cours d’une étape supplémentaire de la phase préparatoire à partir des points remarquables 110, 111, 112, 113, 114 identifiés sur la modélisation tridimensionnelle du fémur 1, notamment les points les plus postérieurs 111, 112 et les points les plus distaux des condyles médial 161 et latéral 162.Note that in addition to the geometric variables, a three-dimensional modeling of a femoral cutting template can also be used in order to three-dimensionally model the femoral component 101. This femoral cutting template is modeled during an additional step of the preparatory phase from the remarkable points 110, 111, 112, 113, 114 identified on the three-dimensional modeling of the femur 1, in particular the most posterior points 111, 112 and the most distal points of the medial 161 and lateral 162 condyles.
Dans la pratique, le gabarit de coupe fémoral est utilisé par le chirurgien, qui l’applique à la surface osseuse du fémur, pour réaliser des coupes osseuses et définir des pans d’appui qui servent à la pose du composant fémoral 101. Le gabarit de coupe fémoral présente la même forme/la même courbure que la face interne du composant fémoral 101 qui est appliquée et maintenue sur la surface du fémur distal du patient.In practice, the femoral cutting template is used by the surgeon, who applies it to the bony surface of the femur, to make bone cuts and define support faces which are used for the placement of the femoral component 101. The femoral cutting template has the same shape/curvature as the internal face of the femoral component 101 which is applied and held on the surface of the patient's distal femur.
A noter que le premier axe de référence X11 se rapporte physiquement à une ligne de coupe de direction médio-latérale dans un plan de coupe pour laquelle toute partie osseuse de la surface articulaire située distalement par rapport à cette ligne de coupe médio-latérale est reséquée. Ainsi, le premier axe de référence X11 correspond dans la modélisation tridimensionnelle du fémur aux pans d’appui du composant fémoralNote that the first reference axis X11 physically relates to a mediolateral cutting line in a cutting plane for which any bony part of the articular surface located distal to this mediolateral cutting line is resected. Thus, the first reference axis X11 corresponds in the three-dimensional modeling of the femur to the support faces of the femoral component
La suite de la description donne davantage de précision sur les phases préparatoire et de suppression d’ostéophytes dans le cadre de la construction d’un composant tibial 102.The following description provides more details on the preparatory and osteophyte removal phases in the construction of a tibial component 102.
Lors de la phase préparatoire est déterminé à partir de la modélisation tridimensionnelle du fémur un plan de résection tibiale RP qui est distant, selon une direction proximo-distale du tibia, soit du point le plus antérieur 211 du compartiment médial 271 d’une première distance d211 donnée si le genou du patient présente une déformation du type genu varum, soit du point le plus antérieur 212 du compartiment latéral 272 d’une seconde distance d212 donnée si le genou présente une déformation du type genu valgum.During the preparatory phase, a tibial resection plane RP is determined from the three-dimensional modeling of the femur, which is distant, in a proximo-distal direction of the tibia, either from the most anterior point 211 of the medial compartment 271 by a first given distance d211 if the patient's knee has a genu varum type deformation, or from the most anterior point 212 of the lateral compartment 272 by a second given distance d212 if the knee has a genu valgum type deformation.
Dans un mode de réalisation préférence de l’invention, la première distance d211 est égale à 6 mm, et la seconde distance d212 est égale à 10 mm. Ces deux valeurs sont conformes aux pratiques des chirurgiens dans la résection de la partie proximale d’un tibia et de la pose d’un composant tibial 102.In a preferred embodiment of the invention, the first distance d211 is equal to 6 mm, and the second distance d212 is equal to 10 mm. These two values are consistent with the practices of surgeons in the resection of the proximal portion of a tibia and the placement of a tibial component 102.
