FR3148899A1 - Method for determining the parameters for fitting a prosthesis to a patient's joint - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur d’une articulation d’un patient, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend la mise en œuvre par des moyens de traitement de données (11) d’un serveur (1) d’étapes de : Obtention d’un modèle cinématique de ladite articulation avant pose de la prothèse, dit modèle cinématique préopératoire ;Construction d’un modèle cinématique de ladite articulation après pose de la prothèse, dit modèle cinématique postopératoire, pour des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, en modifiant ledit modèle cinématique préopératoire ;Prédiction des valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique postopératoire ;Validation ou non des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse en fonction desdites valeurs postopératoires prédites de l’ensemble de métriques fonctionnelles ;Si les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse ne sont pas validées, modification des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, mise à jour du modèle cinématique postopératoire, puis répétition des étapes (c) et (d) sur la base du modèle cinématique postopératoire mis à jour. [Fig. 2] The present invention relates to a method for determining fitting parameters of a prosthesis on a patient's joint, the method being characterized in that it comprises the implementation by data processing means (11) of a server (1) of steps of: Obtaining a kinematic model of said joint before fitting the prosthesis, called the preoperative kinematic model; Building a kinematic model of said joint after fitting the prosthesis, called the postoperative kinematic model, for current values of the fitting parameters of said prosthesis, by modifying said preoperative kinematic model; Predicting the postoperative values of a set of functional metrics of said joint based on said postoperative kinematic model; Validating or not the current values of the fitting parameters of said prosthesis based on said predicted postoperative values of the set of functional metrics; If the current values of the fitting parameters of said prosthesis are not validated, modifying the current values of the fitting parameters of said prosthesis, updating the model postoperative kinematics, then repeating steps (c) and (d) based on the updated postoperative kinematic model. [Fig. 2]
Description
DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRALGENERAL TECHNICAL FIELD
La présente invention se rapporte au domaine de la biomécanique. Plus précisément, elle concerne un procédé de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur une articulation d’un patient.The present invention relates to the field of biomechanics. More specifically, it relates to a method for determining parameters for fitting a prosthesis to a patient's joint.
ETAT DE L’ARTSTATE OF THE ART
Une prothèse articulaire est un implant interne (endoprothèse) qui remplace les surfaces défaillantes d’une articulation, dans le but de permettre entre autres un appui stable, la flexion et l'extension, et de soulager les douleurs. L’exemple le plus courant est la prothèse de genou, mais on trouve également de nombreuses prothèses de hanche, d’épaule, etc.A joint prosthesis is an internal implant (endoprosthesis) that replaces the defective surfaces of a joint, with the aim of allowing, among other things, stable support, flexion and extension, and relieving pain. The most common example is the knee prosthesis, but there are also many hip, shoulder, etc. prostheses.
La chirurgie prothétique du genou a ainsi connu une rapide évolution des pratiques, passant d’une chirurgie essentiellement osseuse à une chirurgie capable de tenir compte des parties molles périphériques afin de garantir une longévité prothétique et une bonne qualité de vie du patient. Néanmoins, plus de 20 % des patients se disent insatisfaits, principalement en raison de la persistance de douleurs et de l’incapacité à reprendre un certain nombre d’activités de la vie quotidienne.Knee prosthetic surgery has thus seen a rapid evolution in practices, moving from an essentially bone-based surgery to a surgery capable of taking into account the peripheral soft tissues in order to guarantee prosthetic longevity and a good quality of life for the patient. Nevertheless, more than 20% of patients say they are dissatisfied, mainly due to persistent pain and the inability to resume a certain number of daily life activities.
Ce taux important d’insatisfaction des patients s’explique grandement par les insuffisances de certains protocoles chirurgicaux par exemple dans la prise en compte de l’équilibrage des tensions dans les structures ligamentaires périphériques du genou et notamment des ligaments collatéraux externes et internes, ou encore dans la prise en compte de la cinématique rotulienne post-opératoire au cours de la flexion extension.This high rate of patient dissatisfaction is largely explained by the inadequacies of certain surgical protocols, for example in taking into account the balancing of tensions in the peripheral ligament structures of the knee and in particular the external and internal collateral ligaments, or in taking into account post-operative patellar kinematics during flexion extension.
Ainsi, le documentK. A. Gustke, G. J. Golladay, M. W. Roche, G. J. Jerry, L. C. Elson, C. R. Anderson, “Increased satisfaction after total knee replacement using sensor-guided technology”, Bone Joint J 2014;96-B:1333–8, October 2014montre que le taux d’insatisfaction des patients passe de 21.1% à 3.3% lorsque le chirurgien tient compte de la balance ligamentaire dans son protocole.Thus, the document K. A. Gustke, GJ Golladay, MW Roche, GJ Jerry, LC Elson, CR Anderson, “Increased satisfaction after total knee replacement using sensor-guided technology”, Bone Joint J 2014;96-B:1333–8, October 2014 shows that the rate of patient dissatisfaction goes from 21.1% to 3.3% when the surgeon takes into account ligament balance in his protocol.
Le problème est que la prise en compte des parties molles telles que les structures ligamentaires, ou par exemple dans le cas du genou de la course rotulienne, lors des interventions sur les articulations implique des considérations biomécaniques personnalisées très complexes pour garantir la précision du geste chirurgical.The problem is that taking into account soft parts such as ligamentous structures, or for example in the case of the knee the patellar race, during interventions on joints involves very complex personalized biomechanical considerations to guarantee the precision of the surgical gesture.
Pour prendre l’exemple de l’équilibrage ligamentaire, de nombreuses pistes ont été explorées pour intégrer plus facilement ces aspects dans la prise de décision thérapeutique informée :
- Certains fabricants se concentrent sur le design d’inserts en polyéthylène (notamment pour le plateau tibial prothétique) afin de maximiser la congruence entre les implants et ainsi stabiliser l’articulation. Cette approche pallie en partie et seulement indirectement les insuffisances de l’équilibrage ligamentaire.
- Des stratégies opératoires (parfois robotisées) dites « bi-uni » permettent la pose des deux côtés de l’articulation de prothèses unicompartimentales (qui normalement ne recouvrent qu’un coté – médial ou latéral du genou) afin de préserver les structures molles et par là même la stabilité de l’articulation. Ce n’est malheureusement pas toujours possible.
- La robotique peropératoire permet d’assister le chirurgien dans la mesure des espaces intra-articulaires en extension et en flexion afin d’équilibrer la tension bilatérale des ligaments collatéraux. Cette mesure ne peut cependant être faite qu’après la réalisation de la première coupe osseuse (tibiale en général) ce qui en limite les bénéfices.
- Some manufacturers focus on the design of polyethylene inserts (especially for the prosthetic tibial plateau) in order to maximize the congruence between the implants and thus stabilize the joint. This approach partially and only indirectly compensates for the inadequacies of ligament balancing.
- Surgical strategies (sometimes robotic) called "bi-uni" allow the placement of unicompartmental prostheses on both sides of the joint (which normally only cover one side - medial or lateral of the knee) in order to preserve the soft structures and therefore the stability of the joint. Unfortunately, this is not always possible.
- Intraoperative robotics can assist the surgeon in measuring the intra-articular spaces in extension and flexion in order to balance the bilateral tension of the collateral ligaments. However, this measurement can only be made after the first bone cut (usually tibial) has been made, which limits its benefits.
Les techniques existantes sont donc insuffisantes, et il reste souhaitable d’obtenir un procédé de planification chirurgicale :
- qui prenne en compte la morphologie du patient avec précision,
- qui permette de simuler fidèlement la cinématique de l’articulation du patient,
- qui propose des paramètres de pose de la prothèse guidant le chirurgien vers la meilleure option pour le patient, et
- que le chirurgien puisse utiliser le plus tôt possible au cours de l’intervention chirurgicale afin d’éviter les gestes tels que les coupes osseuses sur lesquels il n’y a pas ou peu de retour possible en cas de changement de planning.
- which takes into account the patient's morphology with precision,
- which allows the patient's joint kinematics to be faithfully simulated,
- which offers prosthesis placement parameters guiding the surgeon towards the best option for the patient, and
- that the surgeon can use as early as possible during the surgical procedure in order to avoid procedures such as bone cuts on which there is little or no way back possible in the event of a change in schedule.
L’invention vient améliorer la situation.The invention improves the situation.
La présente invention se rapporte donc selon un premier aspect un procédé de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur d’une articulation d’un patient, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend la mise en œuvre par des moyens de traitement de données d’un serveur d’étapes de :
- Obtention d’un modèle cinématique de ladite articulation avant pose de la prothèse, dit modèle cinématique préopératoire ;
- Construction d’un modèle cinématique de ladite articulation après pose de la prothèse, dit modèle cinématique postopératoire, pour des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, en modifiant ledit modèle cinématique préopératoire ;
- Prédiction des valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique postopératoire ;
- Validation ou non des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse en fonction desdites valeurs postopératoires prédites de l’ensemble de métriques fonctionnelles ;
- Si les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse ne sont pas validées, modification des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, mise à jour du modèle cinématique postopératoire, puis répétition des étapes (c) et (d) sur la base du modèle cinématique postopératoire mis à jour.
