FR3054691A1 - Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur - Google Patents

Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur Download PDF

Info

Publication number
FR3054691A1
FR3054691A1 FR1657263A FR1657263A FR3054691A1 FR 3054691 A1 FR3054691 A1 FR 3054691A1 FR 1657263 A FR1657263 A FR 1657263A FR 1657263 A FR1657263 A FR 1657263A FR 3054691 A1 FR3054691 A1 FR 3054691A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
morphology
description
generic
personalized
user
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR1657263A
Other languages
English (en)
Inventor
Frederick Van Meer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anatoscope
Original Assignee
Anatoscope
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anatoscope filed Critical Anatoscope
Priority to FR1657263A priority Critical patent/FR3054691A1/fr
Priority to FR1754031A priority patent/FR3054692A1/fr
Priority to EP17764860.7A priority patent/EP3490502A2/fr
Priority to CN201780058220.1A priority patent/CN109996515A/zh
Priority to US16/321,335 priority patent/US10779982B2/en
Priority to PCT/FR2017/052034 priority patent/WO2018020120A2/fr
Publication of FR3054691A1 publication Critical patent/FR3054691A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/0123—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations for the knees
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/5044—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/5046—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3835—Designing moulds, e.g. using CAD-CAM
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G05B19/4099—Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/5044—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/5046—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A61F2002/505—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using CAD-CAM techniques or NC-techniques
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/5044—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/5046—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A61F2002/5053—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using a positive or a negative model, e.g. casting model or mould
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/0123—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations for the knees
    • A61F5/0125—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations for the knees the device articulating around a single pivot-point
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/757—Moulds, cores, dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35134—3-D cad-cam
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49007—Making, forming 3-D object, model, surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30052—Implant; Prosthesis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un procédé de conception d'un appareillage personnalisé dont la forme est adaptée à la morphologie d'un utilisateur déterminé. Le procédé comprend l'identification d'une transformation géométrique mettant en correspondance une morphologie générique et une morphologie de l'utilisateur déterminé ; et l'application de la transformation géométrique à une description de l'appareillage générique pour établir une description de l'appareillage personnalisé. L'invention porte également sur un programme d'ordinateur mettant en œuvre ce procédé de conception. Elle porte aussi sur un procédé de fabrication de l'appareillage personnalisé et sur l'appareillage personnalisé issu de ce procédé.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de conception d'un appareillage personnalisé, adapté à la morphologie d'un utilisateur déterminé et à qui l’appareillage est spécifiquement destiné. L'invention concerne aussi un programme d'ordinateur mettant en œuvre une telle méthode de conception. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel appareillage et un appareillage conçu et/ou fabriqué à l'aide des méthodes exposées.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Dans le cadre de la présente invention, on désigne par « appareillage » tout objet ou dispositif pouvant être disposé en contact intime avec le corps d'un utilisateur. Il peut s'agir par exemple d'un objet ou d'un dispositif dont la fonction impose qu'il épouse la forme de son utilisateur. À titre d'exemple non exhaustif d'un tel objet, il peut s'agir d'une prothèse médicale, telle qu'une prothèse d'articulation comme une prothèse de hanche, d'une orthèse telle qu'une genouillère ou une coudière, ou de tout autre dispositif de sécurité ou de protection du corps tel qu'un casque, une coque de maintien du dos, etc.
Pour des raisons médicales, de sécurité ou de confort on cherche à concevoir un tel appareillage pour qu'il s'ajuste au mieux à la morphologie de utilisateur.
son
Selon une première méthode connue de conception et de fabrication, on réalise une reproduction matérielle d'une partie du corps de l'utilisateur, par exemple à l'aide d'une maquette en plâtre, en mousse ou en cire qui peut être obtenue directement par moulage. Cette maquette est alors utilisée pour produire l'appareillage personnalisé par déformation d'un matériau, par exemple par thermoformage. Cette approche traditionnelle est longue, coûteuse et ne se prête pas à une fabrication industrielle d'appareillages personnalisés.
