Brevet FR3120519A1 — publié le 20220916

TITRE : Procédé de réalisation d’une orthèse et orthèse obtenue par le procédé Procédé de réalisation d’une orthèse d’un membre d’un patient selon lequel : - on définit (10, 11) la forme générique (FGi,j) de l’orthèse du membre par la forme de l’enveloppe du membre, - on renseigne la forme générique (FGi,j), * par des points de référence, * par des paramètres caractérisant l’orthèse aux points de référence - on réalise l’image 3D du membre avec les points de référence, - on mesure (12) les paramètres aux points de référence, - on fusionne (14) la forme générique (FGi,j) sur l’image Im3D du membre par les points de référence pour adapter la forme générique (FGi,j) à la forme de l’image du membre pour obtenir la forme générique personnalisée (FGa,b), et - on imprime (16) l’orthèse en impression 3D à partir de la forme personnalisée (FGa,b). Figure 1 « Procédé de réalisation d’une orthèse et orthèse obtenue par le procédé » DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé de réalisation d’une orthèse ainsi que l’orthèse obtenue par le procédé. ETAT DE LA TECHNIQUE De façon générale, la réalisation d’orthèses et de prothèses repose sur des procédés de fabrication qui ne correspondent plus au standard de l’industrie moderne. La chaîne de production d’un praticien comprend le plâtrage, le moulage, le fraisage, l’étuvage et la sous-traitance qui entraîne de longs délais. L’ensemble des étapes de ces procédés connus est assuré manuellement, ce qui se traduit par du gaspillage de matière, des imprécisions et des échecs de fabrication. BUT DE L’INVENTION La présente invention a pour but de développer un procédé de réalisation d’orthèses adaptées de façon précise au patient pour assurer l’efficacité de l’orthèse sans gêner le patient au point qu’il renoncerait à la porter. EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de réalisation d’une orthèse d’un membre d’un patient selon lequel : on définit la forme générique de l’orthèse du membre par la forme de l’enveloppe du membre, on paramètre la forme générique, par des points de référence, par des paramètres caractérisant l’orthèse aux points de référence on réalise l’image 3D du membre avec les points de référence, on mesure les paramètres aux points de référence, on fusionne la forme générique sur l’image Im3D du membre par les points de référence pour adapter la forme générique à la forme de l’image du membre pour obtenir la forme générique personnalisée, on imprime l’orthèse en impression 3D à partir de la forme personnalisée. Le procédé selon l’invention permet de réaliser une orthèse particulièrement bien adaptée à la forme du membre du patient qui doit recevoir cette orthèse. Cette orthèse a une forme précise exactement adaptée à celle du membre du patient. La réalisation est très rapide car il suffit de prendre les mesures aux endroits indiqués sur l’image scannée. Le procédé supprime toute réalisation d’un moule longue et fastidieuse pour le patient et nécessitant un usinage et une adaptation, voire une répétition des opérations de moulage en cas de défaut de fabrication. Cette forme adaptée tant par la surface de l’orthèse que par sa structure rend celle-ci particulièrement confortable et facile à porter sans être gênante pour le patient de sorte qu’il conserve l’orthèse mise en place rendant celle-ci efficace. Il convient de souligner que la forme générique de l’orthèse se présente comme un ensemble de points de coordonnées qui seront reportés sur l’image scannée. Cet ensemble de points se repère par des points de référence fixés a priori. Mais ces points de référence peuvent être déplacés par le praticien en fonction des particularités du membre du patient pour adapter, de façon encore plus précise, la forme de l’orthèse. Ainsi, entre les points de référence principaux qui définissent une ligne de contour, le praticien peut introduire des points de référence particuliers qui modifieront le tracé a priori du segment de contour ou de la surface du membre du patient. Le procédé de réalisation d’une orthèse selon l’invention est particulièrement simple à mettre en œuvre puisque, partant d’une bibliothèque d’orthèses, constituée