- Obtaining a kinematic model of said joint before fitting the prosthesis, called a preoperative kinematic model;
- Construction of a kinematic model of said joint after fitting of the prosthesis, called postoperative kinematic model, for current values of the fitting parameters of said prosthesis, by modifying said preoperative kinematic model;
- Prediction of postoperative values of a set of functional metrics of said joint based on said postoperative kinematic model;
- Validation or not of the current values of the fitting parameters of said prosthesis according to said predicted postoperative values of the set of functional metrics;
- If the current values of the fitting parameters of said prosthesis are not validated, modification of the current values of the fitting parameters of said prosthesis, updating of the postoperative kinematic model, then repetition of steps (c) and (d) on the basis of the updated postoperative kinematic model.
Selon des caractéristiques avantageuses et non limitatives :According to advantageous and non-limiting characteristics:
L’étape (a) comprend une sous-étape (a1) d’obtention d’au moins une image médicale tridimensionnelle de ladite articulation ; et (a2) de construction dudit modèle cinématique préopératoire à partir de ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation.Step (a) comprises a sub-step (a1) of obtaining at least one three-dimensional medical image of said joint; and (a2) of constructing said preoperative kinematic model from said three-dimensional medical image of said joint.
La sous-étape (a2) comprend l’identification des surfaces osseuses de ladite articulation dans ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation.Substep (a2) comprises identifying the bony surfaces of said joint in said three-dimensional medical image of said joint.
Ledit modèle cinématique préopératoire est construit par simulation biomécanique par éléments finis ou par simulation biomécanique géométrique à partir des formes des surfaces osseuses de ladite articulation identifiées.The said preoperative kinematic model is constructed by finite element biomechanical simulation or by geometric biomechanical simulation from the shapes of the bone surfaces of the said joint identified.
Ledit modèle cinématique préopératoire est construit par simulation biomécanique géométrique à partir des formes des surfaces osseuses de ladite articulation identifiées, l’étape (b) comprenant la modification des formes des surfaces osseuses de ladite articulation, pour les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, et construction dudit modèle cinématique postopératoire par simulation biomécanique géométrique à partir des formes modifiées des surfaces osseuses.Said preoperative kinematic model is constructed by geometric biomechanical simulation from the shapes of the bone surfaces of said identified joint, step (b) comprising the modification of the shapes of the bone surfaces of said joint, for the current values of the fitting parameters of said prosthesis, and construction of said postoperative kinematic model by geometric biomechanical simulation from the modified shapes of the bone surfaces.
L’étape (a1) comprend l’acquisition de ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation par un dispositif d’imagerie médicale.Step (a1) comprises acquiring said three-dimensional medical image of said joint by a medical imaging device.
L’étape (d) compare les valeurs postopératoires prédites de l’ensemble de métriques fonctionnelles et des valeurs cibles de l’ensemble de métriques fonctionnelles.Step (d) compares the predicted postoperative values of the functional metric set and the target values of the functional metric set.
L’étape (a) comprend une étape (a3) d’estimation des valeurs préopératoires dudit ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique préopératoire, lesdites valeurs cibles étant les valeurs préopératoires estimées.Step (a) comprises a step (a3) of estimating the preoperative values of said set of functional metrics of said joint based on said preoperative kinematic model, said target values being the estimated preoperative values.
Les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse sont validées lorsqu’elles minimisent une fonction de coût comparant les valeurs postopératoires prédites et les valeurs cibles de l’ensemble de métriques fonctionnelles, les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse étant modifiées à l’étape (e) par un algorithme de type descente de gradient sur ladite fonction de coût.The current values of the fitting parameters of said prosthesis are validated when they minimize a cost function comparing the predicted postoperative values and the target values of the set of functional metrics, the current values of the fitting parameters of said prosthesis being modified in step (e) by a gradient descent type algorithm on said cost function.
Ledit ensemble de métriques fonctionnelles définit une balance ligamentaire de ladite articulation, les métriques fonctionnelles étant en particulier des profils de variation des longueurs des ligaments de ladite articulation, dits anisométries.Said set of functional metrics defines a ligament balance of said joint, the functional metrics being in particular profiles of variation of the lengths of the ligaments of said joint, called anisometries.
Ladite fonction de coût est
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un serveur de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur une articulation d’un patient, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de traitement de données configurés pour :
- Obtenir un modèle cinématique de ladite articulation avant pose de la prothèse, dit modèle cinématique préopératoire ;
- Construire un modèle cinématique de ladite articulation après pose de la prothèse, dit modèle cinématique postopératoire, pour des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, en modifiant ledit modèle cinématique préopératoire ;
- Prédire des valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique postopératoire ;
- Valider ou non les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse en fonction desdites valeurs postopératoires prédites de l’ensemble de métriques fonctionnelles ;
- Si les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse ne sont pas validées, modifier les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, mettre à jour le modèle cinématique postopératoire, puis répéter les étapes consistant à prédire les valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation, et valider ou non les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, sur la base du modèle cinématique postopératoire mis à jour.
- Obtain a kinematic model of said joint before fitting the prosthesis, called a preoperative kinematic model;
- Construct a kinematic model of said joint after fitting of the prosthesis, called postoperative kinematic model, for current values of the fitting parameters of said prosthesis, by modifying said preoperative kinematic model;
- Predicting postoperative values of a set of functional metrics of said joint based on said postoperative kinematic model;
- Validate or not the current values of the fitting parameters of said prosthesis based on said predicted postoperative values of the set of functional metrics;
- If the current values of the pose parameters of said prosthesis are not validated, modifying the current values of the pose parameters of said prosthesis, updating the postoperative kinematic model, then repeating the steps of predicting the postoperative values of a set of functional metrics of said joint, and validating or not the current values of the pose parameters of said prosthesis, on the basis of the updated postoperative kinematic model.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne un système comprenant un serveur selon le deuxième aspect et un dispositif d’imagerie médicale, les moyens de traitement de données étant en outre configurés pour :
- Obtenir depuis ledit dispositif d’imagerie médicale au moins une image médicale tridimensionnelle de ladite articulation ;
- Construire ledit modèle cinématique préopératoire à partir de ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation.
- Obtaining from said medical imaging device at least one three-dimensional medical image of said joint;
- Construct said preoperative kinematic model from said three-dimensional medical image of said joint.
Selon un quatrième et un cinquième aspects, l’invention concerne un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon le premier aspect de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur d’une articulation d’un patient ; et un moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel est enregistré un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé selon le premier aspect de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur d’une articulation d’un patient.According to a fourth and a fifth aspect, the invention relates to a computer program product comprising code instructions for executing a method according to the first aspect of determining parameters for fitting a prosthesis on a joint of a patient; and a storage means readable by computer equipment on which is recorded a computer program product comprising code instructions for executing a method according to the first aspect of determining parameters for fitting a prosthesis on a joint of a patient.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d’un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels :Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment. This description will be given with reference to the appended drawings in which:
ArchitectureArchitecture
La présente invention concerne un procédé de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur une articulation d’un patient dans un système tel que représenté sur la
- Extension/flexion de la jambe sur la cuisse (environ 160° d’amplitude) ;
- Rotation interne/externe de la jambe sur la cuisse (environ 20° d’amplitude genou fléchi) ;
- Translation antéro-postérieure du plateau tibial (environ 10 mm d’amplitude au cours du mouvement d’extension/flexion).
- Extension/flexion of the leg on the thigh (approximately 160° range);
- Internal/external rotation of the leg on the thigh (approximately 20° range of motion with the knee bent);
- Antero-posterior translation of the tibial plateau (approximately 10 mm amplitude during the extension/flexion movement).
Dans la suite de la présente description, on prendra l’exemple du mouvement d’extension/flexion du genou, mais l’homme du métier pourra transposer l’invention à d’autres articulations et d’autres mouvements.In the remainder of this description, the example of the knee extension/flexion movement will be taken, but those skilled in the art will be able to transpose the invention to other joints and other movements.
La prothèse concernée est typiquement une prothèse totale du genou, dite PTG.The prosthesis concerned is typically a total knee prosthesis, known as TKR.
Par « paramètre de pose d’une prothèse », on entend de manière large tout paramètre numérique permettant de définir le résultat final après pose de la prothèse dans l’articulation lors une intervention chirurgicale sur ladite articulation, notamment une épaisseur, une position, un angle, un décalage, etc. Ces paramètres sont « internes », c’est-à-dire portant sur le choix et le design de la prothèse (par exemple une épaisseur, un paramètre peut même être l’identifiant d’un modèle de prothèse parmi plusieurs modèles possibles), et/ou « externes » c’est-à-dire portant uniquement sur les conditions de pose, indépendamment du design (par exemple un décalage). On parle également de « planning ».By “prosthesis fitting parameter” is meant broadly any numerical parameter that allows the final result to be defined after fitting the prosthesis in the joint during a surgical procedure on said joint, in particular a thickness, a position, an angle, an offset, etc. These parameters are “internal”, i.e. relating to the choice and design of the prosthesis (for example a thickness, a parameter can even be the identifier of a prosthesis model among several possible models), and/or “external”, i.e. relating only to the fitting conditions, independently of the design (for example an offset). This is also referred to as “planning”.
