WO2024134063A1 - Method for constructing a femoral component of a total knee prosthesis - Google Patents

Method for constructing a femoral component of a total knee prosthesis Download PDF

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WO2024134063A1
WO2024134063A1 PCT/FR2023/052005 FR2023052005W WO2024134063A1 WO 2024134063 A1 WO2024134063 A1 WO 2024134063A1 FR 2023052005 W FR2023052005 W FR 2023052005W WO 2024134063 A1 WO2024134063 A1 WO 2024134063A1
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femoral
lateral
variables
medial
construction method
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PCT/FR2023/052005
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Laurent Geais
Emilie KEMBERG
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Move-Up
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Definitions

  • TITLE Method for constructing a femoral component of a total knee prosthesis
  • the invention relates to a method of constructing a femoral component for a total knee prosthesis.
  • a total knee prosthesis aims to remove the areas of worn bone and cartilage from the articular surfaces of the knee (distal part of the femur, proximal part of the tibia, and sometimes patella) by artificial parts made with particularly materials. resistant to mechanical and abrasive stress, and working together to restore the mobility of the knee joints they replace.
  • each working section being defined by a set of geometric points, the sectioning being such that the several working sections include posterior working sections distributed in different planes around a posterior axis of revolution in a medio-lateral direction, and anterior working sections distributed in different planes around an anterior axis of revolution in a medio-lateral direction and offset by a given center distance with the axis of posterior revolution along an axis of the femur in a proximo-distal direction;
  • the construction of a femoral component according to the construction method of the invention is based first of all on the construction of a three-dimensional modeling of a femur, more precisely the distal part of the femur or distal femur, a patient (or even several patients as part of a construction of a standard femoral component).
  • several medical digital images of a patient's distal femur are collected, which are taken from different viewing angles in order ultimately to model it in its entirety, to which digital processing is applied, for example a segmentation method.
  • a cutting template can be determined (more precisely, a three-dimensional modeling of a template cutting). According to one possible embodiment of the invention, from other morphometric data, it is possible to re-evaluate the femoral size so that the value obtained is more precise.
  • the cutting template refers to the three-dimensional modeling of the cutting template.
  • the medio-lateral width and the contact surfaces are determined from geometric variables representative of the geometry of the three-dimensional modeling of the femur.
  • the values that these variables take are deduced from from a set of geometric points, also representative of the three-dimensional modeling of the femur, included in sections, called working sections, included in different planes used to segment the three-dimensional modeling of the femur into different ones.
  • the working sections are fictitious cutting planes of the three-dimensional modeling of the femur which are oriented in different directions and in which the construction process searches for the values of the geometric variables.
  • the working sections are distributed around two axes of revolution in a medio-lateral direction: an anterior axis of revolution and a posterior axis of revolution.
  • the anterior and posterior axes of revolution are used respectively for the segmentation of the anterior part and the posterior part of the three-dimensional modeling of the distal femur.
  • Each of the working sections around the anterior axis of revolution (called anterior working sections) and the posterior axis of revolution (called posterior working sections) is distant from the working sections which are closest to it anteriorly and posteriorly of an angular distance. This angular distance is for example less than or equal to 5 degrees, and in particular between 1 and 3 degrees.
  • the anterior, respectively posterior, angular distance separating an anterior, respectively posterior, working section from its close neighbors is the same for all the anterior, respectively posterior working sections.
  • the anterior angular distance and the posterior angular distance are both less than or equal to 5 degrees, and for example of the order of 2 degrees.
  • the two axes of revolution are spaced apart by a given center distance, the value of which depends, as a reminder, on the femoral size.
  • This center distance coincides in a sagittal plane which extends orthogonally to the anterior and posterior axes of revolution.
  • the construction process is applicable both: in the manufacture of a range of standardized femoral components, for which different femoral components are offered such that each is specifically adapted to a femoral size, as in the manufacturing of specific or personalized components that are adapted to particular patient morphologies.
  • Another advantage of the construction process is that the three-dimensional modeling of the femoral component is fundamentally based on the search for morphometric, geometric and kinematic data in the three-dimensional modeling of the femur (whether for the construction of the modeling three-dimensional analysis of the cutting box, the determination of the medio-lateral width and the contact surfaces which define the joint kinematics).
  • component with preservation of the posterior cruciate ligament in English: cruciate retaining
  • component with medial pivot in English medial pivot
  • postero-stabilized component in English medial pivot
  • ultra-congruent component ultra-congruent component.
  • a third advantage of the construction process is to accelerate, whether for standard femoral components or personalized femoral components, modeling/development times, and therefore manufacturing.
  • the construction step implements a construction of profiles of the at least one femoral component by interpolation of the values of the geometric variables.
  • the construction of profiles comprises constructions of a lateral profile and a medial profile by interpolation of the values of the first variables, of a medial femorotibial joint profile of the medial condyle by interpolation values of the second variables, a lateral femorotibial joint profile of the lateral condyle by interpolation of the values of the third variables, and a patellofemoral joint profile of the trochlea by interpolation of the values of the fourth variables.
  • the interpolation is a third order interpolation.
  • the values of the geometric variables, identified in the different work sections segmenting the three-dimensional modeling of the femur provide indications through which the medial and lateral profiles, and the three joint profiles, pass spatially.
  • Each of the five profiles is constructed by applying interpolation functions, for example third degree interpolation functions, to all the values of the geometric variables through which they pass.
  • the degree of precision of the profiles obtained depends on the number of values to which the interpolation functions are applied, and their spatial proximity. In other words, the more the three-dimensional modeling is segmented into working sections of certainly different orientations but relatively close to each other, the better the precision of the profiles obtained will be.
  • the set of medical digital images comprises images from a medical scanner, for example in DICOM format.
  • the determination of morphometric data comprises the determination of remarkable points in the three-dimensional modeling of the femur.
  • the remarkable points include at least one most posterior point of the medial condyle, a most posterior point of the lateral condyle and one most anterior point of a part of the distal femur.
  • the cutting template comprises the implementation of several femoral cuts which depend at least on the femoral size.
  • the several femoral cuts successively comprise an anterior femoral cut, an anterior chamfer cut, a distal femoral cut, a posterior chamfer cut and a posterior femoral cut.
  • a femoral template is composed of five successive femoral cuts (also called cutting box): an anterior femoral cut, an anterior chamfer cut, a distal femoral cut, a posterior chamfer cut and a posterior femoral cut.
  • Each of these cuts is defined by dimensions: an antero-posterior dimension; an anterior height; and a posterior height which is linked by a linear law to the anterior height.
  • These cuts can also be defined by other parameters, such as inclination angles or cutting line coordinates.
  • the construction method precisely models the five sections of the femoral template, by determining the dimensions and orientations of each of them based for example on remarkable points included in the morphometric data, and in particular on the femoral size.
  • the several working sections comprise specific sections which pass through start or end cut lines of the femoral cuts of the cutting template, these start or end cut lines being of direction medio-lateral.
  • the specific sections comprise at least one section which passes through a start line of cutting of the anterior femoral cut, and a section which passes through an end line of cut of the posterior femoral cut.
  • each of the femoral cuts (or cutting boxes) constituting the cutting template is considered, in terms of representation, as being delimited by a start line of cut and an end line of cut extending mediolaterally; the end of cut line of a femoral cut being confused with the start of cut line of a femoral cut which succeeds it.
  • the cutting template is then delimited at its ends by two cutting lines corresponding to the start line of cutting of the anterior femoral cut, and the end of cutting line of the posterior femoral cut.
  • the three-dimensional modeling of the femur is segmented into a plurality of working sections and the three-dimensional modeling of the cutting template is shaped to be applied thereto, this means that some of the working sections may optionally pass through some of the cut start and end lines of the femoral cuts (cutting boxes) of the cutting template.
  • These working sections are designated in the invention as specific sections. According to different embodiments of the invention, one or more working sections can for example be included between two specific sections.
  • the segmentation of the three-dimensional modeling of the femur into a plurality of working sections may include by default two specific sections corresponding to the working sections passing through the start line of the cut of the anterior femoral cut, and the end of cut line of the posterior femoral cut; which two specific sections can also be considered as reference sections from which the segmentation of the three-dimensional modeling of the femur is carried out to the extent that:
  • the two cutting lines include the remarkable points used to determine the femoral size (the most anterior point of the distal femur for the start line of cutting of the anterior femoral cut; and the most posterior point of each of the two condyles for the end line of the posterior femoral cut) before segmentation.