au préalable en fonction des membres du corps d’un patient à équiper d’une orthèse, cette orthèse générique sera adaptée très précisément à la forme du membre du patient, ce qui permet d’adapter non seulement la surface de contact entre l’orthèse et le membre du patient, mais également la structure de l’orthèse pour qu’elle soit aussi simple et peu gênante à porter, en tenant compte des parties de la surface de l’orthèse qui peuvent être plus ou moins perméables ou plus ou moins ouvertes ou transparentes aux échanges, pour rendre le port de l’orthèse aussi peu gênant que possible. Suivant une caractéristique, du procédé, on réalise la forme générique d’une orthèse en définissant la surface de l’orthèse selon la forme générale du membre recevant une telle orthèse et on intègre dans cette forme les éléments de structure de l’orthèse. Suivant une autre caractéristique, on réalise une bibliothèque de formes génériques selon les formes des orthèses de chaque membre d’un patient susceptible d’être équipé d’une orthèse et dans chaque classe on définit les formes génériques pour chaque partie du membre susceptible d’être équipé d’une orthèse. La bibliothèque d’orthèses permet une adaptation particulièrement précise de la forme générique de l’orthèse à la forme du membre du patient ou d’une partie du membre du patient. Une telle bibliothèque peut se modifier ou se compléter selon l’expérience pratique pour modifier les formes génériques d’orthèse selon l’évolution des techniques ou des matériaux ou encore l’expérience médicale concernant la structure des orthèses et les impératifs s’imposant aux orthèses tels que la légèreté, la rigidité ou la souplesse locale, la perméabilité, la facilité de mise en place et de fixation de l’orthèse, etc. Suivant une autre caractéristique avantageuse du procédé, on définit pour chaque forme générique un repère pour les points de référence et les mesures de localisation des points de référence sur le membre. Ce repérage de la forme générique par rapport à un repère orthonormé permet de définir, de manière précise, les points de référence et les distances ou mesures caractéristiques de la forme générique pour l’adapter et obtenir la forme générique personnalisée qui sera utilisée pour l’impression 3D de l’orthèse. Suivant une autre caractéristique, on réalise un schéma-plan de l’orthèse sur lequel sont reportés les points de référence et les indications des mesures à effectuer sur le membre du patient. Le schéma-plan facilite l’intervention du praticien pour positionner les repères et mesurer les paramètres nécessaires à l’établissement de la forme généralisée, particulière du membre du patient. En particulier, selon le procédé, - on définit la direction principale de référence OZ de l’orthèse, on situe les points de référence dans des sections du membre par des plans perpendiculaires à la direction principale et on place les points de référence sur le contour des sections, on définit les paramètres de la forme générique qui sont des distances entre les points de référence et entre les points de référence et un axe ou un point d’origine. Pour la légèreté, le confort et la souplesse ou la tenue de l’orthèse, il est particulièrement avantageux que l’orthèse soit composée d’au moins une surface maillée. Une telle surface est simple à réaliser par impression 3D. Enfin et comme déjà indiqué, l’invention a également pour objet l’orthèse obtenue par la mise en œuvre du procédé tel que défini ci-dessus. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un mode de réalisation du procédé et d’un exemple d’orthèse réalisé avec le procédé représentés dans les dessins annexés dans lesquels : schéma général des étapes du procédé, représentation en plan de la forme générique de l’orthèse, image 3D du membre recevant une orthèse de genou, membre équipé de l’orthèse selon le procédé, vue en perspective d’une orthèse formant un casque crânien. DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION L’invention a pour objet un procédé de réalisation d’une orthèse personnalisée pour un membre d’un patient représenté à titre d’exemple à la . Pour ses différentes étapes on établit la forme générique