INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans certains modes de réalisation, un utilisateur peut être une personne, telle qu'un clinicien, un chirurgien, un ingénieur, un technicien, un professionnel de la santé, etc., qui peut utiliser un dispositif informatique pour effectuer automatiquement une ou plusieurs étapes d'un ou plusieurs procédés décrits ci-après.
Les modes de réalisation décrits ici fournissent une solution technique à un problème technique.
En particulier, comme discuté, en raison des limites de l'imagerie médicale traditionnelle et des méthodes de modélisation connues, il n'est pas toujours possible d’obtenir une représentation satisfaisante d’un ensemble osseux correspondant à la morphologie spécifique d’un patient.
En conséquence, les modèles 3D actuels ne permettent pas de planifier une procédure chirurgicale de façon optimale.
Certains modes de réalisation fournis ici apportent une solution technique à ce problème technique.
En particulier, certains modes de réalisation fournissent des outils numériques d’aide au planning opératoire et d’analyse post-opératoire du geste chirurgical.
Les systèmes et procédés décrits ici peuvent être mis en œuvre par un ou plusieurs dispositifs informatiques reliés entre eux et configurés pour fournir diverses fonctionnalités.
La est un exemple d’un système informatique 100 configuré pour la mise en œuvre de certains modes de réalisation décrits par la suite.
Le système informatique 100 comprend un réseau 101. Le réseau 101 peut prendre diverses formes. Par exemple, le réseau 101 peut être un réseau local d’un hôpital ou d’une entreprise. Dans certains modes de réalisation, le réseau 101 peut être un réseau étendu, tel qu'Internet. Dans d'autres modes de réalisation, le réseau 101 peut être une combinaison de réseaux locaux et de réseaux étendus. Le réseau 101 permet le partage de communications et de données sécurisées entre divers dispositifs informatiques.
Le système informatique 100 comprend au moins un dispositif informatique 104 relié au réseau 101. Le dispositif informatique 104 peut être un ordinateur qui exécute un système d'exploitation connu en soi tel que Windows, Mac OS, Linux, Chrome OS ou un autre système d'exploitation. Le dispositif informatique 104 peut avoir un logiciel applicatif installé localement pour lui permettre d'interagir via le réseau 101 avec d'autres logiciels stockés sur divers autres modules et dispositifs du système informatique 100.
Ce logiciel applicatif peut prendre la forme d'un navigateur web capable d'accéder à un service applicatif distant. Alternativement, le logiciel applicatif peut être une application client installée dans le système d'exploitation du dispositif informatique 104. Le dispositif informatique 104 peut également prendre la forme d'un ordinateur spécialisé, spécifiquement conçu pour les travaux d'imagerie médicale, ou encore plus spécifiquement pour générer une représentation informatique d'au moins une partie anatomique. Le dispositif informatique 104 peut en outre prendre la forme d'un dispositif portable ou d’une tablette configurée pour communiquer via le réseau 101 et configuré en outre pour exécuter un ou plusieurs modules logiciels pour permettre à un utilisateur d'effectuer les procédés décrits ci-après.
Le système informatique 100 comprend en outre un stockage de données d'images 106. Typiquement, le stockage de données d'images 106 prend la forme d'une base de données conçue pour stocker des fichiers d'images médicales. Ces images peuvent être des images DICOM (« Digital Imaging and Communications in Medicine » en anglais) ou d'autres types d'images. Le stockage de données d'images 106 peut faire partie d'un dispositif d’imagerie médicale 111 tel que décrit ci-après, ou en variante il peut faire partie du dispositif informatique 104. Le stockage de données d'images 106 peut également être une base de données autonome ayant un stockage dédié optimisé pour les données d'images médicales. Le stockage de données d'images 106 peut en outre inclure dans la même base de données ou dans une base de données séparée des représentations/images numériques 2D et/ou 3D d'implants de conception, ainsi que de déformations d’un ensemble osseux standardisées, comme décrit plus en détail ci-après.