Par exemple dans le cas d’une PTG, ces paramètres de pose sont par exemple les suivants : épaisseurs des résections distale et postérieure, rotations axiales, rotations frontales en varus ou valgus, pentes postérieures, et autres offsets possibles selon les trois axes.For example, in the case of a PTG, these installation parameters are for example the following: thicknesses of the distal and posterior resections, axial rotations, frontal rotations in varus or valgus, posterior slopes, and other possible offsets according to the three axes.
Naturellement, chaque prothèse aura ses propres paramètres de pose et l’homme du métier pourra appliquer la présente invention à toute prothèse de toute articulation avec tout paramètre de pose de choix. Il est par ailleurs tout à fait possible de déterminer manuellement certains paramètres de pose, et donc de n’appliquer la présente invention qu’à certains autres paramètres.Naturally, each prosthesis will have its own fitting parameters and the person skilled in the art will be able to apply the present invention to any prosthesis of any joint with any fitting parameter of choice. It is also entirely possible to manually determine certain fitting parameters, and therefore to apply the present invention only to certain other parameters.
Le présent procédé est mis en œuvre par un serveur 1 disposant de moyens de traitement de données 11 (typiquement un processeur), et généralement de moyens de stockage de données 12 (une mémoire, par exemple un disque dur) et d’une interface 13 (par exemple un écran, un clavier, un port d’entrée, etc.).The present method is implemented by a server 1 having data processing means 11 (typically a processor), and generally data storage means 12 (a memory, for example a hard disk) and an interface 13 (for example a screen, a keyboard, an input port, etc.).
De manière préférée, est également appliqué un système d’imagerie médicale 10 permettant d’acquérir des images médicales de ladite articulation.Preferably, a medical imaging system 10 is also applied for acquiring medical images of said joint.
Ce système 10 peut être directement ou indirectement (par exemple via un réseau 20 tel qu’internet) connecté audit serveur 1 de sorte à ce que ce dernier soit capable de recevoir lesdites images médicales. L’interface 13 du serveur 1 peut en outre servir d’interface du système 10 (pour le contrôler et obtenir les images médicales acquises).This system 10 can be directly or indirectly (for example via a network 20 such as the Internet) connected to said server 1 so that the latter is capable of receiving said medical images. The interface 13 of the server 1 can further serve as an interface of the system 10 (to control it and obtain the acquired medical images).
Lesdites images médicales sont typiquement des images 3D volumétriques, le cas échéant reconstruites à partir de coupes 2D, i.e. des tomographies ou « CT-scans » (le système 10 est typiquement un scanner à rayons-X – TDM (tomodensitométrie)). A noter que l’on n’est pas limité à une technologie particulière et le système 10 pourrait être un IRM, un échographe, un scanner TEP, etc.Said medical images are typically volumetric 3D images, possibly reconstructed from 2D sections, i.e. tomograms or “CT-scans” (the system 10 is typically an X-ray scanner – CT (computed tomography)). Note that we are not limited to a particular technology and the system 10 could be an MRI, an ultrasound scanner, a PET scanner, etc.
ProcédéProcess
En référence à la
Par « modèle biomécanique d’une articulation », ou « jumeau numérique », on entend un objet multidimensionnel (en particulier bidimensionnel ou tridimensionnel et préférentiellement tridimensionnel) articulé, c’est-à-dire mobile de la même manière que l’articulation modélisée (et comprenant tout ou partie des degrés de liberté de l’articulation). Le modèle comprend optionnellement des parties déformables (correspondant notamment à la graisse, aux muscles ou aux ligaments qui peuvent être représentées par des maillages volumétriques (par exemples discrétisations par éléments finis), et des parties non-déformables (correspondant en particulier aux os) qui peuvent être représentées par des maillages 3D surfaciques.By “biomechanical model of a joint”, or “digital twin”, we mean a multidimensional object (in particular two-dimensional or three-dimensional and preferably three-dimensional) articulated, that is to say mobile in the same way as the modeled joint (and comprising all or part of the degrees of freedom of the joint). The model optionally includes deformable parts (corresponding in particular to fat, muscles or ligaments which can be represented by volumetric meshes (for example finite element discretizations), and non-deformable parts (corresponding in particular to bones) which can be represented by 3D surface meshes.
Dans le cadre de la présente invention, le modèle cinématique de ladite articulation peut être directement fourni aux moyens 11, mais alternativement il est généré.In the context of the present invention, the kinematic model of said articulation can be directly provided to the means 11, but alternatively it is generated.
L’étape (a) comprend alors une sous-étape (a1) d’obtention d’au moins une image médicale tridimensionnelle de ladite articulation ; et (a2) de construction dudit modèle cinématique préopératoire à partir de ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation.Step (a) then comprises a sub-step (a1) of obtaining at least one three-dimensional medical image of said joint; and (a2) of constructing said preoperative kinematic model from said three-dimensional medical image of said joint.
L’étape (a1) peut elle-même comprendre l’acquisition de ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation (et en particulier un ensemble d’images, préférentiellement représentant ladite articulation dans une pluralité de postures comme évoqué ci-avant) par le dispositif d’imagerie médicale 10.Step (a1) may itself comprise the acquisition of said three-dimensional medical image of said joint (and in particular a set of images, preferably representing said joint in a plurality of postures as mentioned above) by the medical imaging device 10.
L’étape (a2) peut comprendre la localisation de points et directions anatomiques remarquables (ou « landmarks », voir à nouveau la demande FR2300597 à ce sujet). Typiquement dans le cas du genou il est possible de recourir à tout ou partie des points suivants, en utilisant toute analyse morphologique de l’os connue de l’homme du métier :
- Le milieu des épines tibiales, dit centre tibia, noté « TibCenter » ;
- Le centre des deux malléoles, dit centre cheville, noté « AnkleCenter » ;
- L’extrémité antérieure de la tubérosité tibiale antérieure, notée « TTA » ;
- Les fonds des glènes tibiales gauche et droite, notés « TibGlen_L et _R »;
- Le centre hanche noté « HipCenter » ;
- Le centre de l’arche fémorale, dit centre fémur, noté « FemCenter » ;
- l’insertion interne du ligament collatéral médial sur le fémur, noté « FemMCL » ;
- Les insertions des trois fibres (antérieure, postérieure et intermédiaire) du ligament collatéral latéral sur le fémur, notées « FemLCL_A, _P et _I » ;
- L’insertion interne du ligament collatéral médial sur le tibia, noté « TibMCL » ;
- Les insertions des trois fibres (antérieure, postérieure et intermédiaire) du ligament collatéral latéral sur le tibia, notées « TibLCL_A, _P et _I » ;
- Les condyles fémoraux postérieurs du côté droit et gauche notés « LeftPostCond » et « RightPostCond ».
- The middle of the tibial spines, called the tibia center, noted “TibCenter”;
- The center of the two malleoli, called the ankle center, noted “AnkleCenter”;
- The anterior end of the anterior tibial tuberosity, denoted “TTA”;
- The bottoms of the left and right tibial glenoids, denoted “TibGlen_L and _R”;
- The hip center called “HipCenter”;
- The center of the femoral arch, called the femur center, noted “FemCenter”;
- the internal insertion of the medial collateral ligament on the femur, denoted “FemMCL”;
- The insertions of the three fibers (anterior, posterior and intermediate) of the lateral collateral ligament on the femur, denoted “FemLCL_A, _P and _I”;
- The internal insertion of the medial collateral ligament on the tibia, denoted “TibMCL”;
- The insertions of the three fibers (anterior, posterior and intermediate) of the lateral collateral ligament on the tibia, denoted “TibLCL_A, _P and _I”;
- The posterior femoral condyles on the right and left sides denoted “LeftPostCond” and “RightPostCond”.
Selon un mode de réalisation préféré, la sous-étape (a2) comprend en complément l’identification des surfaces osseuses de ladite articulation (dont les surfaces articulaires, c’est-à-dire les parties des surfaces osseuses qui sont recouvertes par le cartilage et qui viennent en contact avec un autre os pour former une articulation) dans ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation. On comprend l’intérêt de disposer de ces surfaces articulaires et osseuses, puisque c’est à leur niveau que la prothèse sera posée.According to a preferred embodiment, substep (a2) additionally comprises the identification of the bone surfaces of said joint (including the articular surfaces, i.e. the parts of the bone surfaces that are covered by cartilage and that come into contact with another bone to form a joint) in said three-dimensional medical image of said joint. The interest in having these articular and bone surfaces is understood, since it is at their level that the prosthesis will be placed.