FGi,j d’un ensemble d’orthèses ORTi,j pour différents membres d’un individu. Les formes génériques FGi,j sont définies par des paramètres correspondants aux mesures qui seront obtenues ensuite à partir de mesures faites sur chaque patient dont un membre doit être équipé d’une orthèse personnalisée en fonction des paramètres morphologiques de ce patient. Les formes génériques FGi,j d’orthèses font partie d’une bibliothèque FG dans laquelle on choisit la forme spécifique la plus adaptée au membre du patient. Ce choix est fait par le praticien traitant pour ensuite adapter cette forme générique FGi,j aux paramètres du membre du patient. La forme générique FGi,j (au sens général) est une surface enveloppe, partielle ou totale du membre qui doit recevoir l’orthèse. Cette orthèse ORTi,j peut être en une ou plusieurs parties adaptées aux nécessités médicales et à la morphologie particulière du patient. Les formes génériques FGi,j sont préétablies pour définir la surface de l’orthèse en une ou plusieurs parties. La forme générique FGi,j de l’orthèse est d’une part la surface de l’orthèse qui vient contre la surface du membre et d’autre part, celle de l’ossature de l’orthèse, à savoir les parties telles que des nervures transmettant les efforts, les points de fixation de l’orthèse ou des parties de l’orthèse entre elles ainsi que la nature continue ou discontinue de la surface, tenant compte de la répartition des efforts, de la conduction thermique, des ouvertures permettant les échanges avec l’extérieur et autres impératifs physiologiquement importants pour la fonction de l’orthèse et le confort du patient. La forme générique FGi,j est une surface 3D définie dans un système de coordonnées que l’on peut schématiser par le repère orthonormé (OXYZ) dans lequel la direction principale de référence de l’orthèse et donc de la forme générique FGi,j est en général celle du membre auquel est destiné l’orthèse. Par convention, cet axe est l’axe OZ et les mesures faites selon cet axe sont les "hauteurs" ; l’axe OX est un axe "horizontal" par rapport auquel on définit les hauteurs selon la direction "verticale" OZ et une "profondeur" selon la direction OY. Pour simplifier et tenir compte de la situation pratique et du caractère relatif de la précision des mesures qui peuvent être faites sur le patient, le système d’axes du repère orthonormé se limite à un système à deux dimensions dans un plan, par exemple, médian du membre ou un ensemble de deux plans perpendiculaires dont l’intersection est celle de la direction principale du membre du patient. Dans le cas particulier d’une articulation ou du crâne, le repère sera positionné au cas par cas, ce qui ne modifie pas le relevé des mesures qui seront faites. Par souci de simplification, indispensable pour la mise en œuvre de l’invention, les points de référence du membre sont situés dans ce plan ou dans ces deux plans. La direction de référence est par convention, la direction verticale (axe OZ) et l’autre direction est la direction transversale (axe OX). Les membres susceptibles de recevoir une orthèse ayant en général, une forme assimilable à une forme géométrique plus ou moins de rotation, la troisième dimension, celle de la "profondeur" Y par rapport au plan OX, OZ est en quelque sorte le diamètre du membre à la hauteur Z du point de référence où se fait la mesure. La hauteur Z se mesure directement alors que la "profondeur" Y ou largeur X est le diamètre du périmètre circonscrit au membre à la distance Z de l’axe OX. Il suffit, dans l’hypothèse de l’assimilation du membre à une forme de cercle, de faire le rapport (périmètre/Π) pour obtenir le diamètre ou sa moitié qui est le rayon. Cette hypothèse de simplification ne signifie nullement que la forme du membre est assimilée à un cylindre de section circulaire puisque le centre de ce cercle des sections auxquelles sont assimilées les sections mesurées du membre à différentes hauteurs Z ne se situent pas sur une droite. La forme générique FGi,j tient compte de l’évolution de la forme de l’enveloppe géométrique du membre dans la direction de l’axe OZ et en première approximation il suffit de quelques mesures le long de l’axe OZ pour