Des approches plus récentes de conception d'un appareillage personnalisé proposent d'élaborer une description de l'appareillage plutôt que de passer par la fabrication d'une maquette. Cette description peut être interprétée par un dispositif informatique pour en faire une représentation graphique et/ou interprétée par un équipement de fabrication en vue de sa réalisation réelle. La description peut comprendre, à titre d'illustration, la décomposition en éléments finis par maillage 3D des surfaces définissant l'appareillage.
Ces approches récentes de conception peuvent également se fonder sur une description de la morphologie de l'utilisateur. Cette description, similairement à celle de l'appareillage, peut comprendre un maillage 3D des surfaces définissant la morphologie. Alternativement, ou en complément, la description peut comprendre une image volumique (image composée de voxels) issue par exemple d'un dispositif de mesures telles qu'une I.R.M., un scanner à rayon X pour tomographie axiale calculée par ordinateur, ou d'un dispositif de mesure par ultrasons. Alternativement encore la description peut comprendre une pluralité d'images 2D (image composée de pixels) prises sous des angles différents, par exemple en rayons X, permettant de recomposer la morphologie d'utilisateurs.
Ainsi, selon une méthode connue de conception d'un appareillage personnalisé, on élabore une description de l'appareillage personnalisé en combinant une première partie extraite de la description de la morphologie de l'utilisateur et une seconde partie correspondant à une description figée de l'appareillage. La première partie correspond à la surface de l'appareillage qui est en contact avec une zone du corps de l'utilisateur, et on définit sa forme en se conformant à la morphologie de l'utilisateur en cette zone. La seconde partie correspond à une portion de l'appareillage qui n'est pas en contact avec l'utilisateur, par exemple les surfaces extérieures de l'appareillage, et qui donc ne doit pas nécessairement être personnalisée.
La combinaison de ces deux parties, extraites chacune d'une source différente, n'est pas aisée. En particulier, ces deux parties ne se raccordent généralement pas parfaitement, ce qui nécessite une édition manuelle de la description de l'appareillage à l'aide d'un outil informatique dédié. Cette édition qui vise à rendre l'objet fabricable et gomme ses imperfections est manuelle, ce qui rend cette méthode de conception imparfaite, car complexe et souvent coûteuse.
OBJET DE L'INVENTION
La présente invention vise à pallier tout ou partie des inconvénients précités. Elle vise notamment à fournir une méthode de conception et/ou de fabrication d'un appareillage personnalisé qui limite, voire qui élimine, le besoin d'éditer manuellement la description de 1'appareillage.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
En vue de la réalisation de l'un au moins de ces buts, l'objet de l'invention propose, selon un premier aspect, un procédé de conception d'un appareillage personnalisé dont la forme est adaptée à la morphologie d'un utilisateur déterminé. Le procédé de conception comprend les étapes suivantes :
- obtenir une description d'un appareillage générique dont la forme est adaptée à une morphologie générique ;
- obtenir une description de la morphologie générique et la description de la morphologie de l'utilisateur déterminé ;
- traiter les descriptions de la morphologie générique et de la morphologie de l'utilisateur déterminé pour identifier une transformation géométrique mettant en correspondance la morphologie générique et la morphologie de l'utilisateur déterminé ;
- appliquer la transformation géométrique à la description de l'appareillage générique pour établir la description de l'appareillage personnalisé.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
- le procédé comporte une étape préalable de mesures pour établir la description de la morphologie de l'utilisateur déterminé.
- les descriptions comprennent au moins une description à l'aide d'un langage de description 3D d'objets, d'un maillage 3D, d'une image volumique, ou d'une pluralité d'images 2D.
- la description de l'appareillage générique est associée à une information locale de rigidité de l'appareillage générique pour moduler localement l'application de la transformation géométrique lors de l'étape d'application.