Selon différents modes de réalisation de l’invention :
- le plan de résection tibiale RP est un plan horizontal, ou bien
- est un plan présentant une pente postérieure non nulle et inférieure ou égale à 15 degrés, par exemple une pente postérieure de 3 degrés ; et/ou un varus valgus non nul et inférieur ou égal à 5 degrés, par exemple un varus valgus de 3 degrés.According to different embodiments of the invention:
- the RP tibial resection plane is a horizontal plane, or
- is a plane with a non-zero posterior slope less than or equal to 15 degrees, for example a posterior slope of 3 degrees; and/or a non-zero varus valgus less than or equal to 5 degrees, for example a varus valgus of 3 degrees.
L’invention propose pour l’étape de la modélisation tridimensionnelle du tibia 2 en une pluralité de sections de travail 25 deux méthodes de sectionnement. Dans différents modes de réalisation de l’invention, l’outil de conception 3D peut proposer l’une ou l’autre de ces deux méthodes, ou alors proposer à l’utilisateur les deux.The invention proposes for the step of three-dimensional modeling of the tibia 2 in a plurality of working sections 25 two sectioning methods. In different embodiments of the invention, the 3D design tool can propose one or the other of these two methods, or propose both to the user.
En référence à la
En référence à la
Dans un mode de réalisation de l’invention, le bord médial de tubérosité tibiale antérieure 7 est déterminé par le procédé de construction lors de la phase préparatoire en déterminant :
- la hauteur de la tubérosité tibiale antérieure 7, qui est obtenue en recherchant dans la modélisation tridimensionnelle du tibia 2 son point le plus antérieur compris entre 20 mm et 50 mm sous les sulcus tibiaux,
- le point le plus antérieur de la tubérosité tibiale antérieure 7 à la hauteur précédemment déterminée, et
- le point le plus médial à l’épaisseur de la tubérosité tibiale antérieure 7.In one embodiment of the invention, the medial edge of the anterior tibial tuberosity 7 is determined by the construction method during the preparatory phase by determining:
- the height of the anterior tibial tuberosity 7, which is obtained by searching in the three-dimensional modeling of the tibia 2 for its most anterior point between 20 mm and 50 mm below the tibial sulci,
- the most anterior point of the anterior tibial tuberosity 7 at the height previously determined, and
- the most medial point to the thickness of the anterior tibial tuberosity 7.
La seconde méthode de sectionnement consiste quant à elle à sectionner la modélisation tridimesionnelle du fémur 2 en une pluralité de sections de travail 25 formées de sections 252 réparties autour d’un ou plusieurs axes de révolution AX0, AX1, AX2 de direction proximo-distale. En référence à la
Lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour la première méthode de sectionnement, selon la direction avec laquelle toutes les sections sagittales 251 sont orthogonales :
- les lignes de contour droit 22 et de contour gauche 21 peuvent correspondre soit à une ligne de contour médial et une ligne de contour latéral de la surface articulaire du tibia ; ou bien alors à une ligne de contour antérieur et une ligne de contour postérieur ; - les points de référence droit P22 et gauche P21 peuvent correspondre, dans la zone de référence R2, soit au point le moins médial de la surface médiale du tibia et au moins le moins latéral de la surface latérale ; ou bien alors au point le moins antérieur de la surface antérieure de l’os modélisé et au point le moins le moins postérieur de la surface postérieure ;
- les lignes de coupe droite C22 et gauche C21 peuvent correspondre soit à une ligne de coupe médiale et une ligne de coupe latérale ; ou bien à une ligne de coupe antérieure et une ligne de coupe postérieure ;
- et les angles de dépouille droit A6 et gauche A5 peuvent correspondre soit à des angles de dépouille médiale et latérale, soit à des angles de dépouille antérieure et postérieure ;
cela dans le but de supprimer au moins une zone aberrante droite Z22 et/ou une zone aberrante gauche Z21 qui correspondent respectivement soit à une zone aberrante médiale et une zone aberrante latérale de la surface articulaire tibiale ; ou bien alors à une zone aberrante antérieure et une zone aberrante postérieure.In the osteophyte removal phase, for the first sectioning method, according to the direction with which all sagittal sections 251 are orthogonal:
- the right contour lines 22 and left contour lines 21 may correspond either to a medial contour line and a lateral contour line of the articular surface of the tibia; or else to an anterior contour line and a posterior contour line; - the right reference points P22 and left P21 may correspond, in the reference zone R2, either to the least medial point of the medial surface of the tibia and at least the least lateral of the lateral surface; or else to the least anterior point of the anterior surface of the modeled bone and to the least posterior point of the posterior surface;
- the right C22 and left C21 cutting lines can correspond either to a medial cutting line and a lateral cutting line; or to an anterior cutting line and a posterior cutting line;
- and the right clearance angles A6 and left clearance angles A5 can correspond either to medial and lateral clearance angles or to anterior and posterior clearance angles;
this in order to remove at least one right aberrant zone Z22 and/or one left aberrant zone Z21 which correspond respectively either to a medial aberrant zone and a lateral aberrant zone of the tibial articular surface; or else to an anterior aberrant zone and a posterior aberrant zone.