  • the center distance is a function of the femoral size.
  • the center distance is expressed as an affine function of the femoral size.
  • obtaining the first variables representative of the medio-lateral width implements an analysis of the geometric points of a medial contour and a lateral contour of the working section to determine two positions which are a position of a medial-most point of the medial condyle and a position of a lateral-most point of the lateral condyle on an axis medio-lateral direction reference, said two positions constituting the first variables associated with the working section.
  • the reference axis is determined as being offset by a given spacing in a proximo-distal direction with respect to an extreme line of medio-lateral direction passing through a point most distal to the lateral condyle or the medial condyle.
  • the medio-lateral width of the three-dimensional modeling of the femur is determined, in each working section, between the position/most lateral point of the lateral condyle and the most medial point of the medial condyle on a reference axis.
  • the two sets of most lateral points of the lateral condyle and most medial points of the medial condyle obtained in each of the working sections form, after application to each of said two sets of an interpolation function, an exterior edge/contour of the lateral condyle and an outer edge/contour of the medial condyle which are used to determine the width of the three-dimensional modeling of the femoral component during its construction.
  • the method searches for the two positions on a reference axis which can correspond to a resection axis below which the distal part of the femur is resected (for example by removing osteophytes by image processing) depending on the cutting box for placement of the femoral component.
  • obtaining the second variables representative of the medial femoro-tibial contact surface of the medial condyle implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the condyle medial to determine a medial condylar circle defined by coordinates of a medial center and by a medial radius, said coordinates of the medial center and said medial radius constituting the second variables associated with the working section.
  • the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the medial condyle implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the medial condyle.
  • obtaining the third variables representative of the lateral femoro-tibial contact surface of the lateral condyle implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the condyle lateral to determine a lateral condylar circle defined by coordinates of a lateral center and by a lateral radius, said coordinates of the lateral center and said lateral radius constituting the third variables associated with the working section.
  • the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the lateral condyle implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the lateral condyle.
  • obtaining the fourth variables representative of the femoropatellar contact surface of the trochlea implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the trochlea to determine a trochlear condylar circle defined by coordinates of a trochlean center and by a trochlear radius, said coordinates of the trochlear center and said trochlear radius constituting the fourth variables associated with the working section.
  • the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the trochlea implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the trochlea.
  • the lateral femorotibial, medial femorotibial, and patellofemoral contact surfaces which serve as previously indicated to restore the kinematics of the knee, are determined respectively from a lateral condylar circle, from a circle medial condyle, and a trochlear circle moving respectively on the surface of the lateral condyle, the medial condyle, and the trochlea.
  • the geometric variables sought by the construction process in the different work sections correspond to the coordinates of the center and the radius of each of the three circles.
  • the radii of the medial, lateral and trochlear circles respectively describe a medio-lateral contour of the medial condyle, the lateral condyle and the trochlea.
  • the geometric variables for each of the three rays correspond to geometric points/positions located on the surface of the two condyles and the trochlea, and lined up to form said medio-lateral contour.
  • Obtaining the mediolateral contours of the condyles and the trochlea are obtained by applying circular regressions on the geometric points identified for each of the three compartments in each of the work sections.
  • the working sections are divided into several series of working sections and, for each series of working sections, the geometric variables obtained in the working sections of said series are averaged to obtain average values geometric variables, and the at least one femoral component is constructed from the cutting template and the average values of the geometric variables in the several series, said at least one femoral component being called a personalized femoral component.
  • an advantage of the construction method is to allow the construction of a so-called standard femoral component which can be placed on a plurality of patients having the same femoral size, as well as the construction of a personalized femoral component adapted specifically to a given patient.
  • each of the series of working sections is divided into different series of working sections such that each of the series of working sections segments part of the surface of the three-dimensional modeling of the femur, anteriorly or posteriorly.
  • each of the series of working sections can correspond to a segmental scan in a femoral cut (or in a cutting box) of the cutting template, for a total of five series of working section.
  • each of the series of work sections makes it possible to determine a set of several values that each of the geometric variables can take. There are therefore, for each geometric variable, as many sets of values as there are series of work sections (i.e., taking the previous example, five sets).
  • an interpolation function is then applied to the average values, for the construction of the medio-lateral width and/or of at least one of the three contact surfaces.
  • the three-dimensional modeling of a standardized femoral component is constructed on the basis of the cutting template determined from the morphological data of the three-dimensional modeling of the patient considered, and the average values of each of the geometric variables.
  • the preparatory steps are carried out on the basis of several sets of medical digital images of femurs of several patients characterized by several femoral sizes, thus obtaining for each femoral size a set of statistical data relating to geometric variables ; and the at least one femoral component, associated with one of the several femoral sizes, is constructed from the cutting template associated with this femoral size and statistical values of the geometric variables in the statistical data set associated with this size femoral, said at least one femoral component being called standard femoral component in this femoral size.
  • the associated femoral size is determined.
  • the three-dimensional femur models are then grouped according to the determined femoral size.
  • a plurality of values of geometric variables forming sets of statistical data are obtained. From these statistical sets can then be deduced/derived “standard” values of the morphometric data and geometric variables which allow the construction process to construct standard three-dimensional models of a cutting template and of a femoral component applicable to the set of three-dimensional femur models of the group with the same femoral size.
  • the sets of statistical data associated with the several femoral sizes are analyzed to establish mathematical relationships between the values of the geometric variables and the femoral size.
  • the statistical sets of geometric variables are analyzed with a view to identifying evolving trends depending on of the femoral size that can be expressed in the form of mathematical relationships.
  • the mathematical relationships are affine relationships.
  • FIG 1 is a schematic illustration of a total knee prosthesis, which consists of a femoral component, a tibial component, a patellar component (not shown) and an insert;
  • FIG 2 brings together three-dimensional views of a three-dimensional modeling of a typical femoral component that can be constructed using the construction method, with two front (a) and rear (b) perspective views, and one view in profile (c);
  • FIG 3 illustrates two perspective views of a three-dimensional modeling of a patient's distal femur on which: the medial and lateral condyles are visible, as well as the trochlea, with the first view (a) and the second view (b) oriented such that the medial condyle and the lateral condyle face the observer, respectively; and morphometric data are identified including remarkable points;
  • FIG 4 illustrates a perspective view (a) and a profile view (b) of the cutting template determined from the morphometric data, on which all of the femoral cuts composing it are visible and each delimited by a line of start of cut and an end of cut line; said cut start and cut end lines also being transferred/represented on a perspective view (c) of the three-dimensional modeling of the femur;
  • FIG 5 illustrates the segmentation of the three-dimensional modeling of the femur, which is here represented in a cloud of points, in several anterior and posterior working sections respectively distributed around an anterior axis of revolution and a posterior axis of revolution, the two axes being spaced apart by a proximo-distal direction distance (a); and an example of superposition of three successive work sections articulated around one of the two axes of revolution;
  • FIG 6 is a representation of all the geometric points modeling the distal femur, with its medial and lateral condyle as well as its trochlea, in a working section; on which osteophytes are visible having formed on the bony surface of the femur at the level of the ends of the two condyles and the trochlea/notch;
  • FIG 7 is a representation of the three-dimensional modeling of the femur in the working section considered Figure 6 after application of an osteophyte removal step; said representation showing that the set of points defining the three-dimensional modeling of the femur in the work section no longer includes the points modeling the osteophytes (or aberrant points);
  • FIG 8 illustrates, for a second working section, the determination in said second working section of the medio-lateral width of the three-dimensional modeling of the femur;
  • FIG 9 illustrates, for the working section of Figure 6, the difference in medio-lateral width value obtained when the outliers included in the working section are retained or deleted when determining said medio-lateral width value.
  • FIG 11 shows, in connection with Figure 10, all the geometric variables used to determine the three contact surfaces mentioned above, namely: the coordinates of the center and the radius of the medial circle, the coordinates of the center and the radius of the lateral circle, and the coordinates of the center and the radius of the trochlear circle (or central circle);
  • FIG 12 shows a front view (a) and two perspective views (b and c) of the three-dimensional modeling of the femoral component, for which the medial and lateral profiles of said femoral component are visible, the two femoral joint profiles - tibial, the patellofemoral joint profile, and the junction profiles between the trochlear circle with each of the medial and lateral circles.
