FR3120519A1 - “Process for producing an orthosis and orthosis obtained by the process” - Google Patents
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Abstract
TITRE : Procédé de réalisation d’une orthèse et orthèse obtenue par le procédé Procédé de réalisation d’une orthèse d’un membre d’un patient selon lequel : - on définit (10, 11) la forme générique (FGi,j) de l’orthèse du membre par la forme de l’enveloppe du membre, - on renseigne la forme générique (FGi,j), * par des points de référence, * par des paramètres caractérisant l’orthèse aux points de référence - on réalise l’image 3D du membre avec les points de référence, - on mesure (12) les paramètres aux points de référence, - on fusionne (14) la forme générique (FGi,j) sur l’image Im3D du membre par les points de référence pour adapter la forme générique (FGi,j) à la forme de l’image du membre pour obtenir la forme générique personnalisée (FGa,b), et - on imprime (16) l’orthèse en impression 3D à partir de la forme personnalisée (FGa,b). Figure 1TITLE: Method for producing an orthosis and orthosis obtained by the method Method for producing an orthosis for a patient's limb according to which: - the generic form (FGi,j) of limb orthosis by the shape of the limb envelope, - the generic shape (FGi,j) is entered, * by reference points, * by parameters characterizing the orthosis at the reference points - the 3D image of the member with the reference points, - we measure (12) the parameters at the reference points, - we merge (14) the generic shape (FGi,j) on the Im3D image of the member by the reference points to adapt the generic shape (FGi,j) to the shape of the image of the limb to obtain the personalized generic shape (FGa,b), and - the orthosis is printed (16) in 3D printing from the personalized shape (FGa,b). Figure 1
Description
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne un procédé de réalisation d’une orthèse ainsi que l’orthèse obtenue par le procédé.The present invention relates to a method for producing an orthosis as well as the orthosis obtained by the method.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
De façon générale, la réalisation d’orthèses et de prothèses repose sur des procédés de fabrication qui ne correspondent plus au standard de l’industrie moderne. La chaîne de production d’un praticien comprend le plâtrage, le moulage, le fraisage, l’étuvage et la sous-traitance qui entraîne de longs délais. L’ensemble des étapes de ces procédés connus est assuré manuellement, ce qui se traduit par du gaspillage de matière, des imprécisions et des échecs de fabrication.In general, the production of orthoses and prostheses is based on manufacturing processes that no longer correspond to the standard of modern industry. A practitioner's production chain includes plastering, molding, milling, steaming and sub-contracting which leads to long lead times. All the steps of these known processes are carried out manually, which results in waste of material, inaccuracies and manufacturing failures.
BUT DE L’INVENTIONPURPOSE OF THE INVENTION
La présente invention a pour but de développer un procédé de réalisation d’orthèses adaptées de façon précise au patient pour assurer l’efficacité de l’orthèse sans gêner le patient au point qu’il renoncerait à la porter.The aim of the present invention is to develop a method for producing orthoses precisely adapted to the patient in order to ensure the effectiveness of the orthosis without disturbing the patient to the point that he would give up wearing it.
EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTIONDESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de réalisation d’une orthèse d’un membre d’un patient selon lequel : on définit la forme générique de l’orthèse du membre par la forme de l’enveloppe du membre, on paramètre la forme générique, par des points de référence, par des paramètres caractérisant l’orthèse aux points de référence on réalise l’image 3D du membre avec les points de référence, on mesure les paramètres aux points de référence, on fusionne la forme générique sur l’image Im3D du membre par les points de référence pour adapter la forme générique à la forme de l’image du membre pour obtenir la forme générique personnalisée, on imprime l’orthèse en impression 3D à partir de la forme personnalisée.To this end, the subject of the invention is a method for producing an orthosis for a patient's limb, according to which: the generic shape of the limb orthosis is defined by the shape of the envelope of the limb, the generic shape is parameterized, by reference points, by parameters characterizing the orthosis at the reference points, the 3D image of the limb is created with the reference points, the parameters are measured at the reference points, the shape is merged generic on the Im3D image of the limb by the reference points to adapt the generic shape to the shape of the image of the limb to obtain the personalized generic shape, the orthosis is printed in 3D printing from the personalized shape.
Le procédé selon l’invention permet de réaliser une orthèse particulièrement bien adaptée à la forme du membre du patient qui doit recevoir cette orthèse.The method according to the invention makes it possible to produce an orthosis that is particularly well adapted to the shape of the limb of the patient who is to receive this orthosis.
Cette orthèse a une forme précise exactement adaptée à celle du membre du patient. La réalisation est très rapide car il suffit de prendre les mesures aux endroits indiqués sur l’image scannée.This orthosis has a precise shape exactly adapted to that of the patient's limb. The realization is very fast because it is enough to take the measurements at the places indicated on the scanned image.
Le procédé supprime toute réalisation d’un moule longue et fastidieuse pour le patient et nécessitant un usinage et une adaptation, voire une répétition des opérations de moulage en cas de défaut de fabrication.The process eliminates any production of a long and tedious mold for the patient and requiring machining and adaptation, or even a repetition of molding operations in the event of a manufacturing defect.
Cette forme adaptée tant par la surface de l’orthèse que par sa structure rend celle-ci particulièrement confortable et facile à porter sans être gênante pour le patient de sorte qu’il conserve l’orthèse mise en place rendant celle-ci efficace.This shape adapted both by the surface of the orthosis and by its structure makes it particularly comfortable and easy to wear without being inconvenient for the patient so that he keeps the orthosis in place making it effective.
Il convient de souligner que la forme générique de l’orthèse se présente comme un ensemble de points de coordonnées qui seront reportés sur l’image scannée. Cet ensemble de points se repère par des points de référence fixés a priori. Mais ces points de référence peuvent être déplacés par le praticien en fonction des particularités du membre du patient pour adapter, de façon encore plus précise, la forme de l’orthèse.It should be noted that the generic shape of the orthosis is presented as a set of coordinate points that will be plotted on the scanned image. This set of points is identified by reference points fixed a priori. But these reference points can be moved by the practitioner according to the particularities of the patient's limb to adapt the shape of the orthosis even more precisely.
Ainsi, entre les points de référence principaux qui définissent une ligne de contour, le praticien peut introduire des points de référence particuliers qui modifieront le tracé a priori du segment de contour ou de la surface du membre du patient.Thus, between the main reference points which define a contour line, the practitioner can introduce particular reference points which will modify the a priori layout of the contour segment or of the surface of the patient's limb.
Le procédé de réalisation d’une orthèse selon l’invention est particulièrement simple à mettre en œuvre puisque, partant d’une bibliothèque d’orthèses, constituée au préalable en fonction des membres du corps d’un patient à équiper d’une orthèse, cette orthèse générique sera adaptée très précisément à la forme du membre du patient, ce qui permet d’adapter non seulement la surface de contact entre l’orthèse et le membre du patient, mais également la structure de l’orthèse pour qu’elle soit aussi simple et peu gênante à porter, en tenant compte des parties de la surface de l’orthèse qui peuvent être plus ou moins perméables ou plus ou moins ouvertes ou transparentes aux échanges, pour rendre le port de l’orthèse aussi peu gênant que possible.The method for producing an orthosis according to the invention is particularly simple to implement since, starting from a library of orthoses, constituted beforehand according to the limbs of the body of a patient to be fitted with an orthosis, this generic orthosis will be adapted very precisely to the shape of the patient's limb, which makes it possible to adapt not only the contact surface between the orthosis and the patient's limb, but also the structure of the orthosis so that it is as simple and unobtrusive to wear, taking into account the parts of the surface of the orthosis which may be more or less permeable or more or less open or transparent to exchanges, to make wearing the orthosis as unobtrusive as possible .
Suivant une caractéristique, du procédé, on réalise la forme générique d’une orthèse en définissant la surface de l’orthèse selon la forme générale du membre recevant une telle orthèse et on intègre dans cette forme les éléments de structure de l’orthèse.According to one characteristic of the method, the generic shape of an orthosis is produced by defining the surface of the orthosis according to the general shape of the limb receiving such an orthosis and the structural elements of the orthosis are integrated into this shape.
Suivant une autre caractéristique, on réalise une bibliothèque de formes génériques selon les formes des orthèses de chaque membre d’un patient susceptible d’être équipé d’une orthèse et dans chaque classe on définit les formes génériques pour chaque partie du membre susceptible d’être équipé d’une orthèse.According to another characteristic, a library of generic shapes is produced according to the shapes of the orthoses of each limb of a patient likely to be equipped with an orthosis and in each class the generic shapes are defined for each part of the limb likely to be fitted. be fitted with an orthosis.
La bibliothèque d’orthèses permet une adaptation particulièrement précise de la forme générique de l’orthèse à la forme du membre du patient ou d’une partie du membre du patient.The library of orthoses allows a particularly precise adaptation of the generic shape of the orthosis to the shape of the patient's limb or part of the patient's limb.
Une telle bibliothèque peut se modifier ou se compléter selon l’expérience pratique pour modifier les formes génériques d’orthèse selon l’évolution des techniques ou des matériaux ou encore l’expérience médicale concernant la structure des orthèses et les impératifs s’imposant aux orthèses tels que la légèreté, la rigidité ou la souplesse locale, la perméabilité, la facilité de mise en place et de fixation de l’orthèse, etc.Such a library can be modified or supplemented according to practical experience to modify the generic forms of orthosis according to the evolution of techniques or materials or even medical experience concerning the structure of orthoses and the imperatives imposed on orthoses such as lightness, local stiffness or flexibility, permeability, ease of putting on and fixing the orthosis, etc.
Suivant une autre caractéristique avantageuse du procédé, on définit pour chaque forme générique un repère pour les points de référence et les mesures de localisation des points de référence sur le membre. Ce repérage de la forme générique par rapport à un repère orthonormé permet de définir, de manière précise, les points de référence et les distances ou mesures caractéristiques de la forme générique pour l’adapter et obtenir la forme générique personnalisée qui sera utilisée pour l’impression 3D de l’orthèse.According to another advantageous characteristic of the method, a benchmark is defined for each generic shape for the reference points and the location measurements of the reference points on the limb. This identification of the generic shape in relation to an orthonormal reference makes it possible to precisely define the reference points and the distances or characteristic measurements of the generic shape in order to adapt it and obtain the personalized generic shape that will be used for the 3D printing of the orthosis.
Suivant une autre caractéristique, on réalise un schéma-plan de l’orthèse sur lequel sont reportés les points de référence et les indications des mesures à effectuer sur le membre du patient. Le schéma-plan facilite l’intervention du praticien pour positionner les repères et mesurer les paramètres nécessaires à l’établissement de la forme généralisée, particulière du membre du patient.According to another characteristic, a plan diagram of the orthosis is produced on which are reported the reference points and the indications of the measurements to be carried out on the patient's limb. The diagram-plan facilitates the intervention of the practitioner to position the landmarks and measure the parameters necessary to establish the generalized, particular shape of the patient's limb.
En particulier, selon le procédé, - on définit la direction principale de référence OZ de l’orthèse, on situe les points de référence dans des sections du membre par des plans perpendiculaires à la direction principale et on place les points de référence sur le contour des sections, on définit les paramètres de la forme générique qui sont des distances entre les points de référence et entre les points de référence et un axe ou un point d’origine.In particular, according to the method, - the main reference direction OZ of the orthosis is defined, the reference points are located in sections of the limb by planes perpendicular to the main direction and the reference points are placed on the contour of the sections, the parameters of the generic shape are defined, which are the distances between the reference points and between the reference points and an axis or a point of origin.
Pour la légèreté, le confort et la souplesse ou la tenue de l’orthèse, il est particulièrement avantageux que l’orthèse soit composée d’au moins une surface maillée. Une telle surface est simple à réaliser par impression 3D.For the lightness, comfort and flexibility or hold of the orthosis, it is particularly advantageous for the orthosis to consist of at least one mesh surface. Such a surface is simple to achieve by 3D printing.
Enfin et comme déjà indiqué, l’invention a également pour objet l’orthèse obtenue par la mise en œuvre du procédé tel que défini ci-dessus.Finally and as already indicated, the invention also relates to the orthosis obtained by implementing the method as defined above.
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un mode de réalisation du procédé et d’un exemple d’orthèse réalisé avec le procédé représentés dans les dessins annexés dans lesquels :The present invention will be described below in more detail using an embodiment of the method and an example of an orthosis made with the method shown in the accompanying drawings in which:
DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATIONDESCRIPTION OF AN EMBODIMENT
L’invention a pour objet un procédé de réalisation d’une orthèse personnalisée pour un membre d’un patient représenté à titre d’exemple à la
Les formes génériques FGi,j d’orthèses font partie d’une bibliothèque FG dans laquelle on choisit la forme spécifique la plus adaptée au membre du patient. Ce choix est fait par le praticien traitant pour ensuite adapter cette forme générique FGi,j aux paramètres du membre du patient.The generic FGi,j forms of orthoses are part of a FG library from which the specific form best suited to the patient's limb is chosen. This choice is made by the attending practitioner to then adapt this generic form FGi,j to the parameters of the patient's limb.
La forme générique FGi,j (au sens général) est une surface enveloppe, partielle ou totale du membre qui doit recevoir l’orthèse. Cette orthèse ORTi,j peut être en une ou plusieurs parties adaptées aux nécessités médicales et à la morphologie particulière du patient.The generic form FGi,j (in the general sense) is an envelope surface, partial or total of the limb which must receive the orthosis. This ORTi,j orthosis can be in one or more parts adapted to the medical needs and the particular morphology of the patient.
Les formes génériques FGi,j sont préétablies pour définir la surface de l’orthèse en une ou plusieurs parties. La forme générique FGi,j de l’orthèse est d’une part la surface de l’orthèse qui vient contre la surface du membre et d’autre part, celle de l’ossature de l’orthèse, à savoir les parties telles que des nervures transmettant les efforts, les points de fixation de l’orthèse ou des parties de l’orthèse entre elles ainsi que la nature continue ou discontinue de la surface, tenant compte de la répartition des efforts, de la conduction thermique, des ouvertures permettant les échanges avec l’extérieur et autres impératifs physiologiquement importants pour la fonction de l’orthèse et le confort du patient.The generic shapes FGi,j are pre-established to define the surface of the orthosis in one or more parts. The generic shape FGi,j of the orthosis is on the one hand the surface of the orthosis which comes against the surface of the limb and on the other hand, that of the skeleton of the orthosis, namely the parts such as ribs transmitting the forces, the attachment points of the orthosis or parts of the orthosis between them as well as the continuous or discontinuous nature of the surface, taking into account the distribution of the forces, the thermal conduction, the openings allowing exchanges with the outside and other physiologically important requirements for the function of the orthosis and the comfort of the patient.
La forme générique FGi,j est une surface 3D définie dans un système de coordonnées que l’on peut schématiser par le repère orthonormé (OXYZ) dans lequel la direction principale de référence de l’orthèse et donc de la forme générique FGi,j est en général celle du membre auquel est destiné l’orthèse.The generic shape FGi,j is a 3D surface defined in a coordinate system that can be schematized by the orthonormal reference (OXYZ) in which the main reference direction of the orthosis and therefore of the generic shape FGi,j is generally that of the limb for which the orthosis is intended.
Par convention, cet axe est l’axe OZ et les mesures faites selon cet axe sont les "hauteurs" ; l’axe OX est un axe "horizontal" par rapport auquel on définit les hauteurs selon la direction "verticale" OZ et une "profondeur" selon la direction OY.By convention, this axis is the OZ axis and the measurements made along this axis are the "heights"; the OX axis is a "horizontal" axis in relation to which we define the heights in the "vertical" direction OZ and a "depth" in the direction OY.
Pour simplifier et tenir compte de la situation pratique et du caractère relatif de la précision des mesures qui peuvent être faites sur le patient, le système d’axes du repère orthonormé se limite à un système à deux dimensions dans un plan, par exemple, médian du membre ou un ensemble de deux plans perpendiculaires dont l’intersection est celle de la direction principale du membre du patient. Dans le cas particulier d’une articulation ou du crâne, le repère sera positionné au cas par cas, ce qui ne modifie pas le relevé des mesures qui seront faites.To simplify and take into account the practical situation and the relative nature of the precision of the measurements that can be made on the patient, the system of axes of the orthonormal reference frame is limited to a two-dimensional system in a plane, for example, median of the limb or a set of two perpendicular planes whose intersection is that of the main direction of the patient's limb. In the particular case of a joint or the skull, the marker will be positioned on a case-by-case basis, which does not modify the reading of the measurements that will be made.
Par souci de simplification, indispensable pour la mise en œuvre de l’invention, les points de référence du membre sont situés dans ce plan ou dans ces deux plans. La direction de référence est par convention, la direction verticale (axe OZ) et l’autre direction est la direction transversale (axe OX).For the sake of simplification, essential for the implementation of the invention, the reference points of the member are located in this plane or in these two planes. The reference direction is by convention, the vertical direction (OZ axis) and the other direction is the transverse direction (OX axis).
Les membres susceptibles de recevoir une orthèse ayant en général, une forme assimilable à une forme géométrique plus ou moins de rotation, la troisième dimension, celle de la "profondeur" Y par rapport au plan OX, OZ est en quelque sorte le diamètre du membre à la hauteur Z du point de référence où se fait la mesure. La hauteur Z se mesure directement alors que la "profondeur" Y ou largeur X est le diamètre du périmètre circonscrit au membre à la distance Z de l’axe OX. Il suffit, dans l’hypothèse de l’assimilation du membre à une forme de cercle, de faire le rapport (périmètre/Π) pour obtenir le diamètre ou sa moitié qui est le rayon. Cette hypothèse de simplification ne signifie nullement que la forme du membre est assimilée à un cylindre de section circulaire puisque le centre de ce cercle des sections auxquelles sont assimilées les sections mesurées du membre à différentes hauteurs Z ne se situent pas sur une droite.The limbs likely to receive an orthosis generally having a shape comparable to a more or less rotational geometric shape, the third dimension, that of the "depth" Y in relation to the plane OX, OZ is in a way the diameter of the limb at the height Z of the reference point where the measurement is made. The height Z is measured directly while the "depth" Y or width X is the diameter of the circumscribed perimeter of the limb at the distance Z from the axis OX. It suffices, in the hypothesis of the assimilation of the member to a shape of circle, to make the ratio (perimeter/Π) to obtain the diameter or its half which is the radius. This simplification hypothesis in no way means that the shape of the limb is assimilated to a cylinder of circular section since the center of this circle of sections to which the measured sections of the limb at different heights Z are assimilated are not situated on a straight line.
La forme générique FGi,j tient compte de l’évolution de la forme de l’enveloppe géométrique du membre dans la direction de l’axe OZ et en première approximation il suffit de quelques mesures le long de l’axe OZ pour personnaliser la forme de l’orthèse le long de cet axe. L’évolution de cette surface enveloppe du membre reste globalement uniforme pour une catégorie d’individus et seules les dimensions varient. Selon l’invention, l’établissement de la forme personnalisée FGa,b de l’orthèse se fait à partir des données personnelles de la morphologie du patient.The generic shape FGi,j takes into account the evolution of the shape of the geometric envelope of the member in the direction of the OZ axis and in a first approximation, a few measurements along the OZ axis are enough to customize the shape of the orthosis along this axis. The evolution of this enveloping surface of the limb remains globally uniform for a category of individuals and only the dimensions vary. According to the invention, the establishment of the personalized shape FGa,b of the orthosis is done from the personal data of the patient's morphology.
On réalise ainsi des classes FGi de formes génériques adaptées globalement à chaque membre (pied, jambe, cuisse, genou, bras, avant-bras, poignet, cou, tête,…) et des sous-classes FGi,j selon les particularités que l’on peut rencontrer sur chaque membre ou partie de membre, le tout avec des paramètres qui restent à définir selon la morphologie particulière du patient qui sera équipé de l’orthèse. On compose ainsi la bibliothèque des formes génériques FGi,j des orthèses susceptibles d’être fabriquées selon l’invention.We thus produce classes FGi of generic shapes globally adapted to each limb (foot, leg, thigh, knee, arm, forearm, wrist, neck, head, etc.) and subclasses FGi,j according to the particularities that the can be found on each limb or part of a limb, all with parameters which remain to be defined according to the particular morphology of the patient who will be equipped with the orthosis. The library of generic shapes FGi,j of the orthoses likely to be manufactured according to the invention is thus composed.
Cette étape 10 est l’étape préliminaire de constitution de la bibliothèque FG des formes génériques FGi,j. Les formes peuvent évoluer dans le temps par les modifications apportées à la structure des formes selon l’évolution des matériaux utilisés pour les orthèses, les techniques d’assemblage des parties d’orthèse voire de la modification des emplacements d’un membre qui peuvent être équipés d’une orthèse.This step 10 is the preliminary step of constitution of the library FG of the generic forms FGi,j. Shapes can evolve over time through modifications made to the structure of shapes according to the evolution of the materials used for the orthoses, the techniques for assembling the parts of the orthosis or even the modification of the locations of a limb which can be fitted with an orthosis.
La conception des formes génériques FGi,j se complète par l’établissement du schéma-plan FGi,j associé à chaque orthèse. Il s’agit d’un schéma représentant une esquisse du membre et de la trace de la projection du contour de l’orthèse munie des points de référence et d’indications de paramètres dimensionnels à mesurer sur le membre du patient. Ce schéma-plan permet au praticien de marquer les points de référence sur le membre pour les repérer pour faire les mesures et aussi, comme cela sera vu ensuite, fusionner l’image 3D du membre et la forme générique FGi,j pour obtenir la forme générique personnalisée FGa,b du membre du patient. Dans le cas habituel, on choisit dans l’étape courante 11, la forme générique FGi,j de l’orthèse destinée au patient pour équiper le membre non précisé dans cette présentation générale de l’invention.The design of the generic shapes FGi,j is completed by the establishment of the diagram-plan FGi,j associated with each orthosis. This is a diagram representing a sketch of the limb and the trace of the projection of the contour of the orthosis provided with the reference points and indications of the dimensional parameters to be measured on the patient's limb. This diagram-plan allows the practitioner to mark the reference points on the limb in order to locate them in order to take the measurements and also, as will be seen later, merge the 3D image of the limb and the generic shape FGi,j to obtain the shape personalized generic FGa,b of the patient's limb. In the usual case, the generic form FGi,j of the orthosis intended for the patient is chosen in the current step 11 to equip the limb not specified in this general presentation of the invention.
L’étape 12, suivante, du procédé consiste à mesurer les paramètres du membre du patient en fournissant au praticien le schéma-plan de l’orthèse avec les points de référence marqués sur le schéma du membre pour que le praticien puisse positionner les points de référence sur les membres du patient en fonction des parties de la surface du membre qui doivent être couvertes ou non couvertes par l’orthèse à réaliser.The next step 12 of the method consists in measuring the parameters of the patient's limb by providing the practitioner with the diagram-plan of the orthosis with the reference points marked on the diagram of the limb so that the practitioner can position the points of reference on the limbs of the patient according to the parts of the surface of the limb which must be covered or not covered by the orthosis to be produced.
Ces mesures sont nécessaires pour définir l’extension longitudinale et périphérique de l’orthèse. Le positionnement des points de références sur les membres du patient permet, d’une part, d’identifier ces points de référence sur le membre pour effectuer les mesures et d’en tirer l’image 3D et d’autre part, pour le praticien, de savoir quelles mesures effectuer.These measurements are necessary to define the longitudinal and peripheral extension of the orthosis. The positioning of the reference points on the patient's limbs makes it possible, on the one hand, to identify these reference points on the limb to perform the measurements and to draw the 3D image and, on the other hand, for the practitioner , to know what measures to take.
Le praticien mesure les distances entre les points de référence ou la périphérie des sections du membre en différents points de référence et selon la direction donnée du plan d’intersection sur lequel s’appuie le praticien pour mesurer telle ou telle périphérie pour obtenir une dimension telle qu’un diamètre en assimilant la périphérie de la section à un cercle ; cette assimilation étant valable dans les limites de la précision de positionnement de chaque cas.The practitioner measures the distances between the reference points or the periphery of the sections of the limb at different reference points and according to the given direction of the intersection plane on which the practitioner relies to measure this or that periphery to obtain such a dimension than a diameter by assimilating the periphery of the section to a circle; this assimilation being valid within the limits of the positioning accuracy of each case.
Dans l’étape 13, le praticien prend l’image en 3D (Im3D) du membre du patient, avec le marquage des points de référence.In step 13, the practitioner takes the 3D image (Im3D) of the patient's limb, with the marking of the reference points.
Ainsi, et en résumé, le praticien définit la forme nécessaire de l’orthèse sur le membre du patient, en positionnant des repères et en scannant le membre pour obtenir son image Im3D. En parallèle, il mesure les paramètres du patient et les transmet, avec l’image Im3D du membre. Les informations permettent de fusionner (15) l’image et la forme générique pour obtenir la forme générique personnalisée FGa,b avec les données du patient. La fusion de l’image Im3D et de la forme générique FGij consiste à faire coïncider les points de référence de la forme générique FGij avec les points de référence de l’image Im3D et de faire coller la forme et de la structure de la forme générique FGij à l’image Im3D pour obtenir la forme générique personnalisée FGab nécessaire à l’impression 3D de l’orthèse.Thus, and in summary, the practitioner defines the necessary shape of the orthosis on the patient's limb, by positioning markers and scanning the limb to obtain its Im3D image. At the same time, it measures the patient's parameters and transmits them, along with the Im3D image of the limb. The information makes it possible to merge (15) the image and the generic shape to obtain the personalized generic shape FGa,b with the patient's data. The fusion of the Im3D image and the generic shape FGij consists in making the reference points of the generic shape FGij coincide with the reference points of the Im3D image and to make the shape and structure of the generic shape stick together FGij to the Im3D image to obtain the personalized generic shape FGab necessary for the 3D printing of the orthosis.
Les dimensions, reportées sur le schéma-plan PFGab permettent de déformer la forme géométrique paramétrée FGi,j pour lui faire prendre la forme du membre en faisant concorder les repères identiques pour se trouver sur l’image Im3D du membre.The dimensions, reported on the diagram-plan PFGab make it possible to deform the parametric geometric shape FGi,j to make it take the shape of the limb by matching the identical marks to be on the Im3D image of the limb.
La forme générique personnalisée PFGa,b est plus précisément la forme de la surface intérieure de l’orthèse qui vient au contact du membre et son ossature. Elle intègre les éléments de structure de la forme générique tels que les points de fixation, les renforts ou autres éléments de statique et de thermique pour la transmission des efforts, la fixation de l’orthèse ou des parties d’orthèse entre elles ainsi que les échanges thermiques ou fluidiques avec l’extérieur qui sont des éléments imposés par la forme générique de l’orthèse adaptée comme indiqué ci-dessus à la morphologie du patient.The personalized generic shape PFGa,b is more precisely the shape of the inner surface of the orthosis which comes into contact with the limb and its framework. It integrates the structural elements of the generic form such as the fixing points, the reinforcements or other static and thermal elements for the transmission of the forces, the fixing of the orthosis or parts of the orthosis between them as well as the thermal or fluidic exchanges with the outside which are elements imposed by the generic form of the orthosis adapted as indicated above to the morphology of the patient.
La forme générique personnalisée FGa,b est alors la forme définie point par point de l’orthèse à imprimer en 3D.The personalized generic shape FGa,b is then the shape defined point by point of the orthosis to be printed in 3D.
Les figures 2, 3, 4 montrent l’application du procédé à la réalisation d’une orthèse de genou qui se compose, d’une partie haute, d’une partie basse et d’une articulation reliant ces deux parties, de chaque côté du genou.Figures 2, 3, 4 show the application of the method to the production of a knee orthosis which consists of an upper part, a lower part and a joint connecting these two parts, on each side of the knee.
La forme générique FG,j est définie par les dimensions entre les repères selon le schéma-plan de la
Sur la cuisse et la jambe on définit les points de référence suivants :On the thigh and the leg, the following reference points are defined:
CE point de la cuisse extérieure,THIS point of the outer thigh,
CI : point de la cuisse intérieure,CI: inner thigh point,
SC : point sus-condienSC: supracondian point
HJ : point du haut de jambe,HJ: upper leg point,
BJ : point du bas de jambe.BJ: lower leg point.
Les diamètres mesurés sont obtenus à partir des circonférences mesurées selon les plans de section suivants :The diameters measured are obtained from the circumferences measured according to the following section planes:
D1 : diamètre du haut de la cuisse selon la circonférence mesurée du haut de la cuisse par un plan de section incliné (CE, CI),D1: diameter of the upper thigh according to the measured circumference of the upper thigh by an inclined section plane (CE, CI),
D2 : Diamètre de la base de la cuisse selon la circonférence mesurée au bas de la cuisse par un plan de section "horizontal" passant par le point sus-condien.D2: Diameter of the base of the thigh according to the circumference measured at the bottom of the thigh by a "horizontal" section plane passing through the supracondian point.
D3 : diamètre de la section de l’axe d’articulation A, A’ / (XX).D3: diameter of the section of the hinge pin A, A’ / (XX).
D4 : diamètre du haut de la jambe, de la section passant par le point HJ.D4: diameter of the upper leg, of the section passing through the HJ point.
D5 : diamètre de la section passant par le point BJ.D5: diameter of the section passing through point BJ.
Les longueurs Li par rapport à l’axe AA dans la direction verticale selon le schéma plan de la
L1 longueur du point CE de la cuisse extérieure,L1 length of the CE point of the outer thigh,
L2 longueur du point CI de la cuisse intérieure,L2 CI point length of inner thigh,
L3 longueur du point sus-condien,L3 length of the supracondian point,
L4 longueur du haut du point haut de la jambe,L4 length from top to high point of leg,
L5 longueur du point bas de la jambe,L5 length of lower leg point,
par rapport chaque fois à l’axe AA.with respect each time to the axis AA.
Ces paramètres sont transmis avec l’image Im3D du membre scanné et portant les repères CE…BJ.These parameters are transmitted with the Im3D image of the scanned limb and bearing the markers CE…BJ.
Les paramètres renseignent la forme générique FGi,j pour fusionner la forme avec l’image Im3D du genou et adapter la forme à partir de cette interprétation en passant par les différents points de référence pour faire passer par ceux-ci, la surface de la forme générique FGi,j du membre et obtenir ainsi la forme générale personnalisée PFGa,b. Les éléments de structure de la forme générale FGa,b sont adaptés automatiquement à la surface ainsi obtenue.The parameters fill in the generic shape FGi,j to merge the shape with the Im3D image of the knee and adapt the shape from this interpretation by passing through the different reference points to pass through these, the surface of the shape generic FGi,j of the member and thus obtain the personalized general form PFGa,b. The structural elements of the general shape FGa,b are automatically adapted to the surface thus obtained.
La
Les parties 110, 120 sont des éléments de surface en 3D entourés d’une bande formant le contour et d’une surface maillées adaptée à la forme de la cuisse et de la jambe ainsi couverte tout en permettant la respiration et les échanges thermiques de la peau.The parts 110, 120 are 3D surface elements surrounded by a strip forming the contour and a mesh surface adapted to the shape of the thigh and the leg thus covered while allowing breathing and heat exchanges of the skin.
L’orthèse 100 est complétée par des articulations reliant les parties d’orthèse à l’extérieur et à l’intérieur du genou. Il s’agit, chaque fois, d’une articulation polycentrique composées chacune de deux disques portant des broches homologues, complémentaires, se réunissant de part et d’autre à travers les orifices des pattes des parties 110 et 120 de l’orthèse 100. Cette articulation correspond à une forme générique ; elle est imprimée en fonction des données personnalisées de l’orthèse. Les données de positionnement des pattes et des orifices sont déduites des paramètres du membre du patient.The Orthosis 100 is completed with joints connecting the orthosis parts outside and inside the knee. It is, each time, a polycentric articulation each composed of two discs carrying homologous, complementary pins, meeting on either side through the orifices of the legs of the parts 110 and 120 of the orthosis 100. This articulation corresponds to a generic form; it is printed according to the personalized data of the orthosis. Leg and orifice positioning data is derived from the patient's limb parameters.
La
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUXNOMENCLATURE OF THE MAIN ELEMENTS
10 Procédé de réalisation d’une orthèse10 Method of making an orthosis
11 Préparation de la forme générique FG de l’orthèse11 Preparation of the generic FG form of the orthosis
12 Obtention des paramètres pour la forme générique12 Getting Parameters for Generic Form
13 Image scannée en 3D du membre avec les repères13 3D scanned image of limb with landmarks
14 Mesure des paramètres Hi, Di14 Measurement of Hi, Di parameters
15 Etablissement de la forme personnalisée FGP15 Establishment of the FGP custom shape
16 Impression de l’orthèse personnalisée16 Impression of the personalized orthosis
100 Orthèse de genou100 Knee Brace
110 Partie d’une orthèse de genou110 Part of a knee brace
120 Partie d’une orthèse de genou120 Part of a knee brace
130 Articulation d’une orthèse de genou130 Articulation of a knee brace
150 Image en 3D du membre (cuisse et jambe)150 3D image of the limb (thigh and leg)
200 Orthèse de tête en forme de casque200 Helmet-shaped head brace
FGi,j Forme générique de l’orthèseFGi,j Generic shape of the orthosis
FGa,b Forme personnalisée de l’orthèseFGa,b Custom orthosis shape
(O,X,Y,Z) Repère orthonormé(O,X,Y,Z) Orthonormal frame
AA’ Axe d’articulation du genouAA’ Knee joint axis
CE Point de la cuisse extérieureCE Outer Thigh Point
CI Point de la cuisse intérieureCI Inner Thigh Point
SC Point sus-condienSC Supracondian Point
HJ Point du haut de jambeHJ Upper Leg Point
BJ Point du bas de jambeBJ Point lower leg
D1 Diamètre du haut de cuisseD1 Upper thigh diameter
D2 Diamètre du bas de cuisseD2 Lower thigh diameter
D3 Diamètre de l’articulationD3 Joint diameter
D4 Diamètre du haut de la jambeD4 Upper leg diameter
D5 Diamètre du bas de la jambeD5 Lower leg diameter
Claims (8)
- on définit une forme générique (FGi,j) de l’orthèse du membre par la forme de l’enveloppe du membre,
- on renseigne (PFGi,j) la forme générique (FGi,j),
* par des points de référence,
* par des paramètres caractérisant l’orthèse aux points de référence
- on réalise (13) une image 3D du membre avec les points de référence,
- on mesure (12) les paramètres aux points de référence,
- on fusionne (14) la forme générique (FGi,j) sur l’image Im3D du membre par les points de référence pour adapter la forme générique (FGi,j) à la forme de l’image du membre pour obtenir la forme générique personnalisée (FGa,b),
- on imprime (16) l’orthèse en impression 3D à partir de la forme personnalisée (FGa,b).Method for producing an orthosis for a patient's limb, according to which:
- a generic shape (FGi,j) of the limb orthosis is defined by the shape of the limb envelope,
- we fill in (PFGi,j) the generic form (FGi,j),
* by reference points,
* by parameters characterizing the orthosis at reference points
- a 3D image of the limb is produced (13) with the reference points,
- the parameters at the reference points are measured (12),
- the generic shape (FGi,j) is merged (14) on the Im3D image of the limb by the reference points to adapt the generic shape (FGi,j) to the shape of the image of the limb to obtain the generic shape personalized (FGa,b),
- the orthosis is printed (16) in 3D printing from the personalized shape (FGa,b).
caractérisé en ce que
on réalise (10) la forme générique (FGi,j) d’une orthèse en définissant la surface de l’orthèse selon la forme générale du membre recevant une telle orthèse et on intègre dans cette forme les éléments de structure de l’orthèse.Method according to claim 1,
characterized in that
the generic shape (FGi,j) of an orthosis is produced (10) by defining the surface of the orthosis according to the general shape of the limb receiving such an orthosis and the structural elements of the orthosis are integrated into this shape.
caractérisé en ce que
on réalise une bibliothèque (FG) de formes génériques (FGi,j) selon les formes des orthèses de chaque membre d’un patient susceptible d’être équipé d’une orthèse et dans des classes (i) on définit les formes génériques (FGi,j) pour chaque partie du membre susceptible d’être équipé d’une orthèse.Method according to claims 1 and 2,
characterized in that
a library (FG) of generic shapes (FGi,j) is produced according to the shapes of the orthoses of each limb of a patient likely to be equipped with an orthosis and in classes (i) the generic shapes (FGi) are defined ,j) for each part of the limb likely to be fitted with an orthosis.
caractérisé en ce que
on définit pour chaque forme générique (FGij) un repère (OXYZ) pour les points de référence et des mesures de localisation des points de référence sur le membre.Method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
a reference point (OXYZ) is defined for each generic shape (FGij) for the reference points and measurements for locating the reference points on the limb.
caractérisé en ce que
on réalise un schéma-plan (PFGi,j) de l’orthèse sur lequel sont reportés les points de référence et des indications des mesures à effectuer sur le membre du patient.Method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
a plan-diagram (PFGi,j) of the orthosis is produced on which are plotted the reference points and indications of the measurements to be taken on the patient's limb.
caractérisé en ce que
- on définit une direction principale de référence (OZ) de l’orthèse,
- on situe les points de référence dans des sections du membre par des plans perpendiculaires à la direction principale et on place les points de référence sur le contour des sections, et
- on définit les paramètres de la forme générique qui sont des distances entre les points de référence et entre les points de référence et un axe ou un point d’origine.Method according to claim 4,
characterized in that
- a main reference direction (OZ) of the orthosis is defined,
- the reference points are located in sections of the member by planes perpendicular to the main direction and the reference points are placed on the outline of the sections, and
- the parameters of the generic form are defined, which are distances between the reference points and between the reference points and an axis or a point of origin.
caractérisé en ce que
la forme générique (RGi,j) de l’orthèse est composée d’au moins une surface maillée.Method according to claim 1,
characterized in that
the generic form (RGi,j) of the orthosis is composed of at least one mesh surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2102527A FR3120519A1 (en) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | “Process for producing an orthosis and orthosis obtained by the process” |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2102527 | 2021-03-15 | ||
| FR2102527A FR3120519A1 (en) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | “Process for producing an orthosis and orthosis obtained by the process” |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3120519A1 true FR3120519A1 (en) | 2022-09-16 |
Family
ID=77519149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2102527A Withdrawn FR3120519A1 (en) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | “Process for producing an orthosis and orthosis obtained by the process” |
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|---|---|
| FR (1) | FR3120519A1 (en) |
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| US20200275862A1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | Wiivv Wearables Inc. | Multiple physical conditions embodied in body part images to generate an orthotic |
-
2021
- 2021-03-15 FR FR2102527A patent/FR3120519A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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