Ces correspondances sont également retrouvées dans la seconde méthode de sectionnement à la condition que les sections de travail 252 considérées se propagent dans les directions particulières.These correspondences are also found in the second sectioning method provided that the working sections 252 considered propagate in the particular directions.
Un exemple schématique de section sagittale 251 orthogonale à la direction antéro-postérieure du tibia est illustré
Le premier axe de référence X21 est déterminé comme étant l’intersection entre la section de travail 25 et le plan de résection tibial RP. Dans le cas d’une section sagittale orthogonale à la direction antéro-postérieure du tibia, le premier axe de référence est confondu avec le plan de résection tibial RP. Le second axe de référence X22 est quant à lui déterminé comme étant parallèle et distant d’une distance de référence d22 du premier axe de référence X21 selon l’axe central 20. Dans le mode de réalisation préférentiel de l’invention, la distance de référence d22 est égale à 6 mm.The first reference axis X21 is determined as being the intersection between the working section 25 and the tibial resection plane RP. In the case of a sagittal section orthogonal to the anteroposterior direction of the tibia, the first reference axis coincides with the tibial resection plane RP. The second reference axis X22 is determined as being parallel and distant by a reference distance d22 from the first reference axis X21 along the central axis 20. In the preferred embodiment of the invention, the reference distance d22 is equal to 6 mm.
Les anges de dépouille droit A6 et de dépouille gauche A5 sont définis comme étant compris entre zéro degré et 30 degrés et tels que dans la section de travail 25, par rapport à l’axe central 20 :
- la ligne de coupe gauche C21 est inclinée vers la droite de l’angle de dépouille gauche, et
- la ligne de coupe droite C22 est inclinée vers la gauche de l’angle de dépouille droit A6.The right clearance angels A6 and left clearance angels A5 are defined as being between zero degrees and 30 degrees and such that in the working section 25, relative to the central axis 20:
- the left cutting line C21 is inclined to the right of the left clearance angle, and
- the straight cutting line C22 is inclined to the left of the right clearance angle A6.
Dans un premier mode de réalisation de l’invention, l’angle de dépouille droit A6 et l’angle de dépouille gauche A5 sont identiques pour chacune des sections de travail.In a first embodiment of the invention, the right clearance angle A6 and the left clearance angle A5 are identical for each of the working sections.
Dans le mode de réalisation préférentiel de l’invention, les deux angles de dépouilles A5, A6 sont égaux et nuls ; signifiant que les lignes de coupe droite C22 et gauche C21 s’étendent parallèlement à l’axe central 20.In the preferred embodiment of the invention, the two clearance angles A5, A6 are equal and zero; meaning that the right cutting lines C22 and left cutting lines C21 extend parallel to the central axis 20.
