INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Enfin, la recherche aléatoire consiste à améliorer chaque vecteur de déplacement associé à un patch de l’image préprocédurale en testant plusieurs candidats situés à une distance décroissant exponentiellement du plus proche voisin trouvé lors de la propagation. Typiquement, pour chaque patch de l’image courante, on applique d’abord la propagation puis la recherche aléatoire, et on passe ensuite au patch suivant.
On considère à nouveau le patch de l’image préprocédurale centré sur le voxel VP i . A l’issue de la propagation, ce patch est désormais associé au vecteur de déplacement u’ i (0,0,0) et donc, de manière équivalente, au patch centré sur le voxel VC i +u’ i (0,0,0) sur l’image courante.
On teste alors un ensemble de vecteurs de déplacement candidats u k (0, 0, 0) de la forme suivante :
où : - k est un entier naturel, - ω est un rayon de recherche maximal, - β est un rapport fixe entre les tailles de fenêtres de recherche, typiquement égal à 1/2, et - r i est un vecteur aléatoire dans [-1,1] 3 .
Pour chaque candidat u k (0,0,0), on mesure la distance entre le patch centré sur le voxel VP i dans l’image préprocédurale et le patch centré sur le voxel VC i + u k (0,0,0) dans l’image courante. On sélectionne alors, comme vecteur de déplacement correspondant au patch centré sur le voxel VP i , celui permettant de minimiser cette distance.
Il est à noter que la propagation et la recherche aléatoire peuvent être répétées plusieurs fois pour améliorer le tableau de correspondance entre l’image préprocédurale et l’image courante.
La sous-opération 310 correspond au recalage à proprement parler des données d’image courante et des données d’image préprocédurale. En pratique, le recalage consiste à déterminer une transformation géométrique permettant de passer de l’image préprocédurale I à l’image courante J. Une telle transformation géométrique permet d’aligner l’image préprocédurale I et l’image courante J. De manière équivalente, l’image courante J est recalée sur l’image préprocédurale I. Il est à noter que la sous-opération 310 peut être réalisée seule, sans la sous-opération 300 qui est donc optionnelle mais permet de faciliter et d’accélérer la mise en œuvre du recalage.
Bien entendu, il est également possible de recaler l’image préprocédurale I sur l’image courante J, donc de déterminer une transformation géométrique permettant de passer de l’image courante I à l’image préprocédurale J. On comprend que, dans la suite de la description, le recalage peut être mis en œuvre en intervertissant I et J.
Pour ce faire, on détermine tout d’abord un critère estimé sur la base des gradients respectifs et de l’image préprocédurale I et de l’image courante J pour une transformation géométrique T donnée. Un tel critère peut être estimé comme suit en intégrant sur l’ensemble des voxels V d’un patch Γ:
Optionnellement, l’outil 5 peut appliquer un filtre de Sobel à l’image préprocédurale I et à l’image courante J pour déterminer les amplitudes M I , M J et orientations θ I , θ J de leurs gradients respectifs au niveau d’un voxel V. On obtient alors l’expression suivante :
où ω T (V) et Δθ T (V) sont calculés comme suit :
Une fois le critère D déterminé pour toute transformation géométrique T, l’outil 5 détermine la transformation géométrique permettant de passer de l’image préprocédurale I à l’image courante J par minimisation d’une fonction d’énergie dépendant de ce critère.
description DeTAILLeE d’un mode de realisation Dans la suite de la description, l’invention sera décrite principalement en référence aux prothèses mammaires délivrée après une mastectomie totale ou partielle d’un sein ou bilatérale. Néanmoins, les principes et techniques mis en œuvre, et décrits ci-dessous s’appliquent mutatis mutandis à tout type de prothèse dans les situations indiquées ci-dessus. Ainsi, l’invention peut s’appliquer également aux prothèses de substitution d’un membre après amputation, aux épithèses, aux prothèses faciales, at aux prothèses maxillo-faciales.