personnaliser la forme de l’orthèse le long de cet axe. L’évolution de cette surface enveloppe du membre reste globalement uniforme pour une catégorie d’individus et seules les dimensions varient. Selon l’invention, l’établissement de la forme personnalisée FGa,b de l’orthèse se fait à partir des données personnelles de la morphologie du patient. On réalise ainsi des classes FGi de formes génériques adaptées globalement à chaque membre (pied, jambe, cuisse, genou, bras, avant-bras, poignet, cou, tête,…) et des sous-classes FGi,j selon les particularités que l’on peut rencontrer sur chaque membre ou partie de membre, le tout avec des paramètres qui restent à définir selon la morphologie particulière du patient qui sera équipé de l’orthèse. On compose ainsi la bibliothèque des formes génériques FGi,j des orthèses susceptibles d’être fabriquées selon l’invention. Cette étape 10 est l’étape préliminaire de constitution de la bibliothèque FG des formes génériques FGi,j. Les formes peuvent évoluer dans le temps par les modifications apportées à la structure des formes selon l’évolution des matériaux utilisés pour les orthèses, les techniques d’assemblage des parties d’orthèse voire de la modification des emplacements d’un membre qui peuvent être équipés d’une orthèse. La conception des formes génériques FGi,j se complète par l’établissement du schéma-plan FGi,j associé à chaque orthèse. Il s’agit d’un schéma représentant une esquisse du membre et de la trace de la projection du contour de l’orthèse munie des points de référence et d’indications de paramètres dimensionnels à mesurer sur le membre du patient. Ce schéma-plan permet au praticien de marquer les points de référence sur le membre pour les repérer pour faire les mesures et aussi, comme cela sera vu ensuite, fusionner l’image 3D du membre et la forme générique FGi,j pour obtenir la forme générique personnalisée FGa,b du membre du patient. Dans le cas habituel, on choisit dans l’étape courante 11, la forme générique FGi,j de l’orthèse destinée au patient pour équiper le membre non précisé dans cette présentation générale de l’invention. L’étape 12, suivante, du procédé consiste à mesurer les paramètres du membre du patient en fournissant au praticien le schéma-plan de l’orthèse avec les points de référence marqués sur le schéma du membre pour que le praticien puisse positionner les points de référence sur les membres du patient en fonction des parties de la surface du membre qui doivent être couvertes ou non couvertes par l’orthèse à réaliser. Ces mesures sont nécessaires pour définir l’extension longitudinale et périphérique de l’orthèse. Le positionnement des points de références sur les membres du patient permet, d’une part, d’identifier ces points de référence sur le membre pour effectuer les mesures et d’en tirer l’image 3D et d’autre part, pour le praticien, de savoir quelles mesures effectuer. Le praticien mesure les distances entre les points de référence ou la périphérie des sections du membre en différents points de référence et selon la direction donnée du plan d’intersection sur lequel s’appuie le praticien pour mesurer telle ou telle périphérie pour obtenir une dimension telle qu’un diamètre en assimilant la périphérie de la section à un cercle ; cette assimilation étant valable dans les limites de la précision de positionnement de chaque cas. Dans l’étape 13, le praticien prend l’image en 3D (Im3D) du membre du patient, avec le marquage des points de référence. Ainsi, et en résumé, le praticien définit la forme nécessaire de l’orthèse sur le membre du patient, en positionnant des repères et en scannant le membre pour obtenir son image Im3D. En parallèle, il mesure les paramètres du patient et les transmet, avec l’image Im3D du membre. Les informations permettent de fusionner (15) l’image et la forme générique pour obtenir la forme générique personnalisée FGa,b avec les données du patient. La fusion de l’image Im3D et de la forme générique FGij consiste à faire coïncider les points de référence de la forme générique FGij avec les points de référence de l’image Im3D et de faire coller la forme et de la structure de la forme générique FGij à l’image Im3D pour