Le système informatique 100 peut également comprendre un dispositif d’imagerie médicale 111. Le dispositif d’imagerie médicale 111 est configuré pour acquérir et restituer des données d'imagerie médicale, notamment des images ou représentations visuelles, des ensembles osseux de parties anatomiques. Le dispositif d’imagerie médicale 111 peut être basé sur les rayons X, la résonnance magnétique nucléaire (IRM) ou encore les ultrasons. Le choix du dispositif d’imagerie médicale 111 peut dépendre du type d’ensemble osseux à observer. L’imagerie par rayons X sera préférée pour l’observation des ensembles osseux par radiographie par rayons X ou par tomodensitométrie par scanner à rayons X (CT-scan). D’autres types d’imagerie sont toutefois possibles.
En fonction de la méthode d’imagerie, les images résultantes sont en 2D, 3D ou volumique. Par « image 3D » on comprend des images permettant d’obtenir une visualisation tridimensionnelle surfacique des parties anatomiques et/ou des ensembles osseux, tandis que « image volumique » vise la caractérisation en volume, notamment discrétisé à partir de voxels. Encore alternativement, les données d’imagerie médicale peuvent être en 4D, comprenant en outre une dimension temporelle afin de visualiser le mouvement des parties anatomiques et/ou des ensembles osseux dans certaines situations déterminées.
Ces images peuvent être stockées dans le stockage de données d'images 106 et utilisées pour créer des modèles 3D des partie anatomiques. A cet effet, le système informatique 100 peut également comprendre un module de traitement d'images 108. Le module de traitement d'images 108 est configuré pour récupérer les données d'imagerie médicale à partir du stockage de données d'images 106 et générer des modèles 3D et des radiographies modifiées comme décrit plus en détail par la suite. Le module de traitement 108 peut également être configuré pour déterminer des mesures de parties anatomiques, comme dans des modèles 3D des parties anatomiques. Dans certains modes de réalisation, le module de traitement d'images 108 peut être fourni via une application à laquelle le dispositif informatique 104 accède via le réseau 101. Alternativement, le module de traitement d'images peut être une application logicielle qui est installée directement sur le dispositif informatique 104, et qui accède au stockage de données d'images 106 via le réseau 101. Le module de traitement d’images 108 peut par exemple inclure des logiciels tels que 3D Slicer et ITK-Snap, Simpleware - Scan IP ou Materialise Mimics.
De façon générale, le module de traitement d'images 108 peut être n'importe quelle combinaison de logiciel et/ou de matériel situé dans le système informatique 100 qui fournit des capacités de traitement d'images sur les images stockées dans le stockage de données d'images 106.
Le système informatique peut également comprendre un module de visualisation 110. Le module de visualisation 110 peut être un logiciel complémentaire et/ou groupé avec le module de traitement d'images 108. Le module de visualisation 110 peut être une application configurée pour fournir différentes visualisations d'objets anatomiques. Par exemple, le module de visualisation 110 peut provoquer l'affichage d'un ou plusieurs modèles 3D et/ou radiographies (par exemple modifiés ou originaux) sur un écran, tel que celui du dispositif informatique 104, en rendant des images à afficher. Le module de visualisation 110, comme cela sera décrit, peut restituer des images avec différentes couleurs, tailles, selon différentes interfaces utilisateur, etc. pour l'affichage. Le module de visualisation 110 peut en outre rendre des images superposées sur d'autres images, telles que des images ou des rendus (par exemple, 2D ou 3D) d'implants médicaux sur des objets anatomiques, comme décrit plus en détail ici. Comme avec le module de traitement d'images 108, le module de visualisation 110 peut être une application basée sur le réseau à laquelle un ou plusieurs dispositifs informatiques 104 accèdent via le réseau 101. Il peut également s'agir d'une application native installée dans le système d'exploitation d'un ordinateur tel que le dispositif informatique 104 par exemple.