Pour ce faire, partant d’une image médicale tridimensionnelle, on peut mettre en œuvre un procédé de segmentation et générer un maillage (constituées de facettes en particulier triangulaires) représentant la surface externe des os (dont les surfaces articulaires sont les parties accouplées). Une phase de normalisation du maillage est avantageusement mise en œuvre afin d’en éliminer les artefacts topologiques (trous ou incohérences liés aux connections entre les sommets du maillage) ou géométriques (incohérences d’orientation des normales, inversions des facettes ou croisements des arêtes du maillage).To do this, starting from a three-dimensional medical image, we can implement a segmentation process and generate a mesh (made up of facets, in particular triangular ones) representing the external surface of the bones (of which the articular surfaces are the coupled parts). A mesh normalization phase is advantageously implemented in order to eliminate topological artifacts (holes or inconsistencies linked to the connections between the vertices of the mesh) or geometric artifacts (inconsistencies in the orientation of the normals, inversions of the facets or crossings of the edges of the mesh).
On pourra utiliser pour la construction du modèle toute technique connue, et notamment utiliser la technique définie dans la demande FR2300597 dans laquelle la cinématique articulaire est réellement observée via l’utilisation d’une pluralité d’images médicales associées à une pluralité de postures. Alternativement, la cinématique peut être simulée et on va à présent décrire deux techniques possibles.Any known technique may be used to construct the model, and in particular the technique defined in application FR2300597 in which the joint kinematics are actually observed via the use of a plurality of medical images associated with a plurality of postures. Alternatively, the kinematics can be simulated and two possible techniques will now be described.
Ledit modèle cinématique préopératoire est ainsi préférentiellement construit par :
- simulation biomécanique par éléments finis ou
- simulation biomécanique géométrique à partir des formes des surfaces osseuses de ladite articulation identifiées, cette dernière état particulièrement préférée.
- biomechanical simulation by finite elements or
- geometric biomechanical simulation from the shapes of the bone surfaces of said identified joint, the latter being particularly preferred.
La simulation biomécanique par éléments finis est une méthode de référence. Elle permet de simuler un mouvement actif de l’articulation telle qu’il serait produit par une contraction consciente des muscles du membre, mais elle est complexe car elle recourt pour cela à un environnement de simulation numérique afin de mettre en présence les structures anatomiques étudiées (os, ligaments et muscles) au sein du modèle biomécanique du patient et d’y reproduire les conditions aux limites qui engendreront le mouvement.Finite element biomechanical simulation is a reference method. It allows simulating an active movement of the joint as it would be produced by a conscious contraction of the muscles of the limb, but it is complex because it uses a digital simulation environment to bring together the anatomical structures studied (bones, ligaments and muscles) within the patient's biomechanical model and to reproduce the boundary conditions that will generate the movement.
Il est ainsi possible de simuler les interactions entre structures indéformables (ou « corps rigides ») soumises à des forces produites par des contractions musculaires, et contraintes dans leur mouvement par la géométrie des surfaces articulaires du patient et par les tensions ligamentaires. Avant de démarrer la simulation, le positionnement des ligaments et tendons sur le sujet étudié est réalisé par pointage de points anatomiques (les « landmarks » évoqués avant). Un modèle de Hill (voir le document «M. Millard, T. Uchida, A. Seth and S. L. Delp, “Flexing computational muscle: modeling and simulation of musculotendon dynamics”, Journal of biomechanical engineering, 135 (2), 2013») est par exemple ensuite utilisé pour décrire les fibres musculaires permettant de produire le mouvement (quadriceps et ses antagonistes ischio-jambiers pour une flexion de la jambe) dont le parcours s’appuie sur les landmarks.It is thus possible to simulate the interactions between non-deformable structures (or "rigid bodies") subjected to forces produced by muscle contractions, and constrained in their movement by the geometry of the patient's articular surfaces and by ligament tensions. Before starting the simulation, the positioning of the ligaments and tendons on the subject studied is carried out by marking anatomical points (the "landmarks" mentioned above). A Hill model (see the document " M. Millard, T. Uchida, A. Seth and SL Delp, “Flexing computational muscle: modeling and simulation of musculotendon dynamics”, Journal of biomechanical engineering, 135 (2), 2013 ") is for example then used to describe the muscle fibers used to produce the movement (quadriceps and its hamstring antagonists for a leg flexion) whose path is based on the landmarks.
Le résultat de la simulation est avantageusement une série temporelle de matrices de transformations rigides 4x4, exprimées en coordonnées homogènes, donnant à chaque pas de temps, dans le cas d’un mouvement de de flexion/extension, la position du tibia par rapport au fémur au cours du mouvement. La flexion est simulée par exemple pour des angles fémur-tibia variant de 0° et 85° (mesurés dans le plan sagittal). En plus de ces matrices dites de « pose », l’analyse par éléments finis produit également des champs de valeurs numérique (ou champs tensoriels) permettant de quantifier l’état de contrainte interne des tissus biologiques ou des structures mécaniques (prothèse) modélisés.The result of the simulation is advantageously a time series of 4x4 rigid transformation matrices, expressed in homogeneous coordinates, giving at each time step, in the case of a flexion/extension movement, the position of the tibia relative to the femur during the movement. Flexion is simulated for example for femur-tibia angles varying from 0° to 85° (measured in the sagittal plane). In addition to these so-called “pose” matrices, finite element analysis also produces numerical value fields (or tensor fields) allowing the quantification of the internal stress state of the biological tissues or mechanical structures (prosthesis) modeled.
La simulation géométrique est une alternative astucieuse à la simulation biomécanique car elle s’affranchit des paramètres rhéologiques et des méthodes numériques complexes que cette dernière nécessite.Geometric simulation is a clever alternative to biomechanical simulation because it does away with the rheological parameters and complex numerical methods that the latter requires.
En effet l’approche géométrique considère uniquement les formes des surfaces articulaires et formule des hypothèses sur le contact entre les solides en leur point de tangence au cours du mouvement. Les calculs qui en résultent sont donc plusieurs ordres de magnitude plus rapides que ceux requis par une modélisation biomécanique (moins d’une minute au lieu de plusieurs heures), ce qui fait que l’approche géométrique est particulièrement adaptée pour une exploration interactive des paramètres de planning. De plus, cette efficacité rend le procédé compatible avec les contraintes de mise en œuvre au bloc opératoire, et de ce fait exploitable au cours d’une intervention chirurgicale.Indeed, the geometric approach only considers the shapes of the articular surfaces and formulates hypotheses on the contact between the solids at their point of tangency during the movement. The resulting calculations are therefore several orders of magnitude faster than those required by biomechanical modeling (less than a minute instead of several hours), which makes the geometric approach particularly suitable for an interactive exploration of planning parameters. In addition, this efficiency makes the process compatible with the constraints of implementation in the operating room, and therefore usable during a surgical procedure.
L’algorithme de construction du modèle cinématique par simulation biomécanique géométrique est préférentiellement divisé en deux parties : une partie de précalcul visant à définir un référentiel anatomique à partir des formes des surfaces osseuses identifiées de ladite articulation, et une partie de calcul de la cinématique, qu’on va à présent décrire pour l’exemple de la cinématique du tibia par rapport au fémur, et que l’homme du métier saura adapter à toute autre articulation.The algorithm for constructing the kinematic model by geometric biomechanical simulation is preferably divided into two parts: a pre-calculation part aimed at defining an anatomical reference from the shapes of the identified bone surfaces of said joint, and a part for calculating the kinematics, which we will now describe for the example of the kinematics of the tibia relative to the femur, and which the person skilled in the art will know how to adapt to any other joint.
PrécalculPrecalculation
1) Construction du référentiel anatomique sur le tibia noté « TibRef » à l’aide des points anatomiques identifiés sur l’os, avec :
L’opérateur ∏ projette le vecteur sur un plan dont la normale est XT. A l’issue de ce calcul, TibRef est centré sur le milieu des épines tibiales, XTpointe vers le centre cheville et définit le sens « proximal vers distal », YTpointe vers la gauche du patient et définit le sens « droite vers gauche » et ZTpoint vers l’avant du patient et définit le sens « postérieur vers antérieur ». Pour tous les référentiels décrits ici, le nommage des axes et les conventions de constructions du référentiel peuvent varier, dès lors qu’il est possible d’attacher de manière non ambiguë et reproductible un référentiel 3D à l’os modélisé.The operator ∏ projects the vector onto a plane whose normal is X T . At the end of this calculation, TibRef is centered on the middle of the tibial spines, X T points toward the ankle center and defines the “proximal to distal” direction, Y T points toward the left of the patient and defines the “right to left” direction, and Z T points toward the front of the patient and defines the “posterior to anterior” direction. For all the reference frames described here, the naming of the axes and the construction conventions of the reference frame may vary, as long as it is possible to unambiguously and reproducibly attach a 3D reference frame to the modeled bone.
2) Construction du référentiel anatomique sur le fémur noté « FemRef » à l’aide des points anatomiques identifiés sur l’os, avec, de manière similaire au tibia :
A l’issue de ce calcul, FemRef est centré sur le centre de l’arche fémorale, XFpointe vers le centre hanche et définit le sens « distal vers proximal », YFpointe vers la droite du patient et définit le sens « gauche vers droite » et ZFpoint vers l’avant du patient et définit le sens « postérieur vers antérieur ».At the end of this calculation, FemRef is centered on the center of the femoral arch, X F points to the hip center and defines the “distal to proximal” direction, Y F points to the patient's right and defines the “left to right” direction and Z F points to the front of the patient and defines the “posterior to anterior” direction.