  • a total knee prosthesis 100 is at least made up of a femoral component 101, a tibial component 102, and an insert 103 made of plastic material (generally polyethylene) which is inserted between the femoral component 101 and the tibial component 102 to allow interaction between the two components and good sliding of the total knee prosthesis 100 in order to restore the kinematics thereof.
  • the total knee prosthesis may also include a patellar component, not shown in Figure 1.
  • the invention relates to a construction method for the construction of a femoral component 101 aimed at:
  • a femoral component 101 of a given femoral size can be placed in a plurality of patients having the same femoral size; as well as
  • the construction process also covers the construction/manufacturing of all femoral component models 101 available on the market: component with preservation of the posterior cruciate ligament (in English: cruciate retaining), component with medial pivot (in English medial pivot), postero-stabilized component, and ultra-congruent component.
  • the process for constructing a femoral component 101 is based on two main phases.
  • the first phase consists of a modeling phase leading to a three-dimensional modeling of the femoral component 101.
  • this modeling phase is implemented by means of a tool 3D design of femoral component 101 installed on a workstation station, for example a desktop computer.
  • the second phase consists of the actual manufacturing/construction of the physical femoral component 101 on the basis of sizing information provided by its three-dimensional modeling.
  • the modeling phase of a femoral component 101 includes several preparatory steps.
  • these digital medical images can come from a medical scanner, and can present a format defined according to the norms and standards in force for data from medical imaging, for example the DICOM standard/format.
  • the recovered digital images are then subjected to digital processing, for example a segmentation method, with a view to obtaining a three-dimensional modeling of the femur 1 corresponding, as illustrated in Figure 5, to a cloud of points virtually and spatially forming the entire bony surface of the femur.
  • digital processing for example a segmentation method, with a view to obtaining a three-dimensional modeling of the femur 1 corresponding, as illustrated in Figure 5, to a cloud of points virtually and spatially forming the entire bony surface of the femur.
  • the medial condyle 61, the lateral condyle 62, and the trochlea 63 are modeled in particular in the three-dimensional modeling of the femur 1.
  • the three-dimensional modeling of the femur 1 can also be modeled using a 3D mesh method.
  • the two types of modeling are offered by the 3D design tool.
  • the 3D design tool could offer an option for applying textures to the three-dimensional modeling of the femur 1, the shades and colors of which are representative of a physical femur.
  • cutting template refers to the three-dimensional modeling of the cutting template.
  • the construction method determines in the modeling morphometric data representative for example of the dimensions, of the thickness of the modeled femur.
  • Morphometric data includes points reference points, referred to as remarkable points, used by surgeons to manufacture femoral components 101.
  • the construction method can in particular locate the most anterior point 22 of the femur (see Figure 3(b)), the most posterior point 21 of the medial condyle 61 (see Figure 3(a)), and the most posterior point 25 of the lateral condyle 62 which allow the construction process to calculate/determine as a first approximation the femoral size of the modeled femur; which femoral size is also considered as morphometric data since it characterizes the morphology of the femur.
  • the three-dimensional modeling of the cutting template 3 is made up of five successive femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 (or cutting boxes): an anterior femoral cut 31, a cut of anterior chamfer 32, a distal femoral cut 33, a posterior chamfer cut 34 and a posterior femoral cut 35.
  • Each of these femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 is defined by three dimensions which are a function of the femoral size: an antero-posterior dimension; an anterior height; and a posterior height which is linked by a linear law to the anterior height. They are also defined by other parameters, such as for example inclination angles or cutting line coordinates, which define their orientation in space.
  • the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 are visually delimited by two medio-lateral extension lines, namely a start line of cut 41 and an end line of cut 42.
  • the start of cut line 43 of the anterior femoral cut 31 and the end of cut line 44 of the posterior femoral cut 35 the end of cut line 42 of a femoral cut 31 , 32, 33, 34, 35 coincides with the start line of cut 41 of the femoral cut 31, 32, 33, 34, 35 which succeeds it.
  • the cutting template 3 has the same shape/curvature (due to the orientation of the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35) as the face internal of the femoral component which is applied and maintained on the surface of the femur (see Figure 2-c).
  • each working section 5 contains a set of geometric points representing a contour/a section of the modeled femur (with the two medial 61 and lateral 62 condyles, and the trochlea 63) according to the direction of the plane in which said section of femur propagates.
  • Figure 3-b illustrates a superposition of three contours/sections of the modeled femur, each of them belonging to a working section of different orientation.
  • the working sections 5 include anterior working sections 51 and posterior working sections 52:
  • Each of the anterior working sections 51 is angularly offset from the anterior working sections 51 (respectively posterior 52) which are closest to it anteriorly and posteriorly by an anterior angular distance (respectively by a posterior angular distance) ; it being noted that an angular distance corresponds to an angle between two consecutive work sections.
  • the anterior angular distance and the posterior angular distance are identical.
  • the two angular distances are identical and both less than or equal to 5 degrees, and in particular between 1 and 3 degrees.
  • the anterior angular distance and the posterior angular distance are all equal to 2 degrees. It is also conceivable that the two angular distances could be parameters modifiable by the user in the 3D design tool.
  • the anterior 501 and posterior 502 axes of revolution are spaced apart from each other by a center distance 511 which coincides in a sagittal plane 513 which extends orthogonally to the two axes of revolution 501, 502; and which depends on the size femoral.
  • the center distance is expressed in the form of an affine function of the femoral size.
  • one or more working sections 5 can possibly pass through some of the start lines 41 and end of cut 42 of the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 of the cutting template 3. These working sections 5 are called specific sections. According to different embodiments of the invention, depending on the value of the anterior and posterior angular distances, one or more working sections 5 can be included between two specific sections.
  • the sectioning of the three-dimensional modeling of the femur into working sections 5 can comprise by default two specific sections corresponding to an anterior working section 51 and a posterior working section 52 passing respectively through the line start of cut 43 of the anterior femoral cut 31, and the end of cut line 44 of the posterior femoral cut 35; which two specific sections can also be considered as reference sections from which the sectioning of the three-dimensional modeling of the femur 1 is carried out to the extent that:
  • the start of cut line 43 of the anterior femoral cut 31 and the end of cut line 44 of the posterior femoral cut 35 serve to delimit, physically or in modeling, the distal part of the femur from the rest of the bone;
  • the femoral size namely: the most anterior point 22 of the distal femur for the cut start line of the anterior femoral cut 43; and the most posterior point of the medial condyle 21 and the lateral condyle for the posterior femoral cut end line 44.
  • an osteophyte 7 is a bony growth forming at the ends of a bone in a joint. It is a response of the body to wear, degeneration, or destruction of the articular cartilage causing it to no longer perform its role as a shock absorber during exercise and the bone will suffer much more pressure.
  • the medical images used in the construction method to construct the three-dimensional modeling of the femur are taken before any surgical intervention. This therefore means that if the patient's femur has one or more osteophytes 7, this or these will be represented in its three-dimensional modeling. Osteophytes can form both on the ends of the medial 61 and lateral 62 condyles of the femur and at the level of its notch (that is to say at the level of the trochlea 63).
  • osteophytes 7 constitute forms of aberration which move away from the original articular surfaces. In the three-dimensional modeling of femur 1, they are represented by sets of aberrant geometric points.
  • the osteophyte(s) 7 visible or not in the working sections 5.
  • An example of a working section 5 presenting several groups of aberrant points representative of the presence of osteophytes on each of the medial 61 and lateral 62 condyles is presented in Figure 6.
  • the points modeling the femur in the working section 5 are defined by a medio-lateral coordinate (axis of the abscissa ML of medio direction - lateral) and by a radial coordinate (ordinate axis r of radial direction).
  • the osteophyte removal step must necessarily be implemented by the construction process before determining the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. Since they constitute outliers among the geometric points contained in work section 5, they can lead to a poor evaluation/estimation of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3 , rM3, R3, and therefore of the medio-lateral width MLD and the three contact surfaces SI, S2, S3. An example for the MLD mediolateral width is given later.