obtenir la forme générique personnalisée FGab nécessaire à l’impression 3D de l’orthèse. Les dimensions, reportées sur le schéma-plan PFGab permettent de déformer la forme géométrique paramétrée FGi,j pour lui faire prendre la forme du membre en faisant concorder les repères identiques pour se trouver sur l’image Im3D du membre. La forme générique personnalisée PFGa,b est plus précisément la forme de la surface intérieure de l’orthèse qui vient au contact du membre et son ossature. Elle intègre les éléments de structure de la forme générique tels que les points de fixation, les renforts ou autres éléments de statique et de thermique pour la transmission des efforts, la fixation de l’orthèse ou des parties d’orthèse entre elles ainsi que les échanges thermiques ou fluidiques avec l’extérieur qui sont des éléments imposés par la forme générique de l’orthèse adaptée comme indiqué ci-dessus à la morphologie du patient. La forme générique personnalisée FGa,b est alors la forme définie point par point de l’orthèse à imprimer en 3D. Les figures 2, 3, 4 montrent l’application du procédé à la réalisation d’une orthèse de genou qui se compose, d’une partie haute, d’une partie basse et d’une articulation reliant ces deux parties, de chaque côté du genou. La forme générique FG,j est définie par les dimensions entre les repères selon le schéma-plan de la . Ce schéma-plan est en quelque sorte la projection ou la coupe de la cuisse et de la jambe du patient par un plan tel que le plan médian passant par l’axe d’articulation AA pris comme axe de référence, (axe OX ou axe XX). La direction verticale OZ permet de mesurer différentes longueurs Li par rapport à cet axe d’articulation AA (axe XX). La direction transversale (direction XX) indique les mesures de largeur et de profondeur qui sont les diamètres des sections la cuisse, du genou et de la jambe selon les plans de section dont l’un est incliné et les autres sont perpendiculaires à l’axe OZ. Sur la cuisse et la jambe on définit les points de référence suivants : CE point de la cuisse extérieure, CI : point de la cuisse intérieure, SC : point sus-condien HJ : point du haut de jambe, BJ : point du bas de jambe. Les diamètres mesurés sont obtenus à partir des circonférences mesurées selon les plans de section suivants : D1 : diamètre du haut de la cuisse selon la circonférence mesurée du haut de la cuisse par un plan de section incliné (CE, CI), D2 : Diamètre de la base de la cuisse selon la circonférence mesurée au bas de la cuisse par un plan de section "horizontal" passant par le point sus-condien. D3 : diamètre de la section de l’axe d’articulation A, A’ / (XX). D4 : diamètre du haut de la jambe, de la section passant par le point HJ. D5 : diamètre de la section passant par le point BJ. Les longueurs Li par rapport à l’axe AA dans la direction verticale selon le schéma plan de la sont les suivantes : L1 longueur du point CE de la cuisse extérieure, L2 longueur du point CI de la cuisse intérieure, L3 longueur du point sus-condien, L4 longueur du haut du point haut de la jambe, L5 longueur du point bas de la jambe, par rapport chaque fois à l’axe AA. Ces paramètres sont transmis avec l’image Im3D du membre scanné et portant les repères CE…BJ. Les paramètres renseignent la forme générique FGi,j pour fusionner la forme avec l’image Im3D du genou et adapter la forme à partir de cette interprétation en passant par les différents points de référence pour faire passer par ceux-ci, la surface de la forme générique FGi,j du membre et obtenir ainsi la forme générale personnalisée PFGa,b. Les éléments de structure de la forme générale FGa,b sont adaptés automatiquement à la surface ainsi obtenue. La montre une structure maillée de l’orthèse 100 ainsi réalisée avec sa partie haute 110 et sa partie basse 120 qui seront reliées par des articulations polycentrées non représentées. Les parties 110, 120 sont des éléments de surface en 3D entourés d’une bande formant le contour et d’une surface maillées adaptée à la forme de la cuisse et de la jambe ainsi couverte tout en permettant la respiration et les échanges thermiques de la peau. L’orthèse 100 est complétée par des articulations reliant les parties d’orthèse à l’extérieur et à l’intérieur du genou. Il s’agit, chaque fois, d’une articulation polycentrique composées chacune de deux disques portant des broches homologues, complémentaires, se réunissant de part et d’autre à travers les orifices des pattes des parties 110 et 120 de l’orthèse 100. Cette articulation correspond à une forme générique ; elle est imprimée en fonction des données personnalisées de l’orthèse. Les données de positionnement des pattes et des orifices sont déduites des paramètres du membre du patient. La est une vue en perspective d’un casque protecteur 200 réalisé selon l’invention. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Procédé de réalisation d’une orthèse 11 Préparation de la forme générique FG de l’orthèse 12 Obtention des paramètres pour la forme générique 13 Image scannée en 3D du membre avec les repères 14 Mesure des paramètres Hi, Di 15 Etablissement de la forme personnalisée FGP 16 Impression de l’orthèse personnalisée 100 Orthèse de genou 110 Partie d’une orthèse de genou 120 Partie d’une orthèse de genou 130 Articulation d’une orthèse de genou 150 Image en 3D du membre (cuisse et jambe) 200 Orthèse de tête en forme de casque FGi,j Forme générique de l’orthèse FGa,b Forme personnalisée de l’orthèse (O,X,Y,Z) Repère orthonormé AA’ Axe d’articulation du genou CE Point de la cuisse extérieure CI Point de la cuisse intérieure SC Point sus-condien HJ Point du haut de jambe BJ Point du bas de jambe D1 Diamètre du haut de cuisse D2 Diamètre du bas de cuisse D3 Diamètre de l’articulation D4 Diamètre du haut de la jambe D5 Diamètre du bas de la jambe Procédé de réalisation d’une orthèse d’un membre d’un patient selon lequel : - on définit une forme générique (FGi,j) de l’orthèse du membre par la forme de l’enveloppe du membre, - on renseigne (PFGi,j) la forme générique (FGi,j), * par des points de référence, * par des paramètres caractérisant l’orthèse aux points de référence - on réalise (13) une image 3D du membre avec les points de référence, - on mesure (12) les paramètres aux points de référence, - on fusionne (14) la forme générique (FGi,j) sur l’image Im3D du membre par les points de référence pour adapter la forme générique (FGi,j) à la forme de l’image du membre pour obtenir la forme générique personnalisée (FGa,b), - on imprime (16) l’orthèse en impression 3D à partir de la forme personnalisée (FGa,b). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on réalise (10) la forme générique (FGi,j) d’une orthèse en définissant la surface de l’orthèse selon la forme générale du membre recevant une telle orthèse et on intègre dans cette forme les éléments de structure de l’orthèse. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que on réalise une bibliothèque (FG) de formes génériques (FGi,j) selon les formes des orthèses de chaque membre d’un patient susceptible d’être équipé d’une orthèse et dans des classes (i) on définit les formes génériques (FGi,j) pour chaque partie du membre susceptible d’être équipé d’une orthèse. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que on définit pour chaque forme générique (FGij) un repère (OXYZ) pour les points de référence et des mesures de localisation des points de référence sur le membre. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que on réalise un schéma-plan (PFGi,j) de l’orthèse sur lequel sont reportés les points de référence et des indications des mesures à effectuer sur le membre du patient. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que - on définit une direction principale de référence (OZ) de l’orthèse, - on situe les points de référence dans des sections du membre par des plans perpendiculaires à la direction principale et on place les points de référence sur le contour des sections, et - on définit les paramètres de la forme générique qui sont des distances entre les points de référence et entre les points de référence et un axe ou un point d’origine. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme générique (RGi,j) de l’orthèse est composée d’au moins une surface maillée. Orthèse d’un membre d’un patient, obtenue selon le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 7.