La illustre un exemple d'un dispositif informatique 200, tel que celui décrit en relation avec la , configuré pour mettre en œuvre divers modes de réalisation de l'invention. Le dispositif informatique 200 peut généralement prendre la forme d'un matériel informatique configuré pour exécuter certains processus et instructions conformément à divers aspects d'un ou plusieurs modes de réalisation décrits ici. Le matériel informatique peut être un ordinateur unique ou plusieurs ordinateurs configurés pour fonctionner ensemble. Le dispositif informatique 200 comprend un processeur 202. Le processeur 202 peut être un ou plusieurs processeurs d'ordinateur personnel standard ou être un processeur plus spécialisé conçu spécifiquement pour le traitement et/ou l'analyse d'images. Le dispositif informatique 200 peut également comprendre un élément d’affichage 204, tel qu’un écran. Le dispositif informatique 200 peut comprendre une carte graphique 206. La carte graphique 206 permet l’affichage d’images sur l’élément d’affichage 204.
L’élément d’affichage 204 peut être intégré au dispositif informatique 200, par exemple à la manière d'un dispositif informatique tout-en-un ou d'une tablette. Alternativement, l’élément d’affichage 204 peut également être un support dédié permettant une visualisation en réalité virtuelle ou augmentée, tel qu’un casque, des lunettes ou tout autre support prévu à cet effet.
Le dispositif informatique 200 peut en outre comprendre une mémoire 208. La mémoire 208 peut prendre diverses formes. Par exemple, la mémoire 208 peut comprendre une mémoire volatile 210. La mémoire volatile 210 peut être une certaine forme de mémoire à accès aléatoire, et peut être généralement configurée pour charger des modules logiciels exécutables dans la mémoire afin que les modules logiciels puissent être exécutés par le processeur 202 d'une manière bien connue dans l'art. Les modules logiciels peuvent être stockés dans une mémoire non volatile 212. La mémoire non volatile 212 peut prendre la forme d'un lecteur de disque dur, d'une mémoire flash, d'un disque dur à semi-conducteurs ou d'une autre forme de mémoire non volatile. La mémoire non volatile 212 peut également être utilisée pour stocker des données non exécutables, telles que des fichiers de base de données et similaires.
Le dispositif informatique 200 peut également comprendre une interface réseau 214. L'interface réseau peut prendre la forme d'une carte d'interface réseau et de ses pilotes logiciels et/ou micrologiciels correspondants configurés pour fournir au système 200 un accès à un réseau, tel que celui décrit en relation avec la .
En général, le système informatique 200 représenté sur la peut généralement comprendre un, quelques ou plusieurs types différents de dispositifs informatiques 200 qui fonctionnent ensemble pour exécuter divers modes de réalisation décrits ci-dessous. Un homme du métier appréciera facilement que divers types différents de dispositifs informatiques et de configurations de réseau peuvent être mis en œuvre pour exécuter les systèmes et procédés de l'invention décrits ici.
On décrit par la suite un procédé selon l’invention 300 en lien avec la et suivantes.
Le procédé 300 comprend une étape d’acquisition 302, lors de laquelle une ou plusieurs images d'au moins un ensemble osseux sont obtenues. On comprend que, par la suite, la mention dans la présente description d’une image peut également signifier l’acquisition et le traitement de plusieurs images de l’ensemble osseux, notamment selon plusieurs angles de vues, lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention.
L’image peut être acquise en utilisant le dispositif d’imagerie médicale représenté sur la , tel qu'un scanner à rayons X. Chaque image comprend une représentation 2D, 3D, volumique ou 4D de l’ensemble osseux. La ou les images acquises à l'aide du dispositif d’imagerie médicale 111 peuvent être stockées dans le stockage de données d'images 106 ou dans une autre mémoire informatique accessible via le réseau informatique 101.