  • a poor estimation of the medio-lateral width MLD and the three contact surfaces SI, S2, S3 can lead to the construction of a model of a femoral component 101, and therefore to the manufacture of a physical femoral component 101, oversized, the prosthetic size of which will be unsuitable for the patient being treated, causing them to suffer from patellofemoral pain and difficulty moving with their prosthesis.
  • FIG. 7 shows the working section 5 illustrated in Figure 6 after application of the osteophyte removal step, for which the groups of aberrant geometric points representative of the osteophytes 7 have been removed.
  • the osteophyte removal step also includes a smoothing sub-step during which an interpolation function is applied to the geometric points of the modeled femur which were spatially close neighbors to the groups of aberrant points just removed, in the aim of creating/adding new geometric points such that they model the resected parts of the articular surface, that is to say here the contours of the medial 61 and lateral 62 condyles.
  • the osteophyte removal step also allows in the working sections 5 to virtually remove one or more osteophytes that may have formed at the level of the trochlea 63.
  • the construction process after having applied the osteophyte removal step, then determines all of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3.
  • the medio-lateral width MLD in said working section 5 corresponds to the distance separating, on the reference axis XI, the most medial point 61 of the medial condyle 611 and the most lateral point 621 of the lateral condyle 62. From these two points, the construction process determines the first geometric variables Xmed and work 5 at the abscissa of the most medial point 611 of the medial condyle 61 and the most lateral point 612 of the lateral condyle 62.
  • Figure 9 takes the example of the set of geometric points defining the three-dimensional modeling of the femur 1 in the working section 5 presented in Figure 6, and illustrates the error made in the estimation of the medio-lateral width MLD by the construction method when the osteophyte removal step is applied (with reference to Figure 7) or not (with reference to Figure 6) to said working section 5.
  • the medio-lateral width MLD is equal to a medio-lateral width MLD1 of 74 mm.
  • the MLD mediolateral width is equal to a MLD2 mediolateral width of 68.5 mm.
  • the precision error made in estimating the MLD mediolateral width when osteophytes are not removed is approximately 8%. This precision error may possibly be greater depending on the sizes of the growths on the articular surface of the femur.
  • the medial femorotibial SI, lateral femorotibial S2, and femoro-patellar S3 contact surfaces are respectively described by a medio-lateral contour of the condyle medial 61, the lateral condyle 62 and the trochlea 63, which contours are formed by successive points delimiting (or defining) these medial femorotibial SI, lateral femorotibial S2, and femoro-patellar S3 contact surfaces in the section work 5 considered.
  • the construction method implements a determination of a medial condylar circle Cl, a lateral condylar circle C2, and a trochlear circle C3 respectively and substantially matching the medial femorotibial contact surfaces SI, lateral femorotibial S2, and patellofemoral S3 in working section 5.
  • the second variables XM1, rMl, RI determined by the construction method correspond to the coordinates of the center of the medial condylar circle Cl (called medial center Ml) and to its radius (called medial radius RI).
  • the third variables XM2, rM2, R2 correspond to the coordinates of the center of the lateral condylar circle C2 (called lateral center M2) and its radius (called lateral radius R2); and the fourth variables XM3, rM3, R3 correspond to the coordinates of the center of the medial condylar circle Cl (called trochlear center M3) and its radius (called trochlear radius R3).
  • the construction method determines in the working section 5 a medio-lateral coordinate XM1, XM2, -lateral and sagittal representative of the medial condyle 61, the lateral condyle 62 and the trochlea 63.
  • the construction method identifies all of the geometric points defining the femur modeled in the working section 5 which are included in the articular surfaces of the medial condyle 61, the medial condyle 62, and the trochlea 63 (in other words the medial femorotibial contact surfaces SI, femorotibial lateral tibial S2, and patellofemoral S3), then it applies circular regressions to the identified geometric points; thus allowing it to determine the circumferences and centers of the medial Cl, lateral C2, and trochlear C3 circles and therefore the corresponding variables XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3.
  • the construction method determines a plurality of values for all of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3; each of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2,
  • the construction process ultimately makes it possible to manufacture femoral components 101 specifically adapted to the specific morphologies of patients or standard femoral components 101 whose dimensions are a function of the femoral size, meaning that a femoral component 101 associated with a given femoral size can be placed in a plurality of patients having said femoral size.
  • the working sections 5 (whether anterior working sections 51 or posterior working sections 52) are grouped into working section series .
  • the series number can be a modifiable parameter in the 3D design tool. In another embodiment of the invention, it may be an imposed number of series.
  • the working sections 5 are distributed/grouped into five series, each of the series being associated with a femoral cut 31, 32, 33, 34, 35 of the cutting template 3.
  • the three-dimensional modeling of the femur 1 is segmented by the construction process so that all of the working sections include the specific sections passing through the start of cut line 41 or end of cut 42 of all femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35.
  • all the working sections 5 included between two specific sections are part of a series of working sections 5.
  • the series only includes the specific section corresponding to the start of cut line 41 or the end of cut line 42; or both.
  • the preparatory steps are carried out and repeated for several sets of digital medical images associated with several distal femurs of patients.
  • Several three-dimensional models of several femurs are first obtained for which the femoral size is determined.
  • the three-dimensional models of femur 1 are then classified/grouped according to the determined femoral size.
  • the construction process determines, for each femoral size, standard values of the dimensions of the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 of the cutting template 3 and the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. All of these “standard” values will be used to model a three-dimensional model of a femoral component 101 and construct a standard femoral component 101 adapted to a femoral size value.
  • the values of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 included in the statistical sets are average values ( i.e. standard average values) calculated according to the method used when constructing a personalized femoral component 101, with the aim of reducing the size of the statistical data set.
  • the construction process can identify, for the different standard variables, evolutionary trends that can be expressed under the form of mathematical relationships, then allowing the values of the standard variables to be calculated using these mathematical relationships and knowing the value of the femoral size.
  • - y is the standard value, depending on the femoral size, of the morphometric data; the dimension of the femoral cut 31, 32, 33, 34, 35 considered; or the geometric geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 considered;
  • - b is representative of a difference in value between the femoral size considered and a lower and/or higher femoral size.
  • the user when launching the 3D design tool, the user has the choice between modeling a personalized or standard femoral component 101. If he chooses to design a standard femoral component 101, then the 3D design tool offers him two options: either to model the standard femoral component 101 three-dimensionally by carrying out all the preparatory steps; or to three-dimensionally model the standard cutting template 3 and the standard femoral component 101 from all the mathematical relationships.
  • the advantage of mathematical relationships is to make possible the three-dimensional modeling of a standard cutting template 3 and a standard femoral component 101 for a femoral size for which the user does not have a set of images medical conditions of patients presenting it.
  • the preparatory steps end with obtaining the values of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 (average values or standard values).
  • the construction method includes a modeling/construction step of the femoral component 101, implemented in the embodiment described by the 3D design tool.
  • the articulation profiles Tl, T2, T3 correspond to trajectories on which the contact points move respectively on the circles Cl, C2, C3 which are aligned with the respective centers Ml, M2, M3 in the radial direction in each section work 5, as well as visible in Figure 11.
  • each of the five profiles is constructed by applying to all the values of the geometric variables through which they pass interpolation functions Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3.
  • the interpolation functions are third degree functions.
  • the degree of precision of the profiles obtained depends on the number of values obtained for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 and to which the interpolation functions are applied.
  • the degree of precision also depends for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 on the spatial proximity of the different values.
  • the number of average values for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 is important.
  • an average value associated with a femoral cut 31, 32, 33, 34, 35 i.e. five average values offers a good degree of precision in the construction of the different profiles Pl, P2, Tl, T2, T3 , T13, T23; Or
  • the 3D design tool has a standard value for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, plurality of work sections 5.
  • first junction profile T13 and a second junction profile T23 are also constructed which respectively correspond to two contact/junction trajectories between the circumferences of the medial circles Cl and trochlear circles C3; and between the circumferences of the lateral C2 and trochlear C3 circles.
  • the 3D design tool three-dimensionally models the femoral component 101 as illustrated in an example in Figure 2 and Figure 12.