3) Calcul du point le plus distal sur le condyle interne du fémur, noté de FemDistPt, qui est le point interne de contact entre le tibia et le fémur, genou en extension. Ce calcul se fait dans FemRef en cherchant le point de coordonnée X minimale et dont la coordonnée Y est négative (pour un genou droit) ou positive (pour un genou gauche).3) Calculation of the most distal point on the internal condyle of the femur, noted FemDistPt, which is the internal point of contact between the tibia and the femur, knee in extension. This calculation is done in FemRef by looking for the point with the minimum X coordinate and whose Y coordinate is negative (for a right knee) or positive (for a left knee).
4) Extraction du contour fermé 2D correspondant à l’intersection entre le maillage triangulaire du fémur (voir
5) Extraction du sous-contour ouvert Γ définissant la trace du point de contact du tibia sur le fémur au cours de la flexion. Ce sous-contour est défini comme la partie du contour fermé extrait à l’étape 3, qui : 1) commence au point distal FemDistPt, 2) atteint le point de coordonnée minimale selon ZF, et 3) se termine lorsque ce contour remonte au-dessus du plan ZF= 0.5) Extraction of the open subcontour Γ defining the trace of the contact point of the tibia on the femur during flexion. This subcontour is defined as the part of the closed contour extracted in step 3, which: 1) starts at the distal point FemDistPt, 2) reaches the point of minimum coordinate along Z F , and 3) ends when this contour rises above the plane Z F = 0.
6) Rectification de Γ afin d’en garantir la convexité. Le calcul de l’angle de flexion du genou repose sur l’hypothèse que Γ est convexe afin de garantir l’unicité du point de contact pour un angle de flexion donné. La convexité est corrigée en projetant tous les sommets S de Γ qui engendrent une concavité sur l’enveloppe convexe locale définie par le segment reliant le sommet qui précède S au somment qui le suit. Cette opération est réalisée itérativement jusqu’à stabilisation du contour. La
8) Chaque sommet du contour Γ est alors muni d’une normale sortante calculée par différences finies sur le contour discrétisé (voir par exemple les points B et C munis de leurs normales NB et NC sur la
Calcul de la cinématique (pose relative du tibia par rapport au fémur pour un angle de flexion donné)Calculation of kinematics (relative pose of the tibia in relation to the femur for a given flexion angle)
En référence à la
1) L’intervalle [B, C] contenant FlexPt, l’origine du référentiel FlexRef, est défini comme celui ou les angles entre l’axe « proximal vers distal » et les normales en B et C encadrent la valeur de α. La position de FlexPt peut être calculée par interpolation linéaire entre ces trois valeurs.1) The interval [B, C] containing FlexPt, the origin of the FlexRef reference frame, is defined as the one where the angles between the “proximal to distal” axis and the normals in B and C frame the value of α. The position of FlexPt can be calculated by linear interpolation between these three values.
2) Le vecteur N (« normal ») de FlexRef est l’interpolation linéaire entre les deux normales aux sommets de Γ qui l’encadrent. Le vecteur T (« tangentiel ») de FlexRef est orthogonal à N et contenu dans le plan sagittal, qui est le plan contenant également Γ. Le vecteur S (« sagittal ») de FlexRef (non visible sur la
3) L’hypothèse cinématique est alors la suivante : pour tout angle α, le fond de glène tibiale interne est en contact tangentiel en FlexPt avec le contour Γ.3) The kinematic hypothesis is then as follows: for any angle α, the internal tibial glenoid bottom is in tangential contact in FlexPt with the contour Γ.
4) Le tibia est alors muni d’un référentiel FlexRef qui lui est propre, centré sur le fond de la glène tibiale interne, et dont les axes sont orientés de manière cohérente avec ceux de son homologue fémoral (en vertu de l’hypothèse cinématique précédente).4) The tibia is then provided with its own FlexRef reference frame, centered on the bottom of the internal tibial glenoid, and whose axes are oriented in a manner consistent with those of its femoral counterpart (by virtue of the previous kinematic hypothesis).
5) Enfin la matrice qui positionne le tibia par rapport au fémur en flexion de α degrés est calculée comme le produit matriciel suivant :5) Finally the matrix which positions the tibia relative to the femur in flexion of α degrees is calculated as the following matrix product:
MTibFem= PFemRefWX PFlexRefFemRefX PTibRefFlexRefX PWTibRef, où MTibFemest la matrice de déplacement qui positionne le tibia par rapport au fémur dans le repère monde noté « W » ; PFemRefWest une matrice de passage qui convertit les coordonnées du référentiel anatomique FemRef vers le référentiel monde W ; PFlexRefFemRefest la seule des quatre matrices de passage qui dépend de α et elle permet de passer du référentiel glissant FlexRef vers le référentiel anatomique FemRef ; PTibRefFlexRefest la matrice de passage fixe qui passe du référentiel anatomique TibRef vers le référentiel tibial fixe FlexRef qui, au cours du mouvement, est superposé avec son homologue mobile sur le fémur ; enfin PWTibRefest la matrice de passage qui convertit les coordonnées anatomiques du patient, exprimées dans le référentiel monde W, vers le référentiel anatomique TibRef. Les quatre matrices de passage peuvent être calculées aisément à partir des points et vecteurs définis plus haut.M TibFem = P FemRefW XP FlexRefFemRef XP TibRefFlexRef XP WTibRef , where M TibFem is the displacement matrix that positions the tibia relative to the femur in the world reference frame denoted “W”; P FemRefW is a transition matrix that converts the coordinates of the anatomical reference frame FemRef to the world reference frame W; P FlexRefFemRef is the only one of the four transition matrices that depends on α and it allows to pass from the sliding reference frame FlexRef to the anatomical reference frame FemRef; P TibRefFlexRef is the fixed transition matrix that passes from the anatomical reference frame TibRef to the fixed tibial reference frame FlexRef which, during the movement, is superimposed with its mobile counterpart on the femur; finally P WTibRef is the transition matrix that converts the anatomical coordinates of the patient, expressed in the world reference frame W, to the anatomical reference frame TibRef. The four passage matrices can be easily calculated from the points and vectors defined above.
6) La matrice de positionnement MTibFemainsi obtenue pour chaque angle de flexion α peut alors être utilisée pour positionner les insertions tibiales au cours du mouvement et calculer les valeurs de tout ensemble de métriques fonctionnelles telles que les variations de longueurs des ligaments collatéraux (anisométries), ou bien les contraintes au sein de ces ligaments (calculées par le biais d’un modèle par éléments finis couplé au modèle géométrique, par exemple).6) The positioning matrix M TibFem thus obtained for each flexion angle α can then be used to position the tibial insertions during the movement and calculate the values of any set of functional metrics such as the variations in the lengths of the collateral ligaments (anisometries), or the constraints within these ligaments (calculated by means of a finite element model coupled to the geometric model, for example).
En effet, l’étape (a) comprend préférentiellement dans une sous-étape (a3) l’estimation des valeurs préopératoires (i.e. en l’état, avant la pose de la prothèse) d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique préopératoire.Indeed, step (a) preferably includes in a sub-step (a3) the estimation of the preoperative values (i.e. as is, before fitting the prosthesis) of a set of functional metrics of said joint based on said preoperative kinematic model.
Par ensemble de métriques fonctionnelles, on entend un groupe d’une ou plusieurs métriques biomécaniques (l’ensemble peut contenir une seule métrique fonctionnelle, bien que ce soit généralement une pluralité) décrivant fonctionnellement un aspect de l’articulation.A functional metric set is a group of one or more biomechanical metrics (the set may contain a single functional metric, although it is usually a plurality) that functionally describe an aspect of the joint.
Certaines métriques fonctionnelles sont dites « morphologiques » en ce qu’elles permettent de caractériser la forme d’un os avant et après pose de prothèse afin de quantifier l’écart géométrique entre les surfaces articulaires natives (preopératoires) et prothétiques (postopératoires). Les métriques morphologiques peuvent ainsi considérer des écarts en distance entre les deux surfaces ou bien des écarts en volume par comparaison du volume de l’os enlevé avec le volume de prothèse qui lui a été substitué. On comprend qu’il s’agit bien de métriques fonctionnelles car la morphologie des articulations contraint leur fonction.Some functional metrics are called "morphological" in that they allow the shape of a bone to be characterized before and after prosthesis placement in order to quantify the geometric gap between the native (preoperative) and prosthetic (postoperative) articular surfaces. Morphological metrics can thus consider differences in distance between the two surfaces or differences in volume by comparing the volume of the bone removed with the volume of the prosthesis that was substituted for it. It is understood that these are indeed functional metrics because the morphology of the joints constrains their function.