L’étape d’acquisition 302 permet en particulier d’obtenir une image d’un ensemble osseux dans une forme pathologique, notamment fracturée. A titre d’exemple, les [Fig. 5A, 5B, 5C] représentent respectivement des images 2D selon les coupes transversale (plan A-A), sagittale (plan B-B) et coronale (C-C) d’un genou illustré schématiquement sur la . Les [Fig. 5A, 5B, 5C] font ainsi apparaitre en niveaux de gris plusieurs os d’un ensemble osseux, notamment le tibia, la fibula, la patella et le fémur correspondant à la partie anatomique du genou.
Comme illustré sur la , le procédé 300 comprend ensuite une étape de segmentation 304 lors de laquelle l’image est décomposée une ou plusieurs régions d’intérêt identifiées comme indépendantes les unes des autres. La segmentation d’images peut par exemple être réalisée à partir du logiciel 3D Slicer, Simpleware, ITK-snap, mais d’autres logiciels sont également utilisables.
Par « région d’intérêt », on comprend une ou plusieurs géométries ou volumes de l’image correspondant à différents éléments composant la partie anatomique, et notamment composant l’ensemble osseux. Selon certains modes de réalisation, une région d’intérêt peut correspondre à un os en particulier. Selon l’exemple illustré sur les [Fig. 5A, 5B, 5C], une région d’intérêt peut correspondre au fémur 501, le tibia 502, la patella 503. Selon d’autres modes de réalisation, une région d’intérêt peut également correspondre à une partie d’un os ou à un fragment osseux si l’ensemble osseux est dans une forme fracturée. Les différentes régions d’intérêt permettent ainsi d’identifier et/ou de marquer différents éléments composant la géométrie de l’ensemble osseux.
Les butées 32 sont configurées pour amortir des chocs de la partie mobile 15, dans cet exemple du bras 15C, lorsque l’un ou l’autre des éléments d’appui 15A et 15B est déplacé de sa position initiale vers une deuxième position (voir plus loin ci-dessous).
Dans l’exemple de la , le dispositif 14 comprend par ailleurs un capteur 34 configuré pour détecter la position de la partie mobile 15, en particulier la position des éléments d’appui 15A et 15B. Dans cet exemple, le capteur 34 est plus spécifiquement configuré pour détecter l’inclinaison du bras 15C, par mesure d’une distance entre le bras 15C et l’embase 16.
Dans une variante de réalisation, le capteur 34 peut être configuré pour mesurer un angle entre différentes parties du dispositif 14.
Le dispositif 14 intègre des moyens (non représentés) de communication d’une information de position, fournie par le capteur 34, à un terminal informatique distant de supervision (non représenté).
De manière non limitative, le terminal de supervision peut délivrer une information de blocage du mécanisme à bascule lorsque le capteur 34 détecte un maintien, pendant une durée supérieure à une durée de seuil, de la partie mobile 15 dans une position d’inclinaison supérieure à une inclinaison de seuil. La durée de seuil et l’inclinaison de seuil sont de préférence paramétrables.
Une séquence d’actionnement d’un dispositif 14 conforme à l’invention est représenté aux figures 6 à 12.
En référence à la , le dispositif 14 représenté pour illustrer cette séquence est un dispositif à bascule semblable à celui qui vient d’être décrit, la description qui précède s’appliquant par analogie.
Par distinction avec l’illustration de la , la partie mobile 15 du dispositif 14 de la est représentée sous forme monobloc, les éléments d’appui 15A et 15B ainsi que le bras 15C définissant une surface 20 continue.
En référence à la , la surface 20 formée par la partie mobile 15 comprend des courbures 21A, 21B, 22A et 22B destinées à faciliter son pivotement sous l’action d’une roue 1.
Dans la présente description, les termes « avant » et « arrière » sont définis relativement à un sens S1 de déplacement de la roue 1 selon la direction D1, relativement au dispositif 14.
La courbure 21A de la surface 20 est située à l’avant de l’élément d’appui 15A, la courbure 22A est située à l’arrière de l’élément d’appui 15A, la courbure 22B est située à l’avant de l’élément d’appui 15B et la courbure 21B est située à l’arrière de l’élément d’appui 15B.