Selon un autre aspect, l'objet de l'invention propose un programme d'ordinateur comprenant des instructions
adaptées à la mise en œuvre de chacune procédé de conception, lorsque le programme un ordinateur. des est étapes du exécuté sur
Selon encore un autre aspect, l'objet de 1'invention
propose un procédé de fabrication d'un appareillage personnalisé comprenant :
- la fourniture d'une description de l'appareillage personnalisée obtenue par la méthode de conception proposée ;
- la réalisation de l'appareillage personnalisé à partir de sa description.
La réalisation de l'appareillage personnalisé peut être obtenue par fabrication additive.
Enfin, l'objet de l'invention propose également l'appareillage personnalisé obtenu par ce procédé de fabrication.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre en référence à la figure 1 qui représente schématiquement les étapes composant une méthode conforme à 1'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de conception d'un appareillage personnalisé, c'est-à-dire un appareillage dans la forme est adaptée à la morphologie d'un utilisateur déterminé.
La conception de l'appareillage vise à établir une description de cet objet, suffisante, selon le besoin, pour en permettre sa représentation par exemple sous une forme graphique à l'aide de moyens de traitement et de visualisation informatique ou pour en permettre sa fabrication.
L'invention n'est pas limitée à une forme particulière de description de l'appareillage et/ou de la morphologie d'un utilisateur : ces descriptions peuvent être formées à l'aide d'un langage de description d'objets (du type VRML). Elles peuvent être également formées par décomposition en éléments finis (maillage 3D) des surfaces qui les définissent. Elles peuvent être aussi décrites par une image volumique, i.e. composée de points, appelés « voxels », repérés dans un espace à trois dimensions et associées à au moins une valeur numérique qui peut représenter un niveau de gris ou une couleur. Les descriptions d'un appareillage ou d'une morphologie peuvent être également formées (composés de « pixels décrit dans son volume.
par une pluralité d'images 2D permettant de recomposer l'objet
Une description d'un appareillage ou d'une morphologie peut être hybride, c'est-à-dire combiner différentes formes de description comme celles qui viennent d'être présentées. Ces différentes formes peuvent porter sur des parties identiques ou complémentaires de l'objet décrit.
Quel que soit la où les formes choisie (s) pour décrire un objet, sa description peut être matérialisée par un fichier informatique contenant les éléments de langage et/ou les pixels, voxels, et/ou les points de maillage qui la constituent.
Pour concevoir l'appareillage personnalisé, la présente invention repose sur la disponibilité d'une description d'un appareillage générique. L'appareillage générique présente une forme adaptée à une morphologie générique d'un utilisateur. Cette morphologie générique fait elle-même l'objet d'une description, désignée dans la présente demande comme la « description de la morphologie générique ».
Par « morphologie générique », on désigne une morphologie représentative d'une classe d'utilisateurs. Une seule morphologie générique ainsi que sa description peut être disponible, et cette morphologie peut alors constituer morphologie moyenne et simplifiée d'un corps humain. Alternativement, une pluralité de morphologies génériques (et leurs descriptions) peuvent être disponibles, par exemple une morphologie générique masculine et une morphologie générique féminine. Dans tous les cas, une morphologie générique et sa description forment une version représentative, bien que simplifiée, de la classe d'utilisateurs qu'elle représente. On note qu'il n'est pas nécessaire que la description de la morphologie générique représente un corps humain dans son entier. Il peut s'agir de la partie de ce corps la plus pertinente vis-à-vis de l'appareillage considéré.
A une morphologie générique, et à sa représentation est associé un descriptif d'un appareillage générique. L'appareillage générique est précisément adapté à la morphologie générique, c'est-à-dire que les surfaces qui sont appelées, par leurs fonctions, à entrer en contact avec l'utilisateur épousent la morphologie générique.
La morphologie générique étant généralement une représentation simplifiée d'une morphologie réelle, on comprend qu'il est relativement aisé d'établir la description de cet appareillage générique.