Selon un mode de réalisation préféré, en particulier dans le cas du genou, ledit ensemble de métriques fonctionnelles définit une balance ligamentaire de ladite articulation, l’ensemble de métriques fonctionnelles étant en particulier l’ensemble des profils de variation des longueurs des ligaments de ladite articulation, dits anisométries. La balance ligamentaire représente en effet « l’équilibre » dans la tension bilatérale des ligaments, et doit être le moins perturbée possible par la pose de la prothèse.According to a preferred embodiment, in particular in the case of the knee, said set of functional metrics defines a ligament balance of said joint, the set of functional metrics being in particular the set of variation profiles of the lengths of the ligaments of said joint, called anisometries. The ligament balance in fact represents the “balance” in the bilateral tension of the ligaments, and must be disturbed as little as possible by the fitting of the prosthesis.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit ensemble de métriques fonctionnelles définit des trajectoires de l’articulation telles que la course rotulienne, et ledit ensemble est alors les valeurs des 6 degrés de liberté (3 rotations d’Euler et 3 translations) à tout moment du mouvement. Une autre façon de définir ces poses successives est de choisir 3 points (non alignés) à la surface du modèle osseux (triangulaire) et comparer à tout instant la position de ces 3 points sur l’os « cible » avec la position de ces mêmes 3 points sur l’os dont la trajectoire est en cours d’optimisation. Une troisième façon consiste à ne pas se restreindre à 3 points mais à considérer au contraire l’ensemble des points du maillage comme des points de référence. L’optimisation de la trajectoire consistera alors à trouver la pose de la prothèse permettant de s’approcher au mieux, à chaque instant des positions de tous les points du maillage cible à l’instant considéré.According to a preferred embodiment, said set of functional metrics defines trajectories of the joint such as the patellar stroke, and said set is then the values of the 6 degrees of freedom (3 Euler rotations and 3 translations) at any time of the movement. Another way to define these successive poses is to choose 3 points (non-aligned) on the surface of the bone model (triangular) and compare at any time the position of these 3 points on the “target” bone with the position of these same 3 points on the bone whose trajectory is being optimized. A third way consists of not restricting oneself to 3 points but on the contrary considering all the points of the mesh as reference points. The optimization of the trajectory will then consist of finding the pose of the prosthesis allowing to approach as best as possible, at each moment, the positions of all the points of the target mesh at the moment considered.
On pourra choisir d’autres ensembles de métriques fonctionnelles, notamment en fonction des risques et objectifs de la pose de la prothèse. On pourra même choisir plusieurs ensembles de métriques fonctionnelles et les combiner, par exemple à la mesure à chaque instant du taux d’élongation de fibres ligamentaire, ou bien la mesure à chaque instant des contraintes internes au sein de tissus dont on souhaite limiter l’exposition à des efforts internes trop importants. De manière générale : toute grandeur reflétant un degré d’adéquation ou d’inadéquation entre l’état courant du modèle et un objectif fonctionnel peut être utilisée. Les mesures d’inadéquation devront alors être minimisées tandis qu’on maximisera les mesures d’adéquation.Other sets of functional metrics can be chosen, in particular depending on the risks and objectives of the prosthesis fitting. Several sets of functional metrics can even be chosen and combined, for example with the measurement at each instant of the rate of elongation of ligament fibres, or the measurement at each instant of internal constraints within tissues whose exposure to excessive internal forces is to be limited. In general: any quantity reflecting a degree of adequacy or inadequacy between the current state of the model and a functional objective can be used. The inadequacy measures should then be minimised while the adequacy measures will be maximise.
Dans tous les cas, les valeurs préopératoires de métriques fonctionnelles peuvent être facilement lues sur le modèle préopératoire, et sont préférentiellement utilisées comme valeurs « cibles », i.e. valeurs à approcher au maximum dans l’état postopératoire (ce qui témoignerait d’une absence de perturbation excessive des tissus mous environnants du genou entre l’avant et l’après chirurgie). Alternativement, on peut souhaiter améliorer une situation existante (si par exemple l’articulation présente une pathologie) via la pose de la prothèse, et donc on a des valeurs calculées à partir des valeurs préopératoires, mais différentes de ces dernières, voire avoir des valeurs cibles prédéterminées et éviter cette étape d’estimation de valeurs préopératoires. On peut encore alternativement les mesurer sur le patient au moyen d’ancillaires ou d’appareillages de suivi 3D.In all cases, the preoperative values of functional metrics can be easily read on the preoperative model, and are preferentially used as "target" values, i.e. values to be approached as closely as possible in the postoperative state (which would indicate an absence of excessive disturbance of the surrounding soft tissues of the knee between before and after surgery). Alternatively, one may wish to improve an existing situation (if for example the joint presents a pathology) via the fitting of the prosthesis, and therefore one has values calculated from the preoperative values, but different from the latter, or even have predetermined target values and avoid this step of estimating preoperative values. Alternatively, they can still be measured on the patient using ancillaries or 3D tracking devices.
Prédiction postopératoirePostoperative prediction
L’idée à la base de la présente invention est, au lieu de tenter de déterminer directement des valeurs optimales des paramètres de pose de la prothèse, ce qui s’avère en pratique impossible, de procéder par itérations et de converger vers ces valeurs optimales (au sein d’un ensemble cliniquement admissible de valeurs).The idea behind the present invention is, instead of trying to directly determine optimal values of the prosthesis fitting parameters, which proves impossible in practice, to proceed by iterations and to converge towards these optimal values (within a clinically admissible set of values).
A ce titre, dans une étape (b), les moyens 11 construisent un modèle cinématique de ladite articulation après pose de la prothèse, dit modèle cinématique postopératoire, pour des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, en modifiant ledit modèle cinématique préopératoire. Pour reformuler, on va simuler la pose de la prothèse grâce audit modèle cinématique préopératoire. Pour ce faire, on peut simplement mettre en œuvre une substitution d’une partie de la surface osseuse du modèle préopératoire par un volume représentant la prothèse, de façon déterminée par lesdits paramètres de pose, comme l’on voit par exemple sur la
L’étape (b) peut ainsi passer par une nouvelle modélisation biomécanique traditionnelle, par exemple par éléments finis, ou bien, avantageusement, recourir à la modélisation géométrique dont les principes ont été décrits plus haut et qui se transpose immédiatement à l’état post-opératoire, en remplaçant tout simplement les surfaces articulaires préopératoires du patient par les surfaces articulaires prothétiques. Pour reformuler, on détermine des surfaces osseuses « modifiées » de ladite articulation pour les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, correspondant aux surfaces osseuses équipées de la prothèse. Ledit modèle cinématique postopératoire est alors construit par nouvelles simulation biomécanique géométrique à partir des formes des surfaces osseuses modifiées. On comprend qu’il y a construction d’un nouveau modèle cinématique complet (en réutilisant éventuellement tout ou partie des précalculs des déplacements relatifs entre les entités osseuses, tissulaires et/ou prothétiques modélisées), mais dans la mesure où la simulation biomécanique géométrique est très rapide, il n’y a aucun problème à la répéter complètement sur la base des surfaces osseuses modifiées.Step (b) can thus involve a new traditional biomechanical modeling, for example by finite elements, or, advantageously, use geometric modeling whose principles have been described above and which is immediately transposed to the post-operative state, by simply replacing the patient's pre-operative articular surfaces with the prosthetic articular surfaces. To reformulate, "modified" bone surfaces of said joint are determined for the current values of the fitting parameters of said prosthesis, corresponding to the bone surfaces equipped with the prosthesis. Said post-operative kinematic model is then constructed by new geometric biomechanical simulation from the shapes of the modified bone surfaces. It is understood that a new complete kinematic model is constructed (possibly reusing all or part of the precalculations of the relative displacements between the modeled bone, tissue and/or prosthetic entities), but since the geometric biomechanical simulation is very fast, there is no problem in repeating it completely on the basis of the modified bone surfaces.
Ensuite, dans une étape (c), on vient prédire des valeurs postopératoires dudit ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique postopératoire. Cette étape est typiquement mise en œuvre de la même façon que l’éventuelle étape (a3) d’estimation des valeurs préopératoires dudit ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique préopératoire, la différence est qu’on travaille sur le modèle modifié qui inclut la prothèse.Then, in a step (c), we predict postoperative values of said set of functional metrics of said joint based on said postoperative kinematic model. This step is typically implemented in the same way as the possible step (a3) of estimating the preoperative values of said set of functional metrics of said joint based on said preoperative kinematic model, the difference being that we work on the modified model which includes the prosthesis.
On désigne cette étape comme une prédiction puisque le modèle cinématique postopératoire reste théorique, même si des techniques dites de validation et de vérification permettent aux modèles employés d’être étalonnés et certifiés afin de garantir une grande fiabilité dans la représentation des structures modélisées.This step is referred to as a prediction since the postoperative kinematic model remains theoretical, even if so-called validation and verification techniques allow the models used to be calibrated and certified in order to guarantee high reliability in the representation of the modeled structures.