La solution proposée par l’invention consiste à représenter et à reproduire à l'identique la partie anatomique qui est retirée, par exemple un sein après mastectomie, afin de la remplacer. Au-delà de la technicité des actes compris dans le procédé de fabrication d’une telle prothèse anatomique, certaines étapes ont également pour but d’écouter et d’appréhender les traumatismes subis par les patients.
Comme représenté à la , le procédé de production de la prothèse anatomique commence par un premier relevé tridimensionnel de la zone du corps de la patiente dans laquelle se situe la partie anatomique à retirer, ici un sein. Ce premier relevé tridimensionnel a lieu lors d’un premier rendez-vous avec la patiente à l’occasion duquel différentes propositions de prothèses lui sont présentées à l’aide d’images de synthèse produite sur la base du premier relevé tridimensionnel, par exemple des simulations de prothèses temporaires et définitives. Ce relevé tridimensionnel est réalisé par scanneur surfacique 3D ou par toute autre technique de numérisation tridimensionnelle d’un volume qui retranscrit les volumes anatomiques scannés en fichier numérique. Après l’acte chirurgical, dans l’exemple de mise en œuvre de l’invention décrit ci-dessous une mastectomie, une nouvelle intervention est réalisée pour procéder à un deuxième relevé tridimensionnel.
Lors du premier rendez-vous avec la patiente avant la mastectomie, un relevé des couleurs de la peau du sein à remplacer par la prothèse anatomique est effectué en plus du premier relevé tridimensionnel. Ce relevé des couleurs de peau est effectué à l'aide, par exemple, d’un spectrophotomètre, tel qu’un Spectroshade ®, ou d’un colorimètre, tel qu’un Datacolor Coloreader EZ ®. Ce relevé des couleurs permet de réaliser des prises de mesure des couleurs de peau permettant d’enregistrer les carnations de la partie anatomique à retirer afin que la prothèse anatomique les reproduise fidèlement. À cette occasion, des prises de mesures photographiques centimétriques sont également réalisées pour enregistrer tous les détails apparents à la surface du sein à retirer, comme des taches de rousseur, des veines, etc.
Comme illustré par la , chaque fois que c’est possible, un premier relevé volumique numérique d’une partie supérieure du corps de la patiente 1 est effectué avec optionnellement les autres prises de mesure colorimétriques et photographiques indiquées ci-dessus. L’objectif de ce premier relevé volumique numérique est d’obtenir une image tridimensionnelle des parties anatomiques par scanneur surfacique 3D pour reproduire à l’identique les volumes anatomiques avant toute transformation de cette partie du corps de la patiente 1 à la suite d’une mastectomie.
Ainsi, la première intervention consiste à réaliser une première empreinte numérique 3D d’au moins une partie du corps de la patiente afin d'enregistrer tous les détails anatomiques existant avant la mastectomie. Cette première empreinte numérique 3D permet d’obtenir le premier relevé volumique numérique 3. Dans le cas d’une mastectomie d’un sein, le relevé volumique numérique représente la transcription numérique de la partie volumétrique exacte du sein avec une précision d'environ 100 microns. Ainsi, les volumes exacts d’une aréole et d’un mamelon de la patiente seront relevés dans le but de retranscrire méthodiquement les volumes réels qu’une prothèse anatomique, ici une prothèse mammaire, doit reproduire.
La illustre une deuxième phase du procédé qui a lieu après la mastectomie. Lors d’un deuxième rendez-vous avec la patiente après la mastectomie, un deuxième relevé tridimensionnel de la même partie supérieure du corps de la patiente 1 après ablation du sein est réalisé. Ce deuxième relevé tridimensionnel est effectué selon la même technique que le premier et permet de réaliser une deuxième empreinte numérique 3D de la partie supérieure du corps de la patiente 1 après mastectomie sous la forme d’un deuxième relevé volumique numérique 4. L’objectif de ce deuxième relevé tridimensionnel est d’obtenir une numérisation tridimensionnelle du corps, quand l'ablation a eu lieu. En particulier, le deuxième relevé volumique numérique 4 permet d’enregistrer la topographie de la partie du corps de la patiente qui a subi la mastectomie, et qui contient une cicatrice 6 consécutive à la mastectomie.