Le dispositif 14 des figures 7 à 12 est identique à celui de la , la description qui précède s’appliquant par analogie.
Les figures 6 à 12 montrent par ailleurs une roue 1 telle que décrite ci-dessus en référence aux figures 1 et 2, ainsi qu’une ligne L1 correspondant à la surface de roulement d’un rail sur lequel la bande de roulement ferroviaire 2 de la roue 1 est en appui.
Dans cette séquence, la roue 1 se déplace longitudinalement dans le sens S1, en allant de l’élément d’appui 15A vers l’élément d’appui 15B.
À la , la roue 1 se trouve à l’avant de la partie mobile 15 du dispositif 14 est n’est pas encore en contact avec celle-ci. Les éléments d’appui 15A et 15B sont chacun en position initiale, dans laquelle la partie de surface 20 qu’ils constituent est située au même niveau, selon la direction D2, que la ligne L1.
À la , la bande de roulement routière 3 de la roue 1 est en contact avec la partie de surface 20 constituée par l’élément d’appui 15A.
Ici, le cardan 329 est en prise, c’est-à-dire solidaire en rotation autour du premier axe longitudinal X326, avec l’élément de transmission de couple 328.
Avantageusement, le cardan 329 est équipé, sur son côté avant tourné vers le moteur électrique 16 en configuration montée du réducteur 19 dans l’actionneur électromécanique 11, d’une empreinte 329a, en particulier non-circulaire, pouvant être, par exemple, en forme de croix, d’étoile, de fente, ou être réalisée au moyen de plusieurs trous, pouvant être au nombre de deux ou plus.
Ici, l’empreinte 329a est configurée pour recevoir, autrement dit reçoit, une extrémité d’un arbre de sortie, non représenté, du moteur électrique 16, en particulier dans la configuration assemblée de l’actionneur électromécanique 11.
En variante, non représentée, l’empreinte 329a est configurée pour recevoir, autrement dit reçoit, une extrémité d’un arbre de sortie du frein 29, en particulier dans la configuration assemblée de l’actionneur électromécanique 11. En outre, dans ce cas, une extrémité d’un arbre d’entrée du frein 29 est accouplée avec une extrémité d’un arbre de sortie du moteur électrique 16, en particulier dans la configuration assemblée de l’actionneur électromécanique 11.
Ainsi, le cardan 329, l’élément de transmission de couple 328, l’arbre 326 et la première partie annulaire 322 du pignon solaire 32 permettent de transmettre un mouvement de rotation à la denture 324 du pignon solaire 32 à partir de l’arbre de sortie du moteur électrique 16.
Avantageusement, chaque pignon satellite 33 comprend une deuxième partie annulaire 332.
Avantageusement, la deuxième partie annulaire 332 porte une première denture 334. La première denture 334 de chaque pignon solaire 33 est en prise avec la denture 324 du pignon solaire 32.
Ici, la première denture 334 de chaque pignon solaire 33 est hélicoïdale. En outre, la première denture 334 de chaque pignon solaire 33 est complémentaire de la denture 324 du pignon solaire 32.
La couronne 37 comprend une denture interne 375. Chaque pignon satellite 33 est engrené avec la denture interne 375 de la couronne 37.
Ici, la denture interne 375 de la couronne 37 est droite.
Avantageusement, la deuxième partie annulaire 332 porte une deuxième denture 335. La deuxième denture 335 de chaque pignon solaire 33 est en prise avec la denture interne 375 de la couronne 37.
Ici, la deuxième denture 335 de chaque pignon solaire 33 est droite. En outre, la deuxième denture 335 de chaque pignon solaire 33 est complémentaire de la denture interne 375 de la couronne 37.
Avantageusement, chaque pignon satellite 33 comprend, en outre, un arbre 336. L’arbre 336 de chaque pignon satellite 33 permet un montage et un centrage de l’un des pignons satellites 33 sur le porte-satellites 38. L’arbre 336 de chaque pignon satellite 33 s’étend selon un deuxième axe longitudinal X336. Chaque deuxième axe longitudinal X336 est un axe central de l’un des pignons satellites 33. Chaque deuxième axe longitudinal X336 est parallèle au premier axe longitudinal X326 du pignon solaire 32.