  • the last step of the construction process consists of manufacturing a physical femoral component 101 based on the three-dimensional model provided by the 3D design tool.

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Abstract

The invention relates to a method for constructing at least one femoral component (101) comprising at least the preparatory steps of: constructing a three-dimensional model of the femur of a patient from digital medical images; determining a cutting template from morphometric data identified in the three-dimensional model; dividing the three-dimensional model into a plurality of working sections distributed in different planes and defined by a set of geometric points; obtaining, from the plurality of working sections, geometric variables defining a mediolateral width, a medial femorotibial contact surface, a lateral femorotibial contact surface and a patellofemoral contact surface; the construction method then comprising a step of constructing the at least one femoral component from the cutting template and the geometric variables.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : Procédé de construction d'un composant fémoral d'une prothèse totale du genou TITLE: Method for constructing a femoral component of a total knee prosthesis
[Domaine technique] [Technical area]
L'invention se rapporte à un procédé de construction d'un composant fémoral pour une prothèse totale pour le genou. The invention relates to a method of constructing a femoral component for a total knee prosthesis.
L'invention trouve une application favorite dans la fabrication de gamme de composants fémoraux standards aptes à être posés chez une pluralité de patients ayant une même taille fémorale, ainsi que dans la fabrication de composants fémoraux personnalisés, spécifiquement adaptés à la cinématique du genou et à la morphologie des patients, pour la restitution des mobilités de l'articulation qu'ils remplacent. The invention finds a preferred application in the manufacture of a range of standard femoral components capable of being placed in a plurality of patients having the same femoral size, as well as in the manufacture of personalized femoral components, specifically adapted to the kinematics of the knee and to the morphology of the patients, to restore the mobility of the joint they are replacing.
[Etat de la technique] [State of the art]
En raison d'une plus grande espérance de vie ou bien de l'augmentation de la prévalence de l'obésité, de plus en plus de personnes souffrent d'arthrose qui est une pathologie usant ou détruisant le cartilage articulaire. Il en résulte des douleurs lors de la marche ou même au repos qui baissent la qualité de vie. C'est pourquoi l'arthroplastie du genou connaît aujourd'hui un essor grandissant, avec une importante demande. Les résultats fonctionnels de cette intervention chirurgicale ont pu être améliorés ces dernières années grâce à : des techniques à la pointe des dernières technologies, plus fiables et moins invasives ; une meilleure gestion de la douleur postopératoire ; et l'instauration d'une physiothérapie intense et précoce. Due to greater life expectancy or the increase in the prevalence of obesity, more and more people are suffering from osteoarthritis, which is a pathology that wears out or destroys joint cartilage. This results in pain when walking or even when resting, which reduces the quality of life. This is why knee arthroplasty is experiencing growing growth today, with significant demand. The functional results of this surgical procedure have been improved in recent years thanks to: techniques at the cutting edge of the latest technologies, more reliable and less invasive; better management of postoperative pain; and the initiation of intense and early physiotherapy.
De manière connue, une prothèse totale du genou vise à retirer les zones d'os et de cartilage usées des surfaces articulaires du genou (partie distale du fémur, partie proximale du tibia, et parfois patella) par des pièces artificielles réalisées avec des matériaux particulièrement résistants aux contraintes mécaniques et abrasives, et collaborant ensemble en vue de restituer les mobilités des articulations du genou qu'elles remplacent. In a known manner, a total knee prosthesis aims to remove the areas of worn bone and cartilage from the articular surfaces of the knee (distal part of the femur, proximal part of the tibia, and sometimes patella) by artificial parts made with particularly materials. resistant to mechanical and abrasive stress, and working together to restore the mobility of the knee joints they replace.
La prothèse totale du genou doit également permettre au patient chez qui elle est posé d'avoir un appui stable de sorte qu'il retrouve un bon périmètre (une bonne capacité) de marche. Généralement, la prothèse totale du genou est proposée et mise en place qu'en cas de lésions graves : arthrose évoluée, polyarthrite rhumatoïde, destructions d'origine traumatique. The total knee prosthesis must also allow the patient in whom it is placed to have stable support so that he or she regains a good walking perimeter (good capacity). Generally, total knee prosthesis is proposed and implemented only in cases of serious lesions: advanced osteoarthritis, rheumatoid arthritis, destruction of traumatic origin.
Cependant, près de 20% des patients se disent aujourd'hui insatisfaits de la pose d'une prothèse totale du genou, soit parce que les douleurs post-opératoires et après la pose de la prothèse totale du genou persistent, soit parce que la prothèse ne répond pas en termes de mobilité d'articulation à leurs attentes. Les douleurs et le manque de mobilité sont généralement dus au fait que les prothèses totales du genou sont proposées pour des morphologies standards de patients. Si elles peuvent convenir pour une majorité d'entre eux, il s'avère dans certains cas que leur encombrement prothétique est inadapté à la morphologie du patient, c'est-à-dire à la morphologie, ou taille, de la partie distale de son fémur ; et/ou de celle de la partie proximale de son tibia ; et/ou de celle de sa patella. However, nearly 20% of patients today say they are dissatisfied with the installation of a total knee prosthesis, either because post-operative pain and after the installation of the total knee prosthesis persist, either because the prosthesis does not meet their expectations in terms of joint mobility. Pain and lack of mobility are generally due to the fact that total knee prostheses are offered for standard patient morphologies. If they can be suitable for a majority of them, it turns out in certain cases that their prosthetic size is unsuitable for the morphology of the patient, that is to say the morphology, or size, of the distal part of the his femur; and/or that of the proximal part of his tibia; and/or that of his patella.
Le composant fémoral est d'ailleurs le composant de la prothèse le plus complexe à concevoir et fabriquer car il dot restituer les cinématiques du genou d'origine (par exemple, les mouvements de flexion et de direction). Par exemple, l'encombrement médio-latéral du composant fémoral doit éviter les contacts avec les structures tendino-ligamentaires médiales et latérales. Un encombrement médio- latéral inadapté peut conduire à une mise en tension anormale des structures tendino- ligamentaires et une surpression sur l'articulation fémoro-patellaire, induisant alors des douleurs fémoro-patellaires. The femoral component is also the most complex component of the prosthesis to design and manufacture because it must restore the original knee kinematics (for example, flexion and direction movements). For example, the medio-lateral bulk of the femoral component must avoid contact with the medial and lateral tendon-ligament structures. Inadequate mediolateral bulk can lead to abnormal tension in the tendino-ligamentous structures and excess pressure on the patellofemoral joint, thus inducing patellofemoral pain.
Il est aujourd'hui connu, par exemple du document US 2014/0228860, de concevoir des composants fémoraux personnalisés ou standards en ayant une approche purement surfacique, c'est-à-dire que le composant fémoral est construit pour épouser au plus près la surface osseuse externe de la partie distale du fémur réséquée du patient dans le cadre d'un composant fémoral personnalisé, ou de plusieurs patients ayant une même taille de fémur dans le cadre d'un composant fémoral standard. Cependant, cette approche purement surfacique présente des limites, car elle privilégie la surface externe réelle et possiblement endommagée, sans tenir compte de la cinématique articulaire. It is now known, for example from document US 2014/0228860, to design personalized or standard femoral components by having a purely surface approach, that is to say that the femoral component is constructed to fit as closely as possible to the external bony surface of the distal part of the patient's resected femur as part of a custom femoral component, or of multiple patients with the same femur size as part of a standard femoral component. However, this purely surface approach has limits, because it favors the real and possibly damaged external surface, without taking into account joint kinematics.