Ensuite, dans une étape (d), les moyens 11 valident ou non les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse en fonction desdites valeurs postopératoires prédite de l’ensemble de métriques fonctionnelles. L’idée est que les valeurs courantes des paramètres de pose sont acceptables si les valeurs postopératoires des métriques sont elles-mêmes acceptables.Then, in a step (d), the means 11 validate or not the current values of the fitting parameters of said prosthesis according to said predicted postoperative values of the set of functional metrics. The idea is that the current values of the fitting parameters are acceptable if the postoperative values of the metrics are themselves acceptable.
Typiquement, l’étape (d) compare les valeurs postopératoires prédites de l’ensemble de métriques fonctionnelles et les valeurs cibles, en particulier lesdites valeurs préopératoires ou des valeurs prédéfinies.Typically, step (d) compares the predicted postoperative values of the functional metric set and the target values, in particular said preoperative values or predefined values.
On peut recourir pour cette mesure d’écart entre les valeurs courantes et les valeurs cibles à tout critère mathématiquement pertinent, par exemple un taux d’erreur, une distance quadratique maximale, etc. On verra plus loin un mode de réalisation préféré.For this measurement of the deviation between the current values and the target values, any mathematically relevant criterion can be used, for example an error rate, a maximum quadratic distance, etc. A preferred embodiment will be seen later.
Si les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse sont validées (par exemple parce que les valeurs postopératoires prédites de l’ensemble de métriques fonctionnelles sont suffisamment proches des valeurs cibles), alors le procédé peut s’arrêter. Le procédé peut par exemple comprendre une étape (f) d’utilisation des valeurs validées des paramètres de pose, dans une application médicale (par exemple une navigation chirurgicale passive ou bien une réalisation du geste chirurgical robotisée). L’étape (f) peut comprendre par exemple l’affichage desdites valeurs courantes validées sur l’interface 13, à destination du chirurgien, qui sait alors qu’il peut les appliquer, et/ou l’envoi des paramètres à des moyens de génération de la prothèse (par exemple une imprimante 3D, un équipement d’usinage, etc.) sur la base des paramètres.If the current values of the fitting parameters of said prosthesis are validated (for example because the predicted postoperative values of the set of functional metrics are sufficiently close to the target values), then the method can stop. The method can for example comprise a step (f) of using the validated values of the fitting parameters, in a medical application (for example passive surgical navigation or robotic performance of the surgical procedure). Step (f) can comprise for example the display of said validated current values on the interface 13, intended for the surgeon, who then knows that he can apply them, and/or the sending of the parameters to means of generating the prosthesis (for example a 3D printer, machining equipment, etc.) on the basis of the parameters.
L’étape (f) peut également comprendre la pose effective de la prothèse sur le patient, lors d’une opération chirurgicale.Step (f) may also include the actual placement of the prosthesis on the patient, during a surgical operation.
Dans le cas contraire, si les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse ne sont pas validées, le procédé comprend une étape (e) de modification des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse (le cas échéant avec possibilité de verrouillage de certains paramètres, soit parce que leur valeur courante est celle qui est souhaitable, soit parce qu’on ne souhaite pas que l’algorithme propose des valeurs en dehors d’un domaine de valeurs acceptables prédéterminées), de mise à jour du modèle cinématique postopératoire, puis de répétition des étapes (c) et (d) sur la base du modèle cinématique postopératoire mis à jour.Otherwise, if the current values of the fitting parameters of said prosthesis are not validated, the method comprises a step (e) of modifying the current values of the fitting parameters of said prosthesis (where appropriate with the possibility of locking certain parameters, either because their current value is the one that is desirable, or because it is not desired for the algorithm to propose values outside a range of predetermined acceptable values), of updating the postoperative kinematic model, then of repeating steps (c) and (d) on the basis of the updated postoperative kinematic model.
En d’autres termes, on recommence l’étape (b) non pas sur la base du modèle préopératoire, mais sur la base du modèle postopératoire « non validé », sur la base de nouveau paramètres, et on répète les étapes (c) et (d), et ce jusqu’à trouver des valeurs des paramètres de pose qui soient validés (et mettre en œuvre l’étape (f)).In other words, step (b) is repeated not on the basis of the preoperative model, but on the basis of the “unvalidated” postoperative model, on the basis of new parameters, and steps (c) and (d) are repeated until values of the pose parameters are found which are validated (and step (f) is implemented).
Pour atteindre des paramètres de pose « optimaux », un peut mettre en œuvre tout algorithme d’optimisation connu : descentes de gradient, méthodes stochastiques, algorithmes génétiques, etc. On pourrait même, de manière naïve, tester aléatoirement de nouvelles valeurs des paramètres de pose.To achieve “optimal” pose parameters, one can implement any known optimization algorithm: gradient descent, stochastic methods, genetic algorithms, etc. One could even, naively, randomly test new values of the pose parameters.
Selon un mode particulièrement préféré, les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse sont validées lorsqu’elles minimisent une fonction de coût comparant les valeurs postopératoires prédites et les valeurs cibles de l’ensemble de métriques fonctionnelles.According to a particularly preferred embodiment, the current values of the fitting parameters of said prosthesis are validated when they minimize a cost function comparing the predicted postoperative values and the target values of the set of functional metrics.
Cela permet que les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse puissent être modifiées à l’étape (e) par un algorithme de descente de gradient sur ladite fonction de coût, ce qui garantit un comportement convergent.This allows that the current values of the pose parameters of said prosthesis can be modified in step (e) by a gradient descent algorithm on said cost function, which guarantees convergent behavior.
Par exemple, dans le cas où ledit ensemble de métriques fonctionnelles définit une balance ligamentaire, ladite fonction de coût est avantageusement la somme sur tous les ligaments de ladite articulation des écarts quadratiques entre les valeurs postopératoires prédites et les valeurs cibles des anisométries, et en particulier, dans le cas du genou, conformément à la formule :
A noter que dans l’exemple de mise en œuvre donné ici, pour arriver à quatre ligaments collatéraux du genou, en pratique le ligament collatéral latéral (LCL) est représenté par une unique fibre, tandis que le ligament collatéral médial (MCL) est divisé en trois fibres, antérieure (aMCL), intermédiaire (iMCL) et postérieure (pMCL), qui présentent des tendances anisométriques distinctes.Note that in the implementation example given here, to arrive at four collateral ligaments of the knee, in practice the lateral collateral ligament (LCL) is represented by a single fiber, while the medial collateral ligament (MCL) is divided into three fibers, anterior (aMCL), intermediate (iMCL) and posterior (pMCL), which present distinct anisometric tendencies.
Alternativement, dans le cas où ledit ensemble de métriques fonctionnelles définit la cinématique rotulienne, ladite fonction de coût peut être la somme quadratique des écarts entre les valeurs des degrés de liberté (translations et rotations spatiales) postopératoires prédites et les valeurs cibles de ces degrés de liberté. Une autre formulation possible pourrait reposer sur le calcul d’une distance de Hausdorff (symétrique ou non) entre un modèle surfacique 3D de la rotule dans sa pose postopératoire prédite et le même modèle dans la pose postopératoire cible.Alternatively, in the case where said set of functional metrics defines the patellar kinematics, said cost function can be the quadratic sum of the deviations between the predicted postoperative degrees of freedom (spatial translations and rotations) and the target values of these degrees of freedom. Another possible formulation could be based on the calculation of a Hausdorff distance (symmetric or not) between a 3D surface model of the patella in its predicted postoperative pose and the same model in the target postoperative pose.
RésultatsResults
Les figures 5a à 5d démontrent l’efficacité du présent procédé sur un exemple de pose de PTG. La comparaison qualitative consiste à valider les tendances d’allongement ou de raccourcissement des quatre fibres des ligaments collatéraux susmentionnées (LCL, aMCL, iMCL et pMCL) afin de valider que le modèle prédit une tendance cohérente.Figures 5a–5d demonstrate the effectiveness of the present method on an example of PTG placement. The qualitative comparison consists of validating the lengthening or shortening trends of the four aforementioned collateral ligament fibers (LCL, aMCL, iMCL, and pMCL) in order to validate that the model predicts a consistent trend.
La
Les résultats des deux modèles de sont pas identiques mais montrent exactement les mêmes tendances d’allongement ou de raccourcissement.The results of the two models are not identical but show exactly the same trends of lengthening or shortening.
Sur la base du modèle cinématique préopératoire construit par simulation biomécanique géométrique (celui de la
Conformément à l’étape (e), les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse sont optimisées, le modèle cinématique postopératoire est mis à jour, et les étapes (c) et (d) sont répétées sur la base du modèle cinématique postopératoire mis à jour.According to step (e), the current values of the fitting parameters of said prosthesis are optimized, the postoperative kinematic model is updated, and steps (c) and (d) are repeated on the basis of the updated postoperative kinematic model.