Ici, l’arbre 336 de chaque pignon satellite 33 est reçu dans un évidement central de la deuxième partie annulaire 332 du pignon satellite 33 correspondant. En outre, la deuxième partie annulaire 332 et l’arbre 336 de chaque pignon satellite 33 sont solidaires en rotation, autour du deuxième axe longitudinal X336.
En configuration montée de chaque pignon solaire 33 dans le porte-satellites 38, chaque deuxième axe longitudinal X336 de l’un des pignons satellites 33 est décalé radialement par rapport au premier axe longitudinal X326 du pignon solaire 32 d’un écart e23 non nul.
L’écart e23 est défini par la géométrie du porte-satellites 38 et permet l’engrènement de la denture 324 du pignon solaire 32 avec la première denture 334 de chaque pignon satellite 33.
Compte tenu du dépassement radial X3 de la bande de roulement routière 3 (voir ), le déplacement de la roue 1 de la position de la à celle de la a pour conséquence que la bande de roulement routière 3 vient s’appuyer sur l’élément d’appui 15A, faisant pivoter la partie mobile 15 du dispositif 14 autour de l’axe A1 dans un premier sens R1 de rotation.
La courbure 21A formée par la surface 20 favorise ce pivotement.
Ce pivotement déplace l’élément d’appui 15A de la position initiale vers une deuxième position dans laquelle l’élément d’appui 15A est en retrait par rapport à la ligne L1, d’un premier côté de cette ligne L1, en l’occurrence en-dessous de la ligne L1 sur la .
Simultanément, ce pivotement déplace l’élément d’appui 15B de la position initiale vers une position, appelée « troisième position », dans laquelle l’élément d’appui 15B est en retrait par rapport à la ligne L1 d’un deuxième côté de cette ligne L1, en l’occurrence au-dessus de la ligne L1 sur la .
À la , la bande de roulement routière 3 de la roue 1 est en contact avec la partie de la surface 20 comportant la courbure 22A, à l’arrière de l’élément d’appui 15A.
Le déplacement de la roue 1 de la position de la à celle de la s’accompagne d’un pivotement de la partie mobile 15 du dispositif 14 autour de l’axe A1 dans un deuxième sens R2 de rotation, opposé au sens R1.
Dans cet exemple non limitatif, la courbure 22A permet à la roue 1 d’accompagner ce pivotement qui est suscité par l’organe de rappel 30 (voir ).
À la , la roue 1 est située longitudinalement entre les éléments d’appui 15A et 15B est n’est plus en contact avec la partie mobile 15 du dispositif 14. Les éléments d’appui 15A et 15B ont retrouvé leur position initiale.
À la , la bande de roulement routière 3 de la roue 1 est en contact avec la partie de surface 20 comportant la courbure 22B.
Le déplacement de la roue 1 de la position de la à celle de la a pour conséquence que la bande de roulement routière 3 vient s’appuyer sur la partie mobile 15 du dispositif 14 en entraînant ainsi un pivotement de cette dernière autour de l’axe A1, dans le sens R2.
La courbure 22B de la surface 20 favorise ce pivotement.
Ce pivotement déplace l’élément d’appui 15B de la position initiale vers la deuxième position dans laquelle l’élément d’appui 15B est en retrait par rapport à la ligne L1 dudit premier côté de cette ligne L1.
Simultanément, ce pivotement déplace l’élément d’appui 15A de la position initiale vers la troisième position, dans laquelle l’élément d’appui 15A est en retrait par rapport à la ligne L1 dudit deuxième côté de cette ligne L1.
À la , la bande de roulement routière 3 de la roue 1 est en contact avec la partie de surface 20 comportant la courbure 21B, à l’arrière de l’élément d’appui 15B.