Le document US 20022/0087827 propose de concevoir un composant fémoral : à partir d'une modélisation tridimensionnelle d'un fémur distal d'un patient, laquelle est obtenue à partir d'images numérique médicales du genou du patient auxquelles sont appliquées des méthodes de traitement d'image, et en tenant en tenant compte de la cinématique articulaire du genou d'un patient. La cinématique du genou est prise en compte en identifiant, manuellement sur le modèle tridimensionnel ou de manière automatisée sur les images numériques médicales, des points de repères relatif à des caractéristiques du fémur distal du patient, telles que les courbures des condyles médial et latéral (un procédé de détermination des courbures des deux condyles du fémur distal est également proposé par le document US 2019/0175351). Cependant, l'identification des points de repère peut ne peut pas être suffisamment précise. Dans le cas d'une mise en œuvre manuelle, l'identification dépend du jugement d'un utilisateur qui va manipuler le maillage du modèle tridimensionnel du fémur distal alors que dans le cas d'une mise en œuvre automatisée, elle dépend de la qualité des images numériques médicales et de l'efficacité des méthodes de traitement d'image. Document US 20022/0087827 proposes to design a femoral component: from a three-dimensional modeling of a distal femur of a patient, which is obtained from digital medical images of the patient's knee to which are applied methods of image processing, and taking into account the joint kinematics of a patient's knee. Knee kinematics are taken into account by identifying, manually on the three-dimensional model or automatically on digital medical images, landmarks relating to characteristics of the patient's distal femur, such as the curvatures of the medial and lateral condyles ( a method for determining the curvatures of the two condyles of the distal femur is also proposed by document US 2019/0175351). However, the identification of landmarks may not be sufficiently accurate. In the case of manual implementation, identification depends on the judgment of a user who will manipulate the mesh of the three-dimensional model of the distal femur whereas in the case of automated implementation, it depends on the quality medical digital images and the effectiveness of image processing methods.
[Résumé de l'invention] [Summary of the invention]
L'invention se propose de répondre aux problématiques exposées ci-dessus en visant : The invention aims to respond to the problems set out above by aiming:
- à améliorer très significativement la correspondance entre l'encombrement prothétique et la morphologie initiale du genou du patient, - to very significantly improve the correspondence between the prosthetic size and the initial morphology of the patient's knee,
- à adapter les surfaces articulaires du composant fémoral de la prothèse totale du genou afin d'offrir la possibilité d'une cinématique la plus proche de la cinématique de la physiologie du genou du patient. - to adapt the articular surfaces of the femoral component of the total knee prosthesis in order to offer the possibility of kinematics closest to the kinematics of the physiology of the patient's knee.
Ainsi, l'invention se rapporte à un procédé de construction d'au moins un composant fémoral pour une prothèse totale de genou, comprenant les étapes préparatoires suivantes : Thus, the invention relates to a method of constructing at least one femoral component for a total knee prosthesis, comprising the following preparatory steps:
- obtention d'un jeu d'images numériques médicales d'un fémur d'un patient ; - obtaining a set of medical digital images of a patient's femur;
- construction d'une modélisation tridimensionnelle du fémur à partir du jeu d'images numériques médicales associé ; - construction of a three-dimensional model of the femur from the associated set of digital medical images;
- détermination de données morphométriques dans la modélisation tridimensionnelle du fémur, lesdites données morphométriques caractérisant une taille fémorale ;- determination of morphometric data in the three-dimensional modeling of the femur, said morphometric data characterizing a femoral size;
- détermination d'un gabarit de coupe dans la modélisation tridimensionnelle du fémur, en fonction des données morphométriques ; - determination of a cutting template in the three-dimensional modeling of the femur, based on morphometric data;
- sectionnement de la modélisation tridimensionnelle du fémur en plusieurs sections de travail réparties dans différents plans, chaque section de travail étant définie par un ensemble de points géométriques, le sectionnement étant tel que les plusieurs sections de travail comprennent des sections de travail postérieures réparties dans différents plans autour d'un axe de révolution postérieur de direction médio-latérale, et des sections de travail antérieures réparties dans différents plans autour d'un axe de révolution antérieur de direction médio-latérale et décalé d'un entraxe donné avec l'axe de révolution postérieur le long d'un axe de fémur de direction proximo-distale ;- sectioning of the three-dimensional modeling of the femur into several working sections distributed in different planes, each working section being defined by a set of geometric points, the sectioning being such that the several working sections include posterior working sections distributed in different planes around a posterior axis of revolution in a medio-lateral direction, and anterior working sections distributed in different planes around an anterior axis of revolution in a medio-lateral direction and offset by a given center distance with the axis of posterior revolution along an axis of the femur in a proximo-distal direction;
- obtention de variables géométriques représentatives d'une géométrie de la modélisation tridimensionnelle du fémur dans les plusieurs sections de travail, lesdites variables géométriques comprenant des première variables représentatives d'une largeur médio-latérale, des secondes variables représentatives d'une surface de contact fémoro-tibiale médiale d'un condyle médial, des troisièmes variables représentatives d'une surface de contact fémoro-tibiale latérale d'un condyle latéral, et des quatrièmes variables représentatives d'une surface de contact fémoro-patellaire d'une trochlée ; ledit procédé de construction comprenant ensuite une étape de construction de au moins un composant fémoral à partir du gabarit de coupe et de valeurs des variables géométriques. - obtaining geometric variables representative of a geometry of the three-dimensional modeling of the femur in the several working sections, said geometric variables comprising first variables representative of a medio-lateral width, second variables representative of a contact surface medial femorotibial of a medial condyle, third variables representative of a lateral femorotibial contact surface of a lateral condyle, and fourth variables representative of a patellofemoral contact surface of a trochlea; said construction method then comprising a step of constructing at least one femoral component from the cutting template and values of the geometric variables.
Autrement dit, la construction d'un composant fémoral selon le procédé de construction de l'invention repose tout d'abord sur la construction d'une modélisation tridimensionnelle d'un fémur, plus précisément la partie distale du fémur ou fémur distal, d'un patient (voire de plusieurs patients dans le cadre d'une construction d'un composant fémoral standard). Pour cela sont recueillies plusieurs images numériques médicales d'un fémur distal d'un patient, lesquelles sont prises sous différents angles de vue afin in fine de le modéliser en intégralité, auxquelles un traitement numérique est appliqué, par exemple une méthode de segmentation. In other words, the construction of a femoral component according to the construction method of the invention is based first of all on the construction of a three-dimensional modeling of a femur, more precisely the distal part of the femur or distal femur, a patient (or even several patients as part of a construction of a standard femoral component). To do this, several medical digital images of a patient's distal femur are collected, which are taken from different viewing angles in order ultimately to model it in its entirety, to which digital processing is applied, for example a segmentation method.
Suite au traitement d'image numérique est obtenue la modélisation tridimensionnelle du fémur distal, qui correspond à un maillage tridimensionnel. La modélisation tridimensionnelle du fémur distal comprend des modélisations tridimensionnelles du condyle médial, du condyle latéral, et de la trochlée du fémur distal. Following digital image processing, the three-dimensional modeling of the distal femur is obtained, which corresponds to a three-dimensional mesh. Three-dimensional modeling of the distal femur includes three-dimensional modeling of the medial condyle, lateral condyle, and trochlea of the distal femur.
Dans la suite de cette description, pour plus de praticité, le terme « fémur » fait référence au fémur distal. In the remainder of this description, for greater convenience, the term “femur” refers to the distal femur.
A partir de la modélisation tridimensionnelle sont déterminables des données morphométriques correspondant par exemple à : des points précis sur la surface du fémur pris comme référence pour les chirurgiens, désignés par la suite comme points remarquables ; et à des dimensions du fémur. Les points remarquables comprennent notamment le point le plus antérieur du fémur, et le point le plus postérieur de chacun des condyles médial et latéral. Ces trois points permettent au procédé de construction de calculer/déterminer en première approximation la taille du fémur, ou taille fémorale, du patient ; laquelle est considérée comme une donnée morphométrique puisque caractérisant la morphologie du fémur du patient. From the three-dimensional modeling, morphometric data can be determined corresponding for example to: precise points on the surface of the femur taken as a reference for surgeons, subsequently designated as remarkable points; and dimensions of the femur. Notable points include the most anterior point of the femur, and the most posterior point of each of the medial and lateral condyles. These three points allow the construction process to calculate/determine as a first approximation the size of the patient's femur, or femoral size; which is considered morphometric data since it characterizes the morphology of the patient's femur.
A partir de la taille fémorale initialement estimée et d'autres données morphométriques (notamment le point distal et le point le plus postérieur de chacun des condyles médial et latéral) est déterminable un gabarit de coupe (plus précisément, une modélisation tridimensionnelle d'un gabarit de coupe). Selon une possibilité de réalisation de l'invention, à partir d'autres données morphométriques, il est possible de réévaluer la taille fémorale afin que la valeur obtenue soit plus précise. From the initially estimated femoral size and other morphometric data (notably the distal point and the most posterior point of each of the medial and lateral condyles) a cutting template can be determined (more precisely, a three-dimensional modeling of a template cutting). According to one possible embodiment of the invention, from other morphometric data, it is possible to re-evaluate the femoral size so that the value obtained is more precise.
La modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe est appliquée sur la modélisation tridimensionnelle du fémur en vue d'en supprimer certaines zones. Cette action se rapporte à la fabrication et à l'usage d'un gabarit de coupe, ici un gabarit fémoral, qu'applique le chirurgien à la surface osseuse du fémur pour réaliser des coupes osseuses et définir des pans d'appui du composant fémoral pour en faciliter la pose. Ces coupes de la surface de l'os peuvent également, à titre d'exemple, participer à supprimer des excroissances (ou ostéophytes) qu'elle peut éventuellement présenter. The three-dimensional modeling of the cutting template is applied to the three-dimensional modeling of the femur in order to remove certain areas. This action relates to the manufacture and use of a cutting template, here a femoral template, which the surgeon applies to the bony surface of the femur to make bone cuts and define support panels for the femoral component. to facilitate installation. These cuts of the surface of the bone can also, for example, help to remove growths (or osteophytes) that it may possibly present.
Dans la suite de cette description, pour plus de praticité, le gabarit de coupe fait référence à la modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe. In the remainder of this description, for greater practicality, the cutting template refers to the three-dimensional modeling of the cutting template.
Par extension, le gabarit de coupe présente la même forme/la même courbure que la face interne du composant fémoral qui est appliquée et maintenue sur la surface du fémur distal. Il est ainsi utilisé pour déterminer une modélisation tridimensionnelle d'un composant fémoral adapté au gabarit de coupe, et donc à la modélisation tridimensionnelle du fémur réséquée. By extension, the cutting template has the same shape/curvature as the internal face of the femoral component which is applied and maintained on the surface of the distal femur. It is thus used to determine a three-dimensional modeling of a femoral component adapted to the cutting template, and therefore to the three-dimensional modeling of the resected femur.
C'est à partir de cette modélisation du composant fémoral qu'est in fine construit/fabriqué un composant fémoral qui sera intégré dans la prothèse du genou qui sera posé chez le patient. Il est entendu que le composant fémoral possède les mêmes caractéristiques dimensionnelles que sa modélisation représentative. It is from this modeling of the femoral component that a femoral component is ultimately constructed/fabricated which will be integrated into the knee prosthesis which will be placed in the patient. It is understood that the femoral component has the same dimensional characteristics as its representative model.
Outre le gabarit de coupe, la construction de la modélisation tridimensionnelle du composant fémoral (et donc, par extension, du composant fémoral physique), repose sur les déterminations : In addition to the cutting template, the construction of the three-dimensional modeling of the femoral component (and therefore, by extension, of the physical femoral component), is based on the determinations:
- d'une largeur médio-latérale du fémur distal, correspondant à la largeur comprise entre le point le plus latéral du condyle latéral et le point le plus médial du condyle médial et permettant de définir/construire un contour/profil médial du condyle médial et un contour latéral/profil du condyle latéral ; et - a medio-lateral width of the distal femur, corresponding to the width between the most lateral point of the lateral condyle and the most medial point of the medial condyle and making it possible to define/construct a medial contour/profile of the medial condyle and a lateral contour/profile of the lateral condyle; And
- de différentes surfaces de contact permettant de définir/construire des profils d'articulations devant restituer la cinématique du genou : une surface de contact fémoro-tibiale médiale au niveau du condyle médial, une surface de contact fémoro- tibiale latérale au niveau du condyle latéral, et une surface de contact fémoro-patellaire au niveau de la trochlée. - different contact surfaces allowing joint profiles to be defined/constructed to reproduce the kinematics of the knee: a medial femorotibial contact surface at the level of the medial condyle, a lateral femorotibial contact surface at the level of the lateral condyle , and a patellofemoral contact surface at the level of the trochlea.
La largeur médio-latérale et les surfaces de contact sont déterminées à partir de variables géométriques représentatives de la géométrie de la modélisation tridimensionnelle du fémur. Les valeurs que prennent ces variables sont déduites à partir d'un ensemble de points géométriques, également représentatifs de la modélisation tridimensionnelle du fémur, compris dans des sections, dites sections de travail, incluses dans différents plans servant à segmenter en différentes la modélisation tridimensionnelle du fémur. Autrement dit, les sections de travail sont des plans de coupes fictifs de la modélisation tridimensionnelle du fémur qui sont orientés dans différentes directions et dans lesquelles le procédé de construction recherche les valeurs des variables géométriques. The medio-lateral width and the contact surfaces are determined from geometric variables representative of the geometry of the three-dimensional modeling of the femur. The values that these variables take are deduced from from a set of geometric points, also representative of the three-dimensional modeling of the femur, included in sections, called working sections, included in different planes used to segment the three-dimensional modeling of the femur into different ones. In other words, the working sections are fictitious cutting planes of the three-dimensional modeling of the femur which are oriented in different directions and in which the construction process searches for the values of the geometric variables.
Plus précisément, les sections de travail sont réparties autour de deux axes de révolution de direction médio-latérale : un axe de révolution antérieur et un axe de révolution postérieur. Les axes de révolution antérieur et postérieur servent respectivement à la segmentation de la partie antérieure et de la partie postérieure de la modélisation tridimensionnelle du fémur distal. Chacune des sections de travail autour de l'axe de révolution antérieur (dites sections de travail antérieures) et de l'axe de révolution postérieur (dites sections de travail postérieures) est distante des sections de travail qui lui sont le plus proche antérieurement et postérieurement d'une distance angulaire. Cette distance angulaire est par exemple inférieure ou égale à 5 degrés, et en particulier comprise entre 1 et 3 degrés. More precisely, the working sections are distributed around two axes of revolution in a medio-lateral direction: an anterior axis of revolution and a posterior axis of revolution. The anterior and posterior axes of revolution are used respectively for the segmentation of the anterior part and the posterior part of the three-dimensional modeling of the distal femur. Each of the working sections around the anterior axis of revolution (called anterior working sections) and the posterior axis of revolution (called posterior working sections) is distant from the working sections which are closest to it anteriorly and posteriorly of an angular distance. This angular distance is for example less than or equal to 5 degrees, and in particular between 1 and 3 degrees.
Dans une variante de réalisation de l'invention, la distance angulaire antérieure, respectivement postérieure, séparant une section de travail antérieure, respectivement postérieure, de ses proches voisines est la même pour toutes les sections de travail antérieures, respectivement postérieures. Dans une autre variante de réalisation, la distance angulaire antérieure et la distance angulaire postérieure sont toutes deux inférieure ou égales à 5 degrés, et par exemple de l'ordre de 2 degrés. In a variant embodiment of the invention, the anterior, respectively posterior, angular distance separating an anterior, respectively posterior, working section from its close neighbors is the same for all the anterior, respectively posterior working sections. In another alternative embodiment, the anterior angular distance and the posterior angular distance are both less than or equal to 5 degrees, and for example of the order of 2 degrees.
Les deux axes de révolution sont distants d'un entraxe donné, dont la valeur dépend pour rappel de la taille fémorale. Cet entraxe est confondu dans un plan sagittal qui s'étend orthogonalement aux axes de révolution antérieur et postérieur. The two axes of revolution are spaced apart by a given center distance, the value of which depends, as a reminder, on the femoral size. This center distance coincides in a sagittal plane which extends orthogonally to the anterior and posterior axes of revolution.
Avantageusement, et comme il le sera réexpliqué ultérieurement, le procédé de construction est applicable autant : dans la fabrication d'une gamme de composants fémoraux standardisés, pour laquelle sont proposés différents composants fémoraux tels que chacun soit spécifiquement adapté à une taille fémorale, que dans la fabrication de composants spécifiques ou personnalisés qui sont adaptés à des morphologies particulières de patients. Advantageously, and as will be explained again later, the construction process is applicable both: in the manufacture of a range of standardized femoral components, for which different femoral components are offered such that each is specifically adapted to a femoral size, as in the manufacturing of specific or personalized components that are adapted to particular patient morphologies.