Après quelques itérations, on voit clairement une évolution des tendances anisométriques qui, à l’issue de l’optimisation sont très proches des anisométries naturelles du genou, voir la
En matière de performances, les précalculs nécessaires à la construction des modèles cinématiques pré et postopératoires prennent environ 2 secondes. La cinématique du genou préopératoire ou postopératoire peut ensuite être simulée en 1.5 millisecondes. Une optimisation par descente de gradient de 2000 itérations aboutit à des valeurs optimales des paramètres de pose où l’écart moyen sur la position des insertions tibiales sur l’ensemble du mouvement de flexion extension de 2.51 mm comme expliqué avant). Avec un modèle biomécanique géométrique ce calcul nécessite l’évaluation des anisométries pour environ 20000 ensembles de valeurs courantes des paramètres de pose (afin de calculer à chaque pas le gradient par différences finies) mais prend seulement 30 secondes.In terms of performance, the pre-calculations required to build the pre- and post-operative kinematic models take about 2 seconds. The pre- or post-operative knee kinematics can then be simulated in 1.5 milliseconds. A gradient descent optimization of 2000 iterations results in optimal values of the pose parameters where the average deviation on the position of the tibial insertions over the entire flexion-extension movement is 2.51 mm as explained before). With a geometric biomechanical model this calculation requires the evaluation of the anisometries for about 20,000 sets of current values of the pose parameters (in order to calculate the gradient by finite differences at each step) but takes only 30 seconds.
ServeurServer
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne le serveur 1 pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect.According to a second aspect, the invention relates to the server 1 for implementing the method according to the first aspect.
Ainsi, ce serveur 1 comprend comme expliqué au moins des moyens de traitement de données 11 et une mémoire 12. Le serveur peut en outre comprend une interface 13 telle qu’un écran. Il s’agit typiquement d’un serveur de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur d’une articulation d’un patient.Thus, this server 1 comprises, as explained, at least data processing means 11 and a memory 12. The server may further comprise an interface 13 such as a screen. This is typically a server for determining parameters for fitting a prosthesis to a patient's joint.
Les moyens de traitement de données 11 sont configurés pour mettre en œuvre des étapes consistant à :
- Obtenir un modèle cinématique de ladite articulation avant pose de la prothèse, dit modèle cinématique préopératoire ;
- Construire un modèle cinématique de ladite articulation après pose de la prothèse, dit modèle cinématique postopératoire, pour des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, en modifiant ledit modèle cinématique préopératoire ;
- Prédire des valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique postopératoire ;
- Valider ou non les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse en fonction desdites valeurs postopératoires prédites de l’ensemble de métriques fonctionnelles ;
- Si les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse ne sont pas validées, modifier les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, mettre à jour le modèle cinématique postopératoire, puis répéter les étapes consistant à mettre à jour le modèle cinématique postopératoire, puis répéter les étapes consistant à prédire les valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation, et valider ou non les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, sur la base du modèle cinématique postopératoire mis à jour
- Obtain a kinematic model of said joint before fitting the prosthesis, called a preoperative kinematic model;
- Construct a kinematic model of said joint after fitting of the prosthesis, called postoperative kinematic model, for current values of the fitting parameters of said prosthesis, by modifying said preoperative kinematic model;
- Predicting postoperative values of a set of functional metrics of said joint based on said postoperative kinematic model;
- Validate or not the current values of the fitting parameters of said prosthesis based on said predicted postoperative values of the set of functional metrics;
- If the current values of the pose parameters of said prosthesis are not validated, modifying the current values of the pose parameters of said prosthesis, updating the postoperative kinematic model, then repeating the steps of updating the postoperative kinematic model, then repeating the steps of predicting the postoperative values of a set of functional metrics of said joint, and validating or not the current values of the pose parameters of said prosthesis, on the basis of the updated postoperative kinematic model
Selon un troisième aspect, l’invention propose un système comprenant ledit serveur 1, ainsi qu’un dispositif d’imagerie médicale 10 connecté (via le réseau 20).According to a third aspect, the invention proposes a system comprising said server 1, as well as a connected medical imaging device 10 (via the network 20).
Les moyens de traitement de données 11 sont alors en outre configurés pour :
- Obtenir depuis ledit dispositif d’imagerie médicale 10 au moins une image médicale tridimensionnelle de ladite articulation ;
- Construire ledit modèle cinématique préopératoire à partir de ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation.
- Obtain from said medical imaging device 10 at least one three-dimensional medical image of said joint;
- Construct said preoperative kinematic model from said three-dimensional medical image of said joint.
Les moyens de traitement de données 11 peuvent par ailleurs être configurés pour :
- Estimer des valeurs préopératoires dudit ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique préopératoire ; ou encore
- utiliser les valeurs des paramètres de pose validées, par exemple pour fabriquer la prothèse par impression 3D.
- Estimate preoperative values of said set of functional metrics of said joint based on said preoperative kinematic model; or
- use the validated pose parameter values, for example to manufacture the prosthesis by 3D printing.
Produit programme d’ordinateurComputer program product
Selon un quatrième et un cinquième aspect, l’invention concerne un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution (sur les moyens de traitement de donnés 11 du serveur 1) d’un procédé selon le premier aspect de détermination de paramètres de pose d’une prothèse sur d’une articulation d’un patient, ainsi que des moyens de stockage lisibles par un équipement informatique (par exemple les moyens de stockage de données 12 du serveur 1) sur lequel on trouve ce produit programme d’ordinateur.According to a fourth and a fifth aspect, the invention relates to a computer program product comprising code instructions for the execution (on the data processing means 11 of the server 1) of a method according to the first aspect of determining parameters for fitting a prosthesis to a patient's joint, as well as storage means readable by computer equipment (for example the data storage means 12 of the server 1) on which this computer program product is found.
Claims (15)
- Obtention d’un modèle cinématique de ladite articulation avant pose de la prothèse, dit modèle cinématique préopératoire ;
- Construction d’un modèle cinématique de ladite articulation après pose de la prothèse, dit modèle cinématique postopératoire, pour des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, en modifiant ledit modèle cinématique préopératoire ;
- Prédiction des valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique postopératoire ;
- Validation ou non des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse en fonction desdites valeurs postopératoires prédite de l’ensemble de métriques fonctionnelles ;
- Si les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse ne sont pas validées, modification des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, mise à jour du modèle cinématique postopératoire, puis répétition des étapes (c) et (d) sur la base du modèle cinématique postopératoire mis à jour.
- Obtaining a kinematic model of said joint before fitting the prosthesis, called a preoperative kinematic model;
- Construction of a kinematic model of said joint after fitting of the prosthesis, called postoperative kinematic model, for current values of the fitting parameters of said prosthesis, by modifying said preoperative kinematic model;
- Prediction of postoperative values of a set of functional metrics of said joint based on said postoperative kinematic model;
- Validation or not of the current values of the fitting parameters of said prosthesis according to said predicted postoperative values of the set of functional metrics;
- If the current values of the fitting parameters of said prosthesis are not validated, modification of the current values of the fitting parameters of said prosthesis, updating of the postoperative kinematic model, then repetition of steps (c) and (d) on the basis of the updated postoperative kinematic model.
- Obtenir un modèle cinématique de ladite articulation avant pose de la prothèse, dit modèle cinématique préopératoire ;
- Construire un modèle cinématique de ladite articulation après pose de la prothèse, dit modèle cinématique postopératoire, pour des valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, en modifiant ledit modèle cinématique préopératoire ;
- Prédire des valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation en fonction dudit modèle cinématique postopératoire ;
- Valider ou non les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse en fonction desdites valeurs postopératoires prédites de l’ensemble de métriques fonctionnelles ;
- Si les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse ne sont pas validées, modifier les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, mettre à jour le modèle cinématique postopératoire, puis répéter les étapes consistant à prédire les valeurs postopératoires d’un ensemble de métriques fonctionnelles de ladite articulation, et valider ou non les valeurs courantes des paramètres de pose de ladite prothèse, sur la base du modèle cinématique postopératoire mis à jour.
- Obtain a kinematic model of said joint before fitting the prosthesis, called a preoperative kinematic model;
- Construct a kinematic model of said joint after fitting the prosthesis, called a postoperative kinematic model, for current values of the fitting parameters of said prosthesis, by modifying said preoperative kinematic model;
- Predicting postoperative values of a set of functional metrics of said joint based on said postoperative kinematic model;
- Validate or not the current values of the fitting parameters of said prosthesis based on said predicted postoperative values of the set of functional metrics;
- If the current values of the pose parameters of said prosthesis are not validated, modifying the current values of the pose parameters of said prosthesis, updating the postoperative kinematic model, then repeating the steps of predicting the postoperative values of a set of functional metrics of said joint, and validating or not the current values of the pose parameters of said prosthesis, on the basis of the updated postoperative kinematic model.
- Obtenir depuis ledit dispositif d’imagerie médicale (10) au moins une image médicale tridimensionnelle de ladite articulation ;
- Construire ledit modèle cinématique préopératoire à partir de ladite image médicale tridimensionnelle de ladite articulation.
- Obtaining from said medical imaging device (10) at least one three-dimensional medical image of said joint;
- Construct said preoperative kinematic model from said three-dimensional medical image of said joint.
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| FR2305146 | 2023-05-24 | ||
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Publications (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2024277977A1 (en) | 2025-12-11 |
| WO2024241018A1 (en) | 2024-11-28 |
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