La
Une fois l’ensemble des sections de travail 25 nettoyées, des variables géométriques sont identifiées dans chacune d’entre elles pour modéliser tridimensionnellement le composant tibial 102.Once all the working sections 25 have been cleaned, geometric variables are identified in each of them to three-dimensionally model the tibial component 102.
A noter qu’en pratique, toute la partie osseuse qui est proximale au plan de résection RP est réséquée par le chirurgien. La surface osseuse du tibia présente alors au niveau du plan de résection RP un plateau tibial 270 sensiblement horizontal sur lequel va être posé le composant tibial 102.Note that in practice, the entire bony portion that is proximal to the RP resection plane is resected by the surgeon. The bony surface of the tibia then presents at the level of the RP resection plane a substantially horizontal tibial plateau 270 on which the tibial component 102 will be placed.
Claims (26)
- obtention d’un jeu d’images numériques médicales de l’élément d’articulation d’un patient ;
- construction d’une modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation (1 ; 2) à partir du jeu d’images numériques médicales associé ;
- sectionnement de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation (1 ; 2) en plusieurs sections de travail (15 ; 25) réparties dans différents plans, chaque section de travail (15 ; 25) étant définie par un ensemble de points géométriques ;
dans lequel le procédé de construction comprend une phase de suppression d’ostéophytes appliquée à chaque section de travail (15 ; 25) parmi les plusieurs sections de travail (15 ; 25) afin de construire une pluralité de sections de travail (15 ; 25) nettoyées, ladite phase de suppression d’ostéophytes comprenant les étapes suivantes :
- détermination dans la section de travail (15 ; 25) d’au moins une zone aberrante (Z11, Z12 ; Z21, Z22) représentative d’un ostéophyte (17 ; 27) ;
- construction de la section de travail (15 ; 25) nettoyée associée à la section de travail (15 ; 25), ladite section de travail (15 ; 25) nettoyée correspondant à la section de travail (15 ; 25) dans laquelle est supprimée l’au moins une zone aberrante (Z11, Z12 ; Z21, Z22) ;
et dans lequel le procédé de construction comprend une étape d’obtention de variables géométriques représentatives d’une géométrie de la modélisation tridimensionnelle de l’élément d’articulation (1 ; 2) dans les plusieurs sections de travail (15 ; 25) nettoyées ;
ledit procédé de construction comprenant ensuite une étape de construction de l’au moins un composant articulaire (101 ; 102) à partir de valeurs des variables géométriques.Method for constructing at least one joint component (101; 102), of the femoral component (101) or tibial component (102) type, for a total knee prosthesis (100), said joint component (101; 102) being shaped to be placed on a joint element of the femur or tibia type, in which said construction method comprises a preparatory phase implementing at least the following steps:
- obtaining a set of digital medical images of a patient's joint element;
- construction of a three-dimensional model of the articulation element (1; 2) from the associated set of digital medical images;
- sectioning of the three-dimensional modeling of the articulation element (1; 2) into several working sections (15; 25) distributed in different planes, each working section (15; 25) being defined by a set of geometric points;
wherein the construction method comprises an osteophyte removal phase applied to each working section (15; 25) among the plurality of working sections (15; 25) in order to construct a plurality of cleaned working sections (15; 25), said osteophyte removal phase comprising the following steps:
- determination in the working section (15; 25) of at least one aberrant zone (Z11, Z12; Z21, Z22) representative of an osteophyte (17; 27);
- construction of the cleaned working section (15; 25) associated with the working section (15; 25), said cleaned working section (15; 25) corresponding to the working section (15; 25) in which the at least one aberrant zone (Z11, Z12; Z21, Z22) is removed;
and wherein the construction method comprises a step of obtaining geometric variables representative of a geometry of the three-dimensional modeling of the articulation element (1; 2) in the several cleaned working sections (15; 25);
said construction method then comprising a step of constructing the at least one joint component (101; 102) from values of the geometric variables.