Pour concevoir l'appareillage personnalisé, l'invention repose également sur la disponibilité d'une description de la morphologie de l'utilisateur déterminé à qui l'appareillage personnalisé est destiné.
I.R.M.. axiale calculée description permettant
Comme on l'a vu, cette description peut prendre des formes multiples et hybrides, mais avantageusement la description est issue d'un système de mesure du type ou issue d'un scanneur à rayon X pour tomographie par ordinateur, ou encore issue d'un dispositif de mesure par ultrasons. Ces moyens permettent d'établir très directement une image volumique de la morphologie de l'utilisateur. Alternativement, la peut être issue d'un système de mesure d'établir une pluralité d'images 2D de l'utilisateur. Il peut s'agit d'un dispositif à base de rayons X. Dans une autre alternative encore, la description peut être issue d'un système de mesure de la surface de la peau. Il peut s'agir d'une caméra de profondeur ou d'un balayage laser.
Il n'est pas nécessaire que la description de la morphologie de l'utilisateur déterminé soit une description complète du corps de cet utilisateur, et seule la partie de son corps la plus pertinente vis-à-vis de l'appareillage à concevoir peut-être suffisant.
La figure 1 représente schématiquement les étapes composant une méthode conforme à l'invention. La méthode comprend une première succession d'étapes consistant, sans qu'aucun ordre précis soit imposé, à obtenir la représentation d'un appareillage générique dont la forme est adaptée à une morphologie générique ; à obtenir une description de cette morphologie générique, et à obtenir la description de la morphologie de l'utilisateur déterminé. Les descriptions de l'appareillage générique et de la morphologie générique peuvent être issues d'une, et choisies dans, une bibliothèque préalablement constituée. Dans le cas où l'on ne dispose pas d'une description de la morphologie de l'utilisateur déterminé, cette succession d'étapes peut comprendre ou être précédée d'une étape visant à établir cette représentation. Il peut s'agir par exemple, mais non exclusivement, d'une des techniques de mesure qui ont été présentées précédemment.
Dans 1'invention description une étape suivante, le procédé conforme à comprend une étape de traitement de la de la morphologie générique et de la description de la morphologie de l'utilisateur déterminé. Ce traitement vise à identifier la transformation ίο géométrique mettant en correspondance la morphologie générique et la morphologie de l'utilisateur déterminé.
Ces traitements sont bien connus de la personne du métier. On pourra par exemple se référer aux articles de revue de Audette, M. A., Ferrie, F. P., & Peters, T. M. (2000) « An algorithmic overview of surface registration techniques for medical imaging », Medical image analysis, 4(3), 201-217 ou de Van Kaick, O., Zhang, H., Hamarneh, G., & Cohen-Or, D. (2011, September) « A survey on shape correspondence » In Computer Graphics Forum (Vol. 30, No. 6, pp. 1681-1707), Blackwell Publishing Ltd pour avoir un panorama complet des algorithmes et des techniques existantes qui peuvent s'appliquer.
D'une manière très générale, ce traitement revient à déterminer la transformation qui met au mieux en correspondance des éléments définissant une première description d'un objet dans une première disposition aux éléments définissant une seconde description de cet objet dans une seconde disposition. Ce traitement se pose généralement comme un problème d'optimisation dont la résolution met en œuvre des techniques connues de minimisation d'une fonction, par exemple dérivée d'une méthode de gradient. La présente invention met à profit les algorithmes connus de mise en correspondance de description d'objet pour identifier la transformation géométrique mettant en correspondance la morphologie générique et la morphologie de l'utilisateur déterminé.
Cette transformation géométrique peut être indifféremment celle appliquée à la représentation de la morphologie générique pour obtenir la morphologie de l'utilisateur déterminé. Inversement, il peut s'agir de celle appliquée à la description de la morphologie de l'utilisateur déterminé pour obtenir une morphologie correspondant au mieux à celle de la morphologie générique. Dans ce dernier cas on prend grand soin d'inverser la transformation géométrique avant de l'appliquer conformément à l'étape suivante du procédé de conception dont la description suit.
La transformation géométrique peut être déterminée sous la forme d'une combinaison de translation, rotation, homothétie, etc. ...
Plus généralement, la transformation géométrique peut prendre la forme d'un champ de déformation associant par exemple un point de l'espace de départ à un point de l'espace d'arrivé ; ou associant un déplacement à appliquer selon les directions X, Y et Z à un point de l'espace de départ pour déterminer le point de l'espace d'arrivée.
Dans une étape suivante du procédé selon l'invention, on applique la transformation géométrique identifiée à la description de l'appareillage générique pour établir la description de l'appareillage personnalisé.
En appliquant la meme transformation la description de l'appareillage générique que celles mettant en correspondance la morphologie générique et la morphologie d'un utilisateur déterminé, on s'assure de l'adaptation de morphologie de l'appareillage personnalisé à l'utilisateur déterminé. Comme la sa transformation s'applique à l'appareillage dans son ensemble, il n'est pas nécessaire de combiner plusieurs parties entre elles pour former la description de l'appareillage personnalisé. On limite ainsi, voire on élimine, le besoin d'éditer manuellement la description de l'appareillage personnalisé.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux, la description de l'appareillage générique est associée à une information locale de rigidité. Cette information vient préciser quelles zone de l'appareillage générique peuvent être transformées ou déformées librement, celles qui doivent être non transformées ou déformées, ou celles qui doivent subir un moindre degré de transformation ou de déformation. On peut de la sorte moduler localement l'application de la transformation géométrique sur l'appareillage générique. Cela peut présenter l'avantage de préserver, dans l'appareillage adapté, des portions qui n'ont pas subi pleinement la transformation géométrique et qui peuvent donc préserver, au moins en géométrie originelle. Il peut s'agir fonctionnelles de l'appareillage, par articulation, qu'une transformation mal contrôlée pourrait rendre inopérante.
partie, leur de portions exemple une
À l'issue de la mise en œuvre du procédé de conception qui vient d'être présentée, on dispose donc d'une description de l'appareillage adapté. Cette description, notamment lorsqu'elle prend la forme d'un fichier informatique, peut être utilisée en tant que telle par des dispositifs de traitement et/ou de visualisation, par exemple pour constituer des objets intégrés dans une séquence animée.
Le procédé de conception selon l'invention a pour vocation d'être mis en œuvre par un ordinateur, par l'intermédiaire d'un programme d'ordinateur constitué d'instructions adaptées pour mettre en œuvre au moins chacune des étapes de ce procédé.
Selon un autre aspect de l'invention, la description de l'appareillage personnalisé est utilisée pour réaliser l'appareillage personnalisé en tant que tel, afin qu'il puisse équiper l'utilisateur déterminé. L'invention concerne donc, selon cet autre aspect, une méthode de fabrication d'un appareillage personnalisé. Elle concerne également l'appareillage personnalisé obtenu par ce procédé.
Avantageusement, l'appareillage personnalisé est réalisé par fabrication additive, particulièrement bien adapté à la fabrication d'un objet en exemplaire unique, comme c'est bien le cas pour un appareillage personnalisé à son utilisateur.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de conception d'un appareillage personnalisé dont la forme est adaptée à la morphologie d'un utilisateur déterminé, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - obtenir une description d'un appareillage générique dont la forme est adaptée à une morphologie générique r
    - obtenir une description de la morphologie générique et la description de la morphologie de l'utilisateur déterminé ;
    - traiter les descriptions de la morphologie générique et de la morphologie de l'utilisateur déterminé pour identifier une transformation géométrique mettant en correspondance la morphologie générique et la morphologie de l'utilisateur déterminé ;
    - appliquer la transformation géométrique à la description de l'appareillage générique pour établir la description de l'appareillage personnalisé.
  2. 2. Procédé de conception selon la revendication précédente comprenant une étape préalable de mesures pour établir la description de la morphologie de l'utilisateur déterminé.
  3. 3. Procédé de conception selon l'une de revendications précédentes dans lequel les descriptions comprennent au moins une description à l'aide d'un langage de description 3D d'objets, d'un maillage 3D, d'une image volumique, ou d'une pluralité d'images 2D.
  4. 4. Procédé de conception selon l'une des revendications précédentes dans lequel la description de l'appareillage générique est associée à une information locale de rigidité de l'appareillage générique pour moduler localement 1'application de la transformation géométrique lors de l'étape
  5. 5 d'application.
    5. Procédé de fabrication d'un appareillage personnalisé comprenant :
    - la fourniture d'une description de l'appareillage
    10 personnalisé obtenue par le procédé de conception selon l'une des revendications précédentes ;
    - la réalisation de l'appareillage personnalisé à partir de sa description.
    15
  6. 6. Procédé de fabrication selon la revendication précédente dans lequel l'appareillage personnalisé est réalisé par fabrication additive.
  7. 7. Programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre de chacune des étapes du procédé de conception selon l'une des revendications 1 à 5, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur.
    1/1
FR1657263A 2016-07-28 2016-07-28 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur Withdrawn FR3054691A1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1657263A FR3054691A1 (fr) 2016-07-28 2016-07-28 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur
FR1754031A FR3054692A1 (fr) 2016-07-28 2017-05-09 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur
EP17764860.7A EP3490502A2 (fr) 2016-07-28 2017-07-24 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utlisateur
CN201780058220.1A CN109996515A (zh) 2016-07-28 2017-07-24 用于设计和生产具有适于用户形态的形状的定制设备的方法
US16/321,335 US10779982B2 (en) 2016-07-28 2017-07-24 Method for designing and producing a customized device, the shape of which is adapted to the user's morphology
PCT/FR2017/052034 WO2018020120A2 (fr) 2016-07-28 2017-07-24 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utlisateur

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1657263 2016-07-28
FR1657263A FR3054691A1 (fr) 2016-07-28 2016-07-28 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3054691A1 true FR3054691A1 (fr) 2018-02-02

Family

ID=57190115

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1657263A Withdrawn FR3054691A1 (fr) 2016-07-28 2016-07-28 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur
FR1754031A Withdrawn FR3054692A1 (fr) 2016-07-28 2017-05-09 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1754031A Withdrawn FR3054692A1 (fr) 2016-07-28 2017-05-09 Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10779982B2 (fr)
EP (1) EP3490502A2 (fr)
CN (1) CN109996515A (fr)
FR (2) FR3054691A1 (fr)
WO (1) WO2018020120A2 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021198378A1 (fr) * 2020-03-31 2021-10-07 Ottobock Se & Co. Kgaa Procédé permettant de produire un élément de liaison

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023527853A (ja) 2020-05-25 2023-06-30 テクノロジーズ シェイプシフト ３Ｄ インク． ３ｄオブジェクトの形状変形の制約方法及び装置
CN114052724B (zh) * 2022-01-13 2022-09-09 西安交通大学医学院第一附属医院 基于人工智能的骨科牵引异常检测系统

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8516582D0 (en) 1985-07-01 1985-08-07 Univ London Forming prostheses/orthoses
US6236743B1 (en) 1995-09-15 2001-05-22 Greg Pratt Three-dimensional digitizing system and method
DK0913130T3 (da) 1997-10-31 2003-06-16 Dcs Forschungs & Entwicklungs Fremgangsmåde og apparat til fremstilling af en tanderstatningsdel
JP4230113B2 (ja) 1998-11-03 2009-02-25 シェード アナライジング テクノロジーズ インコーポレイテッド 双方向歯科治療ネットワーク
AU6634800A (en) 1999-08-11 2001-03-05 Case Western Reserve University Method and apparatus for producing an implant
AU2002214869A1 (en) 2000-10-31 2002-05-15 Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.) High precision modeling of a body part using a 3d imaging system
WO2002099369A2 (fr) 2001-04-11 2002-12-12 Cynovad, Inc. Procedes et systemes de gestion d'informations ayant trait a l'aspect d'un objet
US7058439B2 (en) * 2002-05-03 2006-06-06 Contourmed, Inc. Methods of forming prostheses
WO2004110309A2 (fr) 2003-06-11 2004-12-23 Case Western Reserve University Conception assistee par ordinateur d'implants du squelette
JP2008501375A (ja) * 2004-06-04 2008-01-24 レスメド リミテッド マスク適合システムおよび方法
DE102005009873A1 (de) 2005-03-01 2006-09-07 Sirona Dental Systems Gmbh Verfahren zur Apassung eines als 3D-Datensatz vorliegenden Zahnersatzteils
DE102005033738B4 (de) 2005-07-15 2008-06-05 Sirona Dental Systems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zahnersatzteilen
DE102006021640B3 (de) 2006-05-08 2007-10-11 Sirona Dental Systems Gmbh Verfahren, Rohling, Rohlingssortiment, Zahndatenbank und Rohlingsdatenbank mit vorgefertigter Teilendfläche zur Herstellung von Zahnersatzteilen
US8478437B2 (en) * 2006-06-16 2013-07-02 The Invention Science Fund I, Llc Methods and systems for making a blood vessel sleeve
US8874251B2 (en) * 2006-07-06 2014-10-28 Airway Technologies, Llc System and method for forming a custom medical mask from a three-dimensional electronic model
WO2008066856A2 (fr) 2006-11-27 2008-06-05 Northeastern University Dispositif orthétique pour cheville adapté spécifiquement au patient
US8543338B2 (en) * 2007-01-16 2013-09-24 Simbionix Ltd. System and method for performing computerized simulations for image-guided procedures using a patient specific model
JP5427778B2 (ja) 2007-05-25 2014-02-26 ノベル バイオケア サーヴィシィズ アーゲー 歯科的プランニングのための方法およびシステム
US8221430B2 (en) 2007-12-18 2012-07-17 Otismed Corporation System and method for manufacturing arthroplasty jigs
EP2380140B1 (fr) * 2008-12-18 2019-04-03 Koninklijke Philips N.V. Génération de vues d'images médicales
WO2011056995A2 (fr) 2009-11-04 2011-05-12 Conformis, Inc. Implants orthopédiques améliorés et adaptés au patient, modèles et outils associés
JP2013519461A (ja) 2010-02-19 2013-05-30 ３シェイプ アー／エス 一組の歯を構成かつ設計する方法
DE102010002484B4 (de) 2010-03-01 2019-10-17 Josef Schweiger Verfahren, Vorrichtung und Computerprogramm zur Erzeugung eines zur Herstellung eines Zahnersatzes geeigneten Zahndatensatzes
DE102011008074A1 (de) 2011-01-07 2012-07-12 Martin Tank Verfahren und Zahnrestaurationsermittlungssystem zur Ermittlung von Zahnrestaurationen
US20130231548A1 (en) 2011-08-30 2013-09-05 Qi Imaging, Llc Deformable registration for tissue analytics
US9811613B2 (en) * 2012-05-01 2017-11-07 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Fenestration template for endovascular repair of aortic aneurysms
US20150178988A1 (en) 2012-05-22 2015-06-25 Telefonica, S.A. Method and a system for generating a realistic 3d reconstruction model for an object or being
US9361411B2 (en) * 2013-03-15 2016-06-07 Honeywell International, Inc. System and method for selecting a respirator
US9167999B2 (en) * 2013-03-15 2015-10-27 Restoration Robotics, Inc. Systems and methods for planning hair transplantation
US9498593B2 (en) * 2013-06-17 2016-11-22 MetaMason, Inc. Customized medical devices and apparel
AU2014337339B2 (en) * 2013-10-15 2018-07-26 Mahfouz, Mohamed R. Bone reconstruction and orthopedic implants
US10409235B2 (en) * 2014-11-12 2019-09-10 Siemens Healthcare Gmbh Semantic medical image to 3D print of anatomic structure
GB2544266A (en) * 2015-11-03 2017-05-17 Attenborough Dental Laboratories Ltd Implant
FR3053816B1 (fr) 2016-07-11 2020-01-24 Blue Ridge Logiciels Procede et dispositif de realisation d'une forme de chaussure sur mesure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
No Search *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021198378A1 (fr) * 2020-03-31 2021-10-07 Ottobock Se & Co. Kgaa Procédé permettant de produire un élément de liaison

Also Published As

Publication number Publication date
CN109996515A (zh) 2019-07-09
US20190201228A1 (en) 2019-07-04
US10779982B2 (en) 2020-09-22
WO2018020120A2 (fr) 2018-02-01
EP3490502A2 (fr) 2019-06-05
FR3054692A1 (fr) 2018-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3067242B1 (fr) Procede d'evaluation d'une gouttiere orthodontique
EP3555559A1 (fr) Procede de mesure d'une partie du corps a partir de photographies numeriques, et mise en oeuvre d'un tel procede pour la fabrication de chaussures sur mesure
FR3054691A1 (fr) Procede de conception et de fabrication d'un appareillage personnalise dont la forme est adaptee a la morphologie d'un utilisateur
EP3046501A1 (fr) Procede de controle du positionnement de dents
EP4162448A1 (fr) Procédé et dispositif de reconstruction tridimensionnelle d'un visage avec partie dentée à partir d'une seule image
EP3692499B1 (fr) Procede d'imagerie radiographique, dispositif de traitement d'image radiographique et dispositif d'imagerie radiographique
FR2916883A1 (fr) Procede et dispositif d'acquisition et de traitement d'images pour la detection de lesions evolutives
FR2946171A1 (fr) Procede de quantification de l'evolution de pathologies impliquant des changements de volumes de corps, notamment de tumeurs
EP4049289A1 (fr) Procede de generation d'une image dentaire
EP1616281B1 (fr) Dispositif d'aide à la sélection d'une orthèse de contention et à son adaptation à la morphologie d'un membre
FR3111067A1 (fr) Prise d'empreinte optique de l’arcade dentaire d’un patient
FR3057981B1 (fr) Procede d'elaboration d'un nuage de points 3d representatif d'une oreille 3d d'un individu, et systeme associe
EP1787265B1 (fr) Dispositif pour etablir une representation tridimensionnelle complete d'un membre d'un patient a partir d'un nombre reduit de mesures prises sur ce membre
CN110524886B (zh) 3d打印方法中三维模型形成方法以及3d打印方法
FR3098332A1 (fr) Procédé et dispositif de détermination de l’amplitude d’un mouvement effectué par un membre d’un corps articulé
WO2008152298A1 (fr) Procede et dispositif d'acquisition et de traitement de donnees pour la detection de l'evolution dans le temps de lesions evolutives
EP3927276B1 (fr) Procédé d'estimation et de visualisation d'un résultat d'un plan de traitement dentaire
FR2885518A1 (fr) Procede pour la fabrication d'un dispositif medical externe
Trivedi Image Enhancement and Restoration by Image Inpainting
EP3958785B1 (fr) Programme d'ordinateur d'evaluation d'une gouttiere orthodontique
FR2855959A1 (fr) Procede et equipement pour la fabrication d'un equipement personnalise
FR3047339A1 (fr) Procede de controle non-destructif par redressement
FR2748590A1 (fr) Procede et dispositif de report de lignes de style portees sur une forme reelle sur une image tridimensionnelle numerisee
FR3129816A1 (fr) Modelisation des levres a partir d’images 2d et 3d
FR3052335A1 (fr) Procede de fabrication d'un fer a cheval

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

ST Notification of lapse

Effective date: 20210305