Ensuite, comme illustré à la le premier et le deuxième relevé volumique numérique 3 et 4 sont superposés par « matching » numérique des deux fichiers. On obtient ainsi par transparence une représentation volumique numérique 5 de la partie anatomique retirée qui doit être remplacée par la prothèse anatomique. Ainsi, la prothèse anatomique à concevoir pourra être obtenue grâce à un logiciel de conception tridimensionnelle assistée par ordinateur qui formalise la partie anatomique manquante à la suite de l'acte chirurgical. Ce logiciel de CAO tridimensionnelle utilise les fichiers du premier et du deuxième relevé volumique numérique 3 et 4 pour transposer les données contenues dans ces fichiers représentant les volumes scannés pour obtenir la représentation volumique numérique 5 illustrée à la sur la base de laquelle une pièce anatomique 3D peut-être dessinée et ses volumes formalisés par imprimante 3D comme décrit dans la suite.
Pour permettre la superposition du premier et du deuxième relevé volumique numérique 3 et 4 et leur traitement par le logiciel de CAO tridimensionnel mentionné ci-dessus, des repères de positionnement doivent être restitués par les relevés volumiques tridimensionnels pré et postopératoires. Une des solutions possibles pour assurer ce positionnement des deux relevés consécutifs est illustrée à la . Dans cette solution, le premier et le deuxième relevé volumique numérique 3 et 4 sont effectués avec des repères positionnés sur la partie supérieure du corps de la patiente 1 sur laquelle sont effectués les relevés volumiques tridimensionnels. Dans cet exemple de mise en œuvre de cette partie de l’invention, ces repères sont placés sur la patiente avant de procéder au premier et au deuxième relevé volumique numérique 3 et 4. Ils se présentent, par exemple, sous la forme d’un serre-tête 20, d’un collier 21 et d’une ceinture 22. Chacun ces éléments de repérage présente des repères statiques 23. Par exemple, le serre-tête et le collier présentent chacun trois repères statiques 23, et la ceinture en présente cinq. Ces repères statiques 23 permettent une superposition parfaite du premier et du deuxième relevé volumique numérique 3 et 4 et le traitement des fichiers correspondants par le logiciel de CAO tridimensionnel permet d’obtenir la représentation volumique numérique 5 qui reproduit avec un très haut niveau de précision la partie anatomique retirée que la prothèse anatomique doit remplacer.
Comme illustré à la , un relevé tomo-densitométrique 24 réalisé avant la mastectomie est également pris en compte dans le procédé de l’invention pour obtenir une reproduction encore plus fidèle de la partie anatomique à remplacer par la prothèse anatomique. Le relevé tomo-densitométrique 24 est réalisé, par exemple, avec un scanneur de tomodensitométrie ou par IRM (Imagerie par résonance magnétique). De préférence, ce relevé tomo-densitométrique 24 sera traité par un logiciel de transmission densitométrique pour obtenir un relevé tomographique numérique 25. Grâce à ce relevé tomographique numérique 25, la répartition de la densité tissulaire dans le sein à retirer est reproduite à l’identique dans la prothèse anatomique destinée à le remplacer après la mastectomie. Avantageusement, le relevé tomo-densitométrique 24 est réalisé lors du premier rendez-vous avec la patiente avec les éléments de repérage 20 à 22 illustrés à la positionnés sur la partie du corps de la patiente 1.
Dans certains cas particuliers, par exemple lorsque la phase préliminaire de prise de relevé tridimensionnel préopératoire illustrée à la n’a pas pu être faite, ou dans les cas de mastectomie bilatérale, il est possible de réaliser une simulation de la morphologie de la patiente avant la mastectomie. En cas de mastectomie unilatérale, un fichier volumique tridimensionnel de l’anatomie de la patiente avant la mastectomie peut-être réalisé par transcription symétrique de la partie de l’anatomie de la patiente non affectée par la mastectomie. Ce fichier tridimensionnel obtenu par symétrie pourra être utilisé à la place du premier relevé volumique numérique 3. En cas de mastectomie bilatérale, un fichier volumique tridimensionnel de l’anatomie de la patiente avant la mastectomie peut-être réalisé sur la base d’un ensemble de mesures standards préenregistrées correspondant à la morphologie de la patiente. Dans cette situation, le fichier tridimensionnel obtenu par reconstruction virtuelle sur la base de mesures standards est utilisé à la place du premier relevé volumique numérique 3 après validation par la patiente.
Alternativement, il est possible de superposer des représentations volumiques 5 standards avec le deuxième relevé volumique numérique 4 de la patiente afin de définir la représentation volumique numérique qui correspond le mieux à l’anatomie de la patiente, et après « matching » des fichiers numériques correspondants, de formaliser par conception 3D assistée par ordinateur des prothèses appropriées à l’anatomie de la patiente sans utiliser le premier relevé volumique numérique 3. Dans le cas de l’ablation d’un seul sein sans que le premier relevé volumique numérique 3 n’ait pu être réalisé, la représentation volumique numérique 5 de la prothèse anatomique à réaliser est effectuée par CAO 3D sur la base du sein non retiré. Ainsi le procédé de l’invention permet d’appréhender toutes les situations et tous les challenges de la reconstruction postopératoire par prothèse externe et peut aussi s’appliquer aux situations dans lesquelles le premier relevé volumique numérique ne peut pas être réalisé, par exemple dans les cas de mutilation accidentelle.
Comme indiqué ci-dessus, dans le procédé de production de prothèses anatomique décrit, ici des prothèses mammaires, les différents fichiers numériques résultant des différents relevés réalisés sur la patiente avant et après l’acte chirurgical sont transposés et formatés pour permettre une fabrication additive, aussi appelée impression 3D, selon par exemple un procédé SLA, FDM ou SLS, d’un moule ou directement de la prothèse anatomique qu’elle soit temporaire, prototypique ou définitive comme expliqué dans la suite.
La montre un moule 30 et sa constitution. Dans ce premier exemple de fabrication de prothèse anatomique, le fichier numérique correspondant à la représentation volumique numérique 5 est transposé et formaté pour pouvoir être utilisé par une imprimante 3D afin de produire par fabrication additive un moule dans lequel la matière synthétique souple constitutive de la prothèse anatomique, par exemple un silicone biomédical, sera injectée. Les propriétés mécaniques que doit présenter le moule 30 nécessitent d’utiliser des matériaux synthétiques rigides tels que les ABS, PLA, PP, nylon, etc. Pour ce faire, le moule 30 peut-être obtenu par un des trois types d’impression 3D, c’est-à-dire FDM, SLA ou SLS.
La production de prothèse anatomique par injection de silicone biomédical dans un moule 30 obtenu par impression 3D à partir de la représentation volumique numérique 5, permet d’obtenir une prothèse anatomique reproduisant à l’identique la partie anatomique retirée. Le silicone qui sera injecté ou coulé dans le moule 30 sera teinté dans la masse afin de reproduire fidèlement la carnation de la partie anatomique retirée sur la base du relevé colorimétrique numérique réalisé sur la patiente.
Le moule 30 peut être réalisé en deux parties, une base 31 et un volume d’injection 32 pour produire une prothèse anatomique en silicone versé ou injecté dans le moule 30. Dans ce cas, la densité de la prothèse anatomique sera définie à partir du relevé tomographique numérique 25. La densité de la prothèse anatomique peut-être définie comme la densité moyenne des densités enregistrées dans le relevé tomographique numérique 25.
En pratique, pour établir une communication entre les dispositifs NFC 100A et 100B, une variation de phase ou d'amplitude du champ EMF est détectée par le dispositif NFC 100B, qui entame alors un protocole de communication en champ proche avec le dispositif NFC 100A. Plus précisément, la détection s'opère par exemple en détectant, côté dispositif NFC 100B, si une amplitude d'une tension aux bornes du circuit 103B et/ou un déphasage par rapport au signal généré par le circuit 103B sortent de plages d'amplitudes et/ou de phases.
Une fois que le dispositif NFC 100B a détecté la présence du dispositif NFC 100A dans son champ, il entame une procédure d'établissement de communication mettant en œuvre des émissions de requêtes par le dispositif NFC 100B et de réponses par le dispositif NFC 100A (séquence d'interrogation telle que définie dans les spécifications techniques du NFC Forum, de l'EMV (Europay Mastercard Visa) ou de la norme ISO 14443).
Dans l'exemple représenté, le dispositif NFC 100B comporte une source d'alimentation 107 (PWR). La source 107 peut, comme illustré en , être une source interne au dispositif NFC 100B, par exemple de type batterie. À titre de variante, le dispositif NFC 100B peut être alimenté par une source externe, par exemple de type réseau de distribution électrique, ou secteur. La source 107 permet d'alimenter en énergie électrique un ou plusieurs éléments du dispositif NFC 100B, par exemple l'unité de traitement 101B et le circuit 103B du dispositif 100B comme illustré en . La source 107 permet en outre d'alimenter électriquement le dispositif NFC 100A par l'intermédiaire du champ EMF rayonné par le dispositif NFC 100B. Le dispositif NFC 100A est exclusivement alimenté en champ proche, ou téléalimenté, par le dispositif NFC 100B, l'énergie électrique utile au fonctionnement du dispositif NFC 100A étant entièrement tirée du champ EMF.
Dans l'exemple illustré en , le dispositif NFC 100A comporte en outre une mémoire 109 (MEM) comprenant au moins une zone de stockage non volatil. La mémoire 109 est connectée à l'unité de traitement 101A et permet par exemple de stocker, de manière non transitoire, des instructions de code de programme qui, lorsqu'elles sont exécutées par l'unité de traitement 101A, permettent au dispositif NFC 100A de mettre en œuvre le procédé de communication en champ proche avec le dispositif NFC 100B. La mémoire 109 peut en outre comprendre une ou plusieurs zones de stockage volatil permettant par exemple d'enregistrer temporairement des valeurs de variables liées à l'exécution du programme par l'unité de traitement 101A.
Selon l'application visée, chaque dispositif NFC 100A, 100B peut en outre comporter divers autres éléments ou circuits symbolisés, en , par un bloc fonctionnel 111A, 111B (FCT). Bien que cela n'ait pas été détaillé en , les dispositifs NFC 100A et 100B peuvent en outre comprendre chacun un ou plusieurs bus de données, d'adresses et/ou de commandes entre les différents éléments de ces dispositifs et une ou plusieurs interfaces d'entrée-sortie.
La est un chronogramme illustrant, en fonction du temps t, un enchaînement d'étapes successives d'un exemple de procédé de communication entre dispositifs NFC, par exemple les dispositifs NFC 100A (CARD) et 100B (READER) respectivement situés à droite et à gauche en .
Lors d'une étape 201 (COM START), une communication en champ proche s'établit entre le dispositif lecteur 100B et le dispositif carte 100A. Cela correspond à un cas où le dispositif 100A est détecté à portée du dispositif 100B, par exemple lorsque le dispositif 100A est rapproché du dispositif NFC 100B à une distance suffisamment faible pour provoquer, côté dispositif 100B, un franchissement du seuil d'amplitude de la tension aux bornes du circuit 103B et/ou du seuil de déphasage par rapport au signal généré par le circuit 103B.
Lors d'une autre étape 203 (REQ), postérieure à l'étape 201, le dispositif lecteur 100B transmet une trame de requête au dispositif carte 100A. Par l'envoi de cette requête, le dispositif NFC 100B peut par exemple demander au dispositif NFC 100A de lui transmettre des données correspondant à un contenu d'une ou plusieurs zones de sa mémoire 109. À titre d'exemple, la trame de requête émise par le dispositif NFC 100B comporte un bloc dit de supervision ("Supervisory block", en anglais), ou bloc S ("S-block", en anglais). Bien que cela n'ait pas été détaillé en , les dispositifs NFC 100A et 100B peuvent exécuter d'autres opérations usuelles de communication en champ proche entre les étapes 201 et 203.
Lors d'encore une autre étape 205 (RESP), postérieure à l'étape 203, le dispositif carte 100A transmet une trame de réponse au dispositif lecteur 100B. La réponse contient par exemple les données de la mémoire 109 du dispositif NFC 100A que le dispositif NFC 100B avait, par l'envoi de la trame de requête à l'étape 203, indiqué qu'il souhaitait obtenir. À titre d'exemple, la trame de réponse émise par le dispositif NFC 100A comporte un bloc dit d'information ("Information block", en anglais), ou bloc I ("I-block", en anglais).
Si la trame de réponse provenant du dispositif carte 100A est correctement reçue par le dispositif lecteur 100B, le dispositif 100B transmet alors, à encore une autre étape 207 (POS ACK) postérieure à l'étape 205, une trame dite d'acquittement destinée à informer le dispositif 100A que la transmission de la trame de réponse s'est déroulée sans encombre. À titre d'exemple, la trame émise par le dispositif 100B à l'étape 207 comprend un bloc dit prêt pour réception ("Receive ready block", en anglais), ou bloc R ("R-block", en anglais). La trame de l'étape 207 comprend par exemple plus précisément un bloc R contenant un acquittement positif ("R-block containing a positive acknowledge", en anglais), plus simplement désigné par l'acronyme "R(ACK)".
Selon les besoins de l'application, la communication en champ proche entre les dispositifs NFC 100A et 100B peut alors soit se poursuivre normalement, une autre trame de requête différente de celle de l'étape 203 pouvant par exemple être transmise par le dispositif 100B afin d'obtenir d'autres données stockées dans la mémoire 109, soit être interrompue, par exemple si tous les échanges de données souhaités ont pu être effectués. Afin de ne pas surcharger le dessin, la ou les étapes susceptibles d'être exécutées postérieurement à l'étape 207, qui correspondent à une communication usuelle, n'ont pas été détaillées en .
En revanche, si la trame de réponse de l'étape 205 n'est pas correctement reçue par le dispositif lecteur 100B, par exemple si le dispositif 100B ne reçoit pas tout ou partie de cette trame, le dispositif 100B transmet alors, à encore une autre étape 209 (NEG ACK) postérieure à l'étape 205, une trame d'acquittement destinée à informer le dispositif 100A que la transmission de la trame de réponse a échoué. L'échec de cette transmission peut provenir de différentes causes, ou problèmes d'interopérabilité, par exemple une variabilité d'un facteur de forme des antennes 105A et 105B, un défaut du couplage entre le dispositif lecteur 100B et le dispositif carte 100A, l'utilisation d'un dispositif lecteur 100B non conforme à des normes de communication en champ proche utilisées par le dispositif carte 100A, etc. À titre d'exemple, la trame d'acquittement émise par le dispositif 100B à l'étape 209 comprend un bloc R contenant un acquittement négatif ("R-block containing a negative acknowledge", en anglais), plus simplement désigné par l'acronyme "R(NAK)".
Dans le cas où la transmission de la trame de réponse pendant l'étape 205 a échoué, le dispositif carte 100A tente alors, lors d'encore une autre étape 211 (RESP) postérieure à l'étape 209, de renvoyer la trame de réponse au dispositif lecteur 100B. L'étape 211 est identique à l'étape 205. Plus précisément, le contenu et le mode d'émission de la trame de réponse par le dispositif NFC 100A sont inchangés, à l'étape 211, par rapport à l'étape 205.