Un autre avantage du procédé de construction est que la modélisation tridimensionnelle du composant fémoral repose fondamentalement sur la recherche de données morphométriques, géométriques et cinématiques dans la modélisation tridimensionnelle du fémur (que ce soit pour la construction de la modélisation tridimensionnelle du boîtier de coupe, la détermination de la largeur médio-latérale et des surfaces de contact qui définissent la cinématique articulaire). Ainsi, il est possible à partir du procédé de construction de construire/fabriquer des composants fémoraux qui entrent dans les différents types disponibles sur le marché : composant à conservation du ligament croisé postérieur (en anglais : cruciate retaining), composant à pivot médial (en anglais medial pivot), composant postéro-stabilisé, et composant à ultra-congruent. Another advantage of the construction process is that the three-dimensional modeling of the femoral component is fundamentally based on the search for morphometric, geometric and kinematic data in the three-dimensional modeling of the femur (whether for the construction of the modeling three-dimensional analysis of the cutting box, the determination of the medio-lateral width and the contact surfaces which define the joint kinematics). Thus, it is possible from the construction process to construct/manufacture femoral components which fall into the different types available on the market: component with preservation of the posterior cruciate ligament (in English: cruciate retaining), component with medial pivot (in English medial pivot), postero-stabilized component, and ultra-congruent component.
Un troisième avantage du procédé de construction est d'accélérer, que ce soit pour les composants fémoraux standards ou bien les composants fémoraux personnalisés, les temps de modélisation/développement, et donc de fabrication. A third advantage of the construction process is to accelerate, whether for standard femoral components or personalized femoral components, modeling/development times, and therefore manufacturing.
Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de construction met en œuvre une construction de profils de l'au moins un composant fémoral par interpolation des valeurs des variables géométriques. According to one characteristic of the invention, the construction step implements a construction of profiles of the at least one femoral component by interpolation of the values of the geometric variables.
Selon une caractéristique de l'invention, la construction de profils comprend des constructions d'un profil latéral et d'un profil médial par interpolation des valeurs des première variables, d'un profil d'articulation fémoro-tibiale médiale du condyle médial par interpolation des valeurs des secondes variables, d'un profil d'articulation fémoro-tibiale latérale du condyle latéral par interpolation des valeurs des troisièmes variables, et d'un profil d'articulation fémoro-patellaire de la trochlée par interpolation des valeurs des quatrièmes variables. According to a characteristic of the invention, the construction of profiles comprises constructions of a lateral profile and a medial profile by interpolation of the values of the first variables, of a medial femorotibial joint profile of the medial condyle by interpolation values of the second variables, a lateral femorotibial joint profile of the lateral condyle by interpolation of the values of the third variables, and a patellofemoral joint profile of the trochlea by interpolation of the values of the fourth variables.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'interpolation est une interpolation du troisième ordre. According to one embodiment of the invention, the interpolation is a third order interpolation.
Autrement dit, les valeurs des variables géométriques, identifiées dans les différentes sections de travail segmentant la modélisation tridimensionnelle du fémur, fournissent des indications par où passent spatialement les profils médial et latéral, et les trois profils d'articulation. Chacun des cinq profils est construit en appliquant sur l'ensemble des valeurs des variables géométriques par lesquelles ils passent des fonctions d'interpolation, par exemple des fonctions d'interpolation du troisième degré. Le degré de précision des profils obtenus dépendant du nombre de valeurs auxquelles sont appliquées les fonctions d'interpolation, et de leur proximité spatiale. En d'autres termes, plus la modélisation tridimensionnelle est segmentée en sections de travail d'orientation certes différentes mais relativement proches les unes des autres, meilleure sera la précision des profils obtenus. In other words, the values of the geometric variables, identified in the different work sections segmenting the three-dimensional modeling of the femur, provide indications through which the medial and lateral profiles, and the three joint profiles, pass spatially. Each of the five profiles is constructed by applying interpolation functions, for example third degree interpolation functions, to all the values of the geometric variables through which they pass. The degree of precision of the profiles obtained depends on the number of values to which the interpolation functions are applied, and their spatial proximity. In other words, the more the three-dimensional modeling is segmented into working sections of certainly different orientations but relatively close to each other, the better the precision of the profiles obtained will be.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le jeu d'images numériques médicales comprend des images issues d'un scanner médical, par exemple au format DICOM. Selon une caractéristique de l'invention, la détermination de données morphométriques comprend la détermination de points remarquables dans la modélisation tridimensionnelle du fémur. According to one embodiment of the invention, the set of medical digital images comprises images from a medical scanner, for example in DICOM format. According to one characteristic of the invention, the determination of morphometric data comprises the determination of remarkable points in the three-dimensional modeling of the femur.
Selon une caractéristique de l'invention, les points remarquables comprennent au moins un point le plus postérieur du condyle médial, un point le plus postérieur du condyle latéral et un point le plus antérieur d'une partie de fémur distal. According to one characteristic of the invention, the remarkable points include at least one most posterior point of the medial condyle, a most posterior point of the lateral condyle and one most anterior point of a part of the distal femur.
Selon une caractéristique de l'invention, le gabarit de coupe comprend la mise en place de plusieurs coupes fémorales qui dépendent au moins de la taille fémorale. According to one characteristic of the invention, the cutting template comprises the implementation of several femoral cuts which depend at least on the femoral size.
Selon une caractéristique de l'invention, les plusieurs coupes fémorales comprennent successivement une coupe fémorale antérieure, une coupe de chanfrein antérieur, une coupe fémorale distale, une coupe de chanfrein postérieur et une coupe fémorale postérieure. According to one characteristic of the invention, the several femoral cuts successively comprise an anterior femoral cut, an anterior chamfer cut, a distal femoral cut, a posterior chamfer cut and a posterior femoral cut.
Autrement dit, un gabarit fémoral est composé de cinq coupes fémorales (aussi appelé boîtier de coupe) successives : une coupe fémorale antérieure, une coupe de chanfrein antérieur, une coupe fémorale distale, une coupe de chanfrein postérieur et une coupe fémorale postérieur. Chacune de ces coupes est définie par des dimensions : une dimension antéro-postérieure ; une hauteur antérieure ; et une hauteur postérieure qui est liée par une loi linéaire à la hauteur antérieure. Ces coupes peuvent aussi être définies par d'autres paramètres, comme par exemple des angles d'inclinaison ou des coordonnées de lignes de coupe. In other words, a femoral template is composed of five successive femoral cuts (also called cutting box): an anterior femoral cut, an anterior chamfer cut, a distal femoral cut, a posterior chamfer cut and a posterior femoral cut. Each of these cuts is defined by dimensions: an antero-posterior dimension; an anterior height; and a posterior height which is linked by a linear law to the anterior height. These cuts can also be defined by other parameters, such as inclination angles or cutting line coordinates.
Avantageusement, le procédé de construction modélise avec précision les cinq coupes du gabarit fémoral, en déterminant pour cela les dimensions et orientations de chacune d'elles à partir par exemple de points remarquables compris dans les données morphométriques, et notamment de la taille fémorale. Advantageously, the construction method precisely models the five sections of the femoral template, by determining the dimensions and orientations of each of them based for example on remarkable points included in the morphometric data, and in particular on the femoral size.
Selon une caractéristique de l'invention, les plusieurs sections de travail comprennent des sections spécifiques qui passent par des lignes de début ou de fin de coupe des coupes fémorales du gabarit de coupe, ces lignes de de début ou de fin de coupe étant de direction médio-latérale. According to one characteristic of the invention, the several working sections comprise specific sections which pass through start or end cut lines of the femoral cuts of the cutting template, these start or end cut lines being of direction medio-lateral.
Selon une caractéristique de l'invention, les sections spécifiques comprennent au moins une section qui passe par une ligne de début de coupe de la coupe fémorale antérieure, et une section qui passe par une ligne de fin de coupe de la coupe fémorale postérieure. According to one characteristic of the invention, the specific sections comprise at least one section which passes through a start line of cutting of the anterior femoral cut, and a section which passes through an end line of cut of the posterior femoral cut.
Autrement dit, chacune des coupes fémorales (ou boîtiers de coupe) constituant le gabarit de coupe est considérée, en termes de représentation, comme étant délimité par une ligne de début de coupe et une ligne de fin de coupe s'étendