INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
est un autre exemple de superposition d’une image bidimensionnelle peropératoire avec une zone de localisation courante d’une extrémité d’un instrument chirurgical de perçage selon un ou plusieurs modes de réalisation telle que la superposition de la .
représente une superposition d’un deuxième orifice du tunnel osseux à réaliser de la sur une deuxième projection bidimensionnelle selon un ou plusieurs modes de réalisation.
représente une superposition d’un message d’alerte sur la première projection bidimensionnelle de la .
est un autre exemple de superposition d’une image bidimensionnelle peropératoire avec une zone de localisation courante d’une extrémité d’un instrument chirurgical de perçage telle que la superposition de la , selon un ou plusieurs modes de réalisation.
représente une superposition d’un autre message d’alerte sur l’autre projection bidimensionnelle de la selon un ou plusieurs modes de réalisation.
représente une superposition d’un message positif pour la réalisation d’un tunnel osseux selon un ou plusieurs modes de réalisation.
représente une superposition d’une représentation d’un tunnel osseux réalisé sur une projection bidimensionnelle selon un ou plusieurs modes de réalisation.
représente une superposition d’une représentation d’un premier tunnel osseux déjà réalisé et d’une représentation prévisionnelle d’un deuxième tunnel osseux à réaliser lors d’une même intervention selon un ou plusieurs modes de réalisation.
est un ordinogramme des étapes réalisées lors d’une méthode d’aide en temps réel à la réalisation par arthroscopie d’au moins un tunnel osseux selon un ou plusieurs modes de réalisation.
MODES DE RÉALISATION ILLUSTRATIFS DE L'INVENTION Le système d’aide en temps réel 1, représenté sur la , comprend un dispositif d’imagerie 2 apte à acquérir des images bidimensionnelles de portions de l’articulation du patient, un dispositif de suivi 3 et un dispositif programmable 6.
Le dispositif d’imagerie 2 est par exemple un arthroscope. Un arthroscope est un fin tube équipé d’un objectif miniaturisé relié à une caméra permettant de visualiser l’intérieur d’une articulation. L’arthroscope est inséré dans l’articulation après incision de celle-ci. Le diamètre de l’arthroscope est de l’ordre de quelques millimètres. Lors d’une intervention par arthroscopie sur l’articulation du patient, le dispositif d’imagerie 2 acquiert un flux, de préférence continu, d’images bidimensionnelles de tout ou partie de l’articulation du patient.
Par ailleurs, lors d’une intervention par arthroscopie pour réaliser un ou plusieurs tunnels osseux, un chirurgien utilise un instrument chirurgical de perçage 5 tel qu’un moteur chirurgical, comprenant une extrémité de perçage. L’extrémité de perçage permet de réaliser des tunnels dans les structures osseuses. Par exemple, l’extrémité de l’instrument chirurgical de perçage 5 est un foret ou une broche. Le dispositif de suivi 3 comprend par exemple une ou plusieurs caméras permettant de repérer et de suivre en temps réel la position dans l’espace des différents instruments utilisés lors de l’intervention, tels que le dispositif d’imagerie 2 et l’instrument chirurgical de perçage 5. Sur le dispositif d’imagerie 2 et l’instrument chirurgical de perçage 5 sont fixés un ou plusieurs marqueurs configurés pour émettre, recevoir, ou réfléchir un rayonnement électromagnétique, de sorte à être repérés par le dispositif de suivi 3. Avantageusement, un ou plusieurs marqueurs passifs peuvent être fixés sur le dispositif d’imagerie 2 et l’instrument chirurgical de perçage 5, de sorte à être visibles sur des images acquises par le dispositif de suivi 3. Par exemple, les marqueurs passifs sont des QR codes, des AR tags ou des marqueurs 3D.
La position dans l’espace du dispositif d’imagerie 2 et de l’instrument de perçage 5 par rapport au dispositif de suivi 3 peut être alors connue par triangulation.
Avantageusement, si la géométrie de chaque instrument suivi tel que le dispositif d’imagerie 2 et l’instrument de perçage 5 est connue, le dispositif de suivi 3 reconnaît directement ceux-ci sans les munir de marqueurs et leur position et orientation respectives par rapport au dispositif de suivi est connue.
Par exemple, le dispositif de suivi 3 est un système de type Hololens ™ permettant de localiser, à l’aide de caméras, entre autres, le dispositif d’imagerie 2 et l’instrument chirurgical de perçage 5 dans une salle d’opération. Ainsi, dès que le dispositif d’imagerie 2 ou l’instrument chirurgical de perçage 5 sont dans le champ de vision des caméras, ce ou ces derniers sont repérés et leurs positions sont calculées et enregistrées.
Le dispositif programmable 6 est un dispositif de traitement pouvant être par exemple un ordinateur, un microprocesseur, un circuit intégré, ou encore un dispositif logique programmable (PLD). Le dispositif programmable 6 peut comprendre également un ou plusieurs processeurs graphiques (GPU).
Le dispositif programmable 6 est configuré pour exécuter des instructions stockées sur un support lisible par ordinateur, tel qu’un circuit intégré, un disque dur, un CD, un DVD, une mémoire RAM ou une mémoire ROM.
Selon un mode de réalisation, le système d’aide en temps réel 1 est adapté pour aider à la réalisation d’un ou plusieurs tunnels osseux lors d’une intervention par arthroscopie dans un genou d’un patient nécessitant une greffe d’un ou plusieurs ligaments.
Préalablement à l’intervention, lors d’une phase préopératoire, un modèle tridimensionnel préopératoire 7 d’une portion d’intérêt du genou 8 est obtenue comme décrit ci-après. Un tel modèle tridimensionnel préopératoire 7 est par exemple représenté sur la . La portion d’intérêt du genou 8 comprend les zones du genou où la greffe du ou des ligaments doit être réalisée.
Des données sont obtenues par imagerie par résonance magnétique (IRM). Les données comprennent différentes coupes de la portion d’intérêt du genou 8. Par « coupe », il est entendu une image bidimensionnelle. Les différentes coupes sont des coupes dans des plans parallèles respectivement aux plans sagittal, axial et coronal tels que définis dans le domaine de l’imagerie par résonance magnétique. La technique d’IRM peut être bidimensionnelle, c’est-à-dire basée sur des triplets d’acquisition séquentiels, ou tridimensionnelle, c’est à-dire basée sur des acquisitions volumiques. Alternativement, d’autres techniques permettant d’acquérir plusieurs coupes de zones d’intérêt peuvent être utilisées comme par exemple la tomographie axiale computationnelle.
Un dispositif programmable préopératoire génère, par application d’un algorithme de reconstruction sur les données, le modèle tridimensionnel préopératoire 7.
La technique d’imagerie par résonance magnétique présente l’avantage de fournir des données relatives à des structures anatomiques non accessibles par des techniques telles que la radiographie. Ainsi, le modèle tridimensionnel 7 peut comprendre, par exemple, outre une représentation des contours osseux du fémur, du tibia, de la patella et de la tête de la fibula, une représentation des contours cartilagineux du fémur, du tibia, une représentation complète ou partielle du ligament croisé antérieur, du ligament croisé postérieur, du ligament latéral externe, du ligament latéral interne, du ligament fémoropatellaire.
Avantageusement, l’algorithme de reconstruction comprend deux étapes successives E10 et E20. La représente un ordinogramme des différentes étapes de l’algorithme de reconstruction.
Dans une première étape E10, les données acquises par IRM sont segmentées et labellisées. Selon une première option, un réseau de neurones artificiels convolutif du type RCNN comme l’architecture YOLACT++ peut être par exemple utilisé. Le fonctionnement d’un tel réseau est par exemple décrit dans l’article « YOLACT++ Better Real-Time Instance Segmentation ». Le modèle implémenté par ce type de réseaux artificiels, une fois entraîné, réalise la prédiction, autrement dit, la détection, la segmentation et la classification de structures présentes de chaque coupe. Suite aux prédictions, les coupes sont fusionnées d’abord par plan de coupe (axial, sagittal ou coronal) à l’aide d’un algorithme de « slice matching » pour générer trois premiers modèles 3D,. Puis, une fusion interplan de ces trois premiers modèles 3D est réalisée grâce à un recalage 3D/3D . Le modèle 3D final généré est ensuite obtenu par affinement avec un algorithme de filtrages et par élimination de données aberraantes (en anglais « outliers »).
D’autres types de réseaux de neurones artificiels peuvent être utilisés, tels que les réseaux RCNN (Fast, Faster, Mast RCNN), Computer Vision, Unet, MeshCNN, SDU-Net. Selon une deuxième option, un réseau de neurones de types 3D CNN+ peut être utilisé.
Une fois l’option 1 ou 2 réalisée, un modèle tridimensionnel préliminaire est alors reconstitué, par exemple, par l’utilisation de techniques décrites dans les brevets FR2920565B1 ou US7123255.
Le modèle tridimensionnel préliminaire peut comporter des erreurs (par exemple, des structures anatomiques mal reconstruites) ou présenter des éléments incomplets (des suites par exemple du traumatisme qu’a subi le patient).
La deuxième étape E20 de l’algorithme de reconstruction vise à corriger le modèle tridimensionnel préliminaire, sur la base d’enseignements tirés de la littérature en lien avec l’anatomie du genou, comme il va être expliqué ci-dessous.
Un premier type de correction réalisé lors de la deuxième étape est le repositionnement d’une structure mal placée lors de la génération du modèle tridimensionnel préliminaire.
Le test de blast a été un échec.
Exemple comparatif 2 On a fabriqué un matériau multicouches en procédant comme dans « l’exemple n°2 de réalisation de l’invention » (deux unités de base), mais en utilisant une résine de silicone qui ne contient pas de particules de graphite expansible.
La seule différence par rapport à l’exemple n°2 de réalisation est donc l’absence de particules de graphite.
Exemple comparatif 3 On a fabriqué un matériau multicouches en reprenant l’un des « autres exemples de réalisation de l’invention » (trois unités de base), en utilisant une résine de silicone qui ne contient pas de particules de graphite expansible.
Là également, le test de blast a été un échec.
Exemple comparatif 4 On a considéré un matériau multicouches de l’art antérieur constitué d’une plaque de mica de type « Mica board Vonroll shield T18® » commercialisée par la société VonRoll.
De plus, cette plaque est trop rigide pour épouser les formes complexes ou courbes d’une batterie électrique, sans effectuer de découpages ou appliquer une méthode faisant intervenir un moule.
Exemple comparatif 5 On a considéré ici un matériau multicouches de l’art antérieur constitué de deux plaques de mica, chacune de type « Mica board Vonroll shield T18® » commercialisé par la société VonRoll.
Le test de blast a été passé avec succès.
Toutefois, cet ensemble de deux plaques est bien entendu trop rigide pour épouser les formes complexes ou courbes d’une batterie électrique, sans effectuer de découpages ou appliquer une méthode faisant intervenir un moule.
Les exemples comparatifs 1 à 3 montrent bien l’intérêt de la présence de particules de graphite expansé dans la résine de silicone, par ailleurs avec une présence homogène, en particulier dans toute l’épaisseur du tissu de silice. Sans cela, le test de blast ne peut être passé avec succès.
De plus, si le matériau multicouches selon l’invention passe le test de blast avec succès déjà avec une unité de base et que son comportement ne peut que s’améliorer avec des unités de base additionnelles, on voit aussi que l’augmentation du nombre d’unités de base dans les exemples comparatifs ne permet pas pour autant de passer le test de blast avec succès.
Quant à la solution plaque de mica, on voit qu’une épaisseur minimum reste nécessaire pour passer le test de blast avec succès.
Panneau autosupporté pour la séparation en lit mobile simulé L'invention se rapporte au domaine des séparations de produits naturels ou chimiques, que l'on peut difficilement séparer par distillation. On utilise alors une famille de procédés, et de dispositifs associés, connus sous le nom de procédés, ou dispositifs de séparation en lit mobile simulé, soit en contre-courant simulé, soit en co-courant simulé, que nous désignerons ci-après par l'appellation « LMS ».
La valeur de l’angle α déterminée par le dispositif 30 de navigation permet notamment de régler le dispositif 22 de pilotage automatique sur la valeur zéro de l’angle α, de manière plus précise qu’un contrôle visuel. Au cours du déplacement du bâtiment naval 10, la transmission de la valeur de l’angle α à un opérateur, par l’intermédiaire d’un écran, permet également d’obtenir ladite valeur avec une plus grande précision qu’un contrôle visuel direct dudit opérateur.
Plus généralement, l’ensemble formé de l’élément de codage, du capteur optique et du module électronique peut être utilisé pour remplacer avantageusement n’importe quel dispositif de codage angulaire mécanique tel que des roue codeuses. Comme pour l’invention, cela présente l’avantage d’une calibration possible en temps réel sans intervention physique, c’est-à-dire un étalonnage de l’angle nul sur une position différente de l’origine O.
PERFECTIONNEMENT DU MÉCANISME DE VERROUILLAGE/DÉVERROUILLAGE D’UNE PORTE D’AERONEF À ÉCHAPPEMENT LATÉRAL DES BUTÉES L'invention concerne le domaine de l’aéronautique et, plus particulièrement, les portes d’aéronefs dites « à échappement latéral » et s’intéresse à un perfectionnement de leurs mécanismes intégrés de verrouillage et de déverrouillage.
Un aéronef comporte généralement plusieurs ouvertures dans son fuselage, pour permettre l’accès à la cabine ou aux soutes. Ces ouvertures sont munies de portes dont le mécanisme de verrouillage/déverrouillage doit assurer la solidité du verrouillage et l’étanchéité de cette porte pendant le vol. De plus, l’ouverture doit être simple et rapide à réaliser par le personnel navigant, soit depuis l’intérieur de l’aéronef, soit depuis l’extérieur par des équipes de secours. La résistance au différentiel de pression entre l’intérieur et l’extérieur de la cabine est réalisée au moyen de butées installées sur les pourtours de l’ouvrant de la porte et de son encadrement.
ART ANTÉRIEUR Il existe déjà des portes d’aéronef comportant :
- un ouvrant comprenant une structure de porte, une paroi externe fixée sur cette structure et des butées de porte ;
- un dormant comprenant un cadre de porte destiné à être fixé sur le fuselage de l’aéronef et comportant des butées de cadre ;
- un bras de support relié à l’ouvrant et comportant une extrémité montée pivotante sur le cadre de porte, ce bras de support et l’ouvrant étant mobiles entre une position de fermeture dans laquelle l’ouvrant obture le cadre de porte, les butées de porte étant alors verrouillées contre les butées de cadre, une position intermédiaire de déverrouillage dans laquelle les butées de porte sont dégagées des butées de cadre et une position d’ouverture dans laquelle l’ouvrant est dégagé du cadre de porte.
Cette porte est munie d’un mécanisme de verrouillage/déverrouillage adapté à commander le passage de la position de fermeture à la position de déverrouillage et inversement.
Ce mécanisme de verrouillage/déverrouillage comporte, pour son actionnement, un levier ou une poignée interne et un levier ou une poignée externe qui sont montées sur la structure de porte en étant mobiles entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage.
La présente invention s’intéresse plus particulièrement à des portes d’aéronef qui se déverrouillent grâce à des mouvements latéraux de l’ouvrant permettant le dégagement des butées de porte par rapport aux butées du dormant sans recourir à des mouvements verticaux de l’ouvrant. Ces mouvements latéraux sont ici définis comme des mouvements selon une direction longitudinale parallèle à l’axe longitudinal de l’aéronef.