et dans lequel, lors de la phase de suppression d’ostéophytes, pour chaque section de travail (15 ; 25), sont mises en œuvre les étapes suivantes :
- détermination dans la section de travail (15 ; 25) d’une zone de référence (R1 ; R2) encadrée par un premier axe de référence (X11 ; X21) et un second axe de référence (X12 ; X22) qui sont parallèles et distants l’un de l’autre ;
- détermination dans la section de travail (15 ; 25) d’un point de référence droit (P12 ; P22) et d’un point de référence gauche (P11 ; P21), ledit point de référence droit (P12 ; P22) correspondant à un point le moins à droite sur la ligne de contour droit (12 ; 22) et contenu dans la zone de référence (R1 ; R2) et ledit point de référence gauche (P11 ; P21) correspondant à un point le moins à gauche sur la ligne de contour gauche (11 ; 21)et contenu dans la zone de référence (R1 ; R2) ;
- détermination d’une ligne de coupe droite (C12 ; C22) et d’une ligne de coupe gauche (C11 ; C21) dans la section de travail (15 ; 25), ladite ligne de coupe droite (C12 ; C22) passant par le point de référence droit (P12 ; P22) et ladite ligne de coupe gauche (C11 ; C21) passant par le point de référence gauche (P11 ; P21) ;
- détermination dans la section de travail (15 ; 25) d’au moins deux zones aberrantes (Z11, Z12 ; Z21, Z22) comprenant une zone aberrante droite (Z12 ; Z22) et une zone aberrante gauche (Z11 ; Z21), la zone aberrante droite (Z12 ; Z22) étant située à droite par rapport à la ligne de coupe droite (C12 ; C22) et la zone aberrante gauche (Z11 ; Z21) étant située à gauche par rapport à la ligne de coupe gauche (C11 ; C21).Construction method according to claim 1, in which each working section (15; 25) is delimited by an articular contour line extended to the right and left by respectively a right contour line (12; 22) and a left contour line (11; 21), the right contour line (12; 22) and the left contour line (11; 21) being arranged on either side of a central axis (10; 20) contained in said working section (15; 25),
and in which, during the osteophyte removal phase, for each working section (15; 25), the following steps are implemented:
- determination in the working section (15; 25) of a reference zone (R1; R2) framed by a first reference axis (X11; X21) and a second reference axis (X12; X22) which are parallel and distant from each other;
- determining in the working section (15; 25) a right reference point (P12; P22) and a left reference point (P11; P21), said right reference point (P12; P22) corresponding to a point least to the right on the right contour line (12; 22) and contained in the reference zone (R1; R2) and said left reference point (P11; P21) corresponding to a point least to the left on the left contour line (11; 21) and contained in the reference zone (R1; R2);
- determining a right cutting line (C12; C22) and a left cutting line (C11; C21) in the working section (15; 25), said right cutting line (C12; C22) passing through the right reference point (P12; P22) and said left cutting line (C11; C21) passing through the left reference point (P11; P21);
- determining in the working section (15; 25) at least two aberrant zones (Z11, Z12; Z21, Z22) comprising a right aberrant zone (Z12; Z22) and a left aberrant zone (Z11; Z21), the right aberrant zone (Z12; Z22) being located to the right relative to the right cutting line (C12; C22) and the left aberrant zone (Z11; Z21) being located to the left relative to the left cutting line (C11; C21).
- détermination d’une ligne intérieure médiale (13) de la trochlée (163) et d’une ligne intérieure latérale (14) de la trochlée (163), disposées de part et d’autre de l’axe central (10) ;
- détermination dans la section de travail (15) d’au moins deux zones aberrantes (Z13, Z14) comprenant une zone aberrante intérieure médiale (Z13) et une zone aberrante intérieure latérale (Z14), la zone aberrante intérieure médiale (Z13) étant située latéralement par rapport à ladite ligne intérieure médiale (13) et la zone aberrante intérieure latérale (Z14) étant située médialement par rapport à la ligne intérieure latérale (14).Construction method according to any one of claims 9 to 13, in which, during the osteophyte removal phase, for each working section (15), the following steps are implemented:
- determination of a medial interior line (13) of the trochlea (163) and a lateral interior line (14) of the trochlea (163), arranged on either side of the central axis (10);
- determining in the working section (15) at least two aberrant zones (Z13, Z14) comprising a medial inner aberrant zone (Z13) and a lateral inner aberrant zone (Z14), the medial inner aberrant zone (Z13) being located laterally with respect to said medial inner line (13) and the lateral inner aberrant zone (Z14) being located medially with respect to the lateral inner line (14).
- détermination dans la section de travail (15) d’un point de référence intérieur médial (P13) et d’un point de référence intérieur latéral (P14), ledit point de référence intérieur médial (P13) correspondant à un point le moins médial sur la ligne intérieure médiale (13) et contenu dans la zone de référence (R1), et ledit point de référence intérieur latéral (P14) correspondant à un point le moins latéral sur la ligne intérieure latérale (14) et contenu dans la zone de référence (R1) ;
- détermination d’une ligne de coupe intérieure médiale (C13) et d’une ligne de coupe intérieure latérale (C14) dans la section de travail (15), ladite ligne de coupe intérieure médiale (C13) passant par le point de référence intérieur médial (P13) et ladite ligne de coupe intérieure latérale (C14) passant par le point de référence intérieur latéral (P14).Construction method according to claim 14, wherein the determination of the medial inner aberrant zone (Z13) and the lateral inner aberrant zone (Z14) comprises for each working section (15):
- determining in the working section (15) a medial inner reference point (P13) and a lateral inner reference point (P14), said medial inner reference point (P13) corresponding to a least medial point on the medial inner line (13) and contained in the reference area (R1), and said lateral inner reference point (P14) corresponding to a least lateral point on the lateral inner line (14) and contained in the reference area (R1);
- determining a medial inner cutting line (C13) and a lateral inner cutting line (C14) in the working section (15), said medial inner cutting line (C13) passing through the medial inner reference point (P13) and said lateral inner cutting line (C14) passing through the lateral inner reference point (P14).
- des sections sagittales (251) parallèles entre elles et toutes orthogonales à une direction médio-latérale ou une direction antéro-postérieure ; ou
- des sections (252) réparties dans différents plans autour d’un ou plusieurs axes de révolution (AX0, AX1, AX2) de direction proximo-distale.A construction method according to any one of claims 19 to 24, wherein the plurality of working sections (25) are either:
- sagittal sections (251) parallel to each other and all orthogonal to a medio-lateral direction or an anteroposterior direction; or
- sections (252) distributed in different planes around one or more axes of revolution (AX0, AX1, AX2) in a proximo-distal direction.
Priority Applications (2)
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FR2213848A FR3143318A1 (en) | 2022-12-19 | 2022-12-19 | Method for constructing a joint component of a total knee prosthesis based on three-dimensional modeling in which osteophytes are removed |
PCT/FR2023/052007 WO2024134064A1 (en) | 2022-12-19 | 2023-12-14 | Method for constructing a joint component of a total knee prosthesis from a three-dimensional model in which the osteophytes have been removed |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20090151736A1 (en) * | 2007-04-17 | 2009-06-18 | Biomet Manufacturing Corp. | Method And Apparatus For Manufacturing An Implant |
US20110282473A1 (en) * | 2008-04-30 | 2011-11-17 | Otismed Corporation | System and method for image segmentation in generating computer models of a joint to undergo arthroplasty |
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WO2015089118A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-18 | Mahfouz Mohamed R | Bone reconstruction and orthopedic implants |
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2022
- 2022-12-19 FR FR2213848A patent/FR3143318A1/en active Pending
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2023
- 2023-12-14 WO PCT/FR2023/052007 patent/WO2024134064A1/en unknown
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