Le WO 2020/253986 décrit une telle porte d’aéronef dans laquelle le mécanisme de verrouillage/déverrouillage comporte :
- un arbre de commande s’étendant selon un axe sensiblement vertical en étant monté sur la structure de porte selon une liaison pivot autour de l’axe de l’arbre de commande, le levier interne et le levier externe étant reliés transversalement à l’arbre de commande de sorte qu’une action sur l’un des leviers entraine en rotation l’arbre de commande autour de son axe ;
- une piste de guidage solidaire de l’ouvrant et s’étendant selon un plan sensiblement orthogonal à l’arbre de commande et comportant à son extrémité une ouverture ;
- un doigt d’actionnement fixé sur le bras de support et adapté à coopérer avec la piste de guidage ;
- une transmission mécanique adaptée à entrainer un déplacement du doigt d’actionnement lorsque l’arbre de commande est actionné en rotation.
La , à gauche, montre encerclée la structure d’insertion fémorale du ligament croisé antérieur. Sur cette , cette structure d’insertion fémorale est mal positionnée.
Ainsi, lors de la deuxième étape E20, cette structure d’insertion fémorale est repositionnée à l’emplacement correct, noté H, comme indiqué sur la , à droite.
L’emplacement correct est par exemple connu de la littérature portant sur l’anatomie du genou. Ainsi, le repositionnement depuis la position incorrecte vers la position correcte est par exemple effectué manuellement par un concepteur au vu de cette connaissance. Dans un autre exemple, à partir de modèles géométriques décrits dans la littérature mentionnée ci-dessus (tels qu’une distance quantifiée, un rayon de courbure quantifié), un algorithme de reconstruction de courbes ou de surfaces va être appliqué à l’élément mal positionné. Dans encore un autre exemple, le repositionnement est effectué en utilisant un réseau de neurones entraîné sur une base de données de modèles 3D issus de l’étape E10. A titre illustratif, un réseau tel que le réseau 3D CNN peut être utilisé.
Un deuxième type de correction réalisé lors de la deuxième étape est la complétion d’éléments incomplets.
La , à gauche, illustre, à l’intérieur de la forme ovale K une représentation du ligament latéral externe dans le modèle tridimensionnel préliminaire. Cette représentation est incomplète. Ainsi, lors de la deuxième étape, cette représentation va être complétée comme illustré sur la , à droite.
Des méthodes similaires à celles utilisées pour implémenter le premier type de correction peuvent être utilisées pour implémenter ce deuxième type de correction.
Il va être maintenant décrit comment fonctionne le système d’aide en temps réel 1 en phase peropératoire, c’est-à-dire, lors de l’intervention par arthroscopie par un chirurgien dans le genou du patient nécessitant une greffe d’un ou plusieurs ligaments.
Lors de l’intervention, le chirurgien manipule un instrument chirurgical de perçage 5 de type moteur chirurgical muni d’un foret ou d’une broche. L’instrument chirurgical de perçage 5 est utilisé pour repérer dans un premier temps des zones cutanées pour réaliser des incisions aux emplacements adéquats dans le genou du patient afin de réaliser le ou les tunnels osseux.
Un aspect de l’invention porte sur la capacité du système d’aide en temps réel 1 à permettre de visualiser en temps réel, lorsque le chirurgien manipule l’instrument chirurgical de perçage 5 afin de réaliser un tunnel osseux 10, un premier orifice 11a représentant l’entrée du tunnel osseux et un deuxième orifice 11b représentant la sortie du tunnel osseux. Le premier orifice 11a et le deuxième orifice 11b sont déterminés, comme il va être décrit par la suite, en fonction de la position et l’orientation, en temps réel, de l’extrémité de l’instrument chirurgical de perçage 5. Par « entrée » du tunnel osseux 10, il est entendu la zone surfacique de la structure osseuse par laquelle entre l’extrémité de l’instrument chirurgical de perçage 5. Par « sortie » du tunnel osseux, il est entendu la zone surfacique de la structure osseuse par laquelle sort l’extrémité de l’instrument chirurgical de perçage 5.
Ainsi, par la visualisation en temps réel de la localisation du premier orifice 11a et du deuxième orifice 11b, le chirurgien va pouvoir ajuster la position et l’orientation dans l’espace, par rapport au genou, de l’instrument chirurgical de perçage 5, pour positionner correctement le tunnel osseux 10 par rapport à des structures anatomiques d’intérêt qui sont des repères anatomiques connus, et sans endommager de structures anatomiques « nobles », telles que des structures tendineuses ou ligamentaires, avoisinantes.
Préalablement à l’intervention, le dispositif programmable 6 a reçu le modèle tridimensionnel préopératoire 7 généré par le dispositif programmable préopératoire. Le modèle tridimensionnel préopératoire 7 est par exemple stocké dans une mémoire associée au dispositif programmable 6.
La position du genou du patient par rapport à l’instrument chirurgical de perçage 5 et au dispositif d’imagerie 2 doit être connue à tout instant.
Pour ce faire, par exemple, des marqueurs, tels des broches, peuvent être positionnés dans le fémur ou le tibia pour créer un référentiel R. Le référentiel R sert à connaître la position du genou à opérer par rapport à l’instrument chirurgical de perçage 5. Le référentiel R permet d’effectuer le recalage du modèle tridimensionnel préopératoire sur le genou du patient. Ainsi, la position en temps réel du genou du patient dans l’espace de la salle d’opération est connue.
Alternativement, étant donné que le dispositif d’imagerie 2 acquiert un flux d’images, la position du genou dans l’espace de la salle d’opération peut être connue à partir du flux d’images. En effet, il est possible d’obtenir, à partir du flux d’images un modèle tridimensionnel partiel courant et de recaler le modèle tridimensionnel préopératoire sur le modèle tridimensionnel partiel courant. En particulier, la distance entre le dispositif d’imagerie 2 et les structures dont ce dernier réalise l’image, peut être connue. Ainsi, la position du genou dans l’espace, après recalage peut être connue.
Le dispositif programmable 6 du système d’aide en temps réel 1 peut être configuré pour piloter l’ensemble des équipements utilisés lors de l’intervention. Ainsi, le dispositif programmable 6 est configuré pour recevoir des signaux du dispositif de suivi 3, et calculer, sur la base de ces signaux, la position et orientation en temps réel dans l’espace de la salle d’opération des éléments d’intérêt suivis par le dispositif de suivi 2 (i.e., le fémur et le tibia du patient, le dispositif d’imagerie 2, l’instrument chirurgical de perçage 5).
Un modèle tridimensionnel partiel peropératoire 9 de la portion d’intérêt du genou 8 est généré. Le terme « partiel » fait référence au fait que le modèle concerne seulement toute ou une partie de la portion d’intérêt du genou et non l’intégralité de la structure anatomique du genou. On rappelle que la portion d’intérêt du genou 8 comprend les zones du genou où la greffe du ou des ligaments doit être réalisée.
L’affichage d’un message d’information permet d’aider en temps réel le chirurgien à ajuster la position et l’orientation courante de son instrument chirurgical de perçage.
Un autre aspect de l’invention porte sur un produit programme d’ordinateur comportant des instructions pour mettre en œuvre les étapes suivantes d’un procédé d’aide en temps réel à la réalisation d’au moins un tunnel osseux par arthroscopie dans une articulation d’un patient lors de l'exécution du programme par un processeur d'un dispositif programmable :
- obtenir un modèle anatomique tridimensionnel préopératoire spécifique au patient, ledit modèle comprenant une représentation de l’articulation du patient et une représentation de structures anatomiques d’intérêt,
- acquérir, à l’aide d’un dispositif d’imagerie, un flux d’images bidimensionnelles peropératoires, lesdites images bidimensionnelles peropératoires comprenant une portion d’intérêt de l’articulation,
- acquérir des informations de suivi de la position et de l’orientation d’un instrument chirurgical de perçage lors d’une manipulation de l’instrument chirurgical de perçage par un opérateur à l’aide d’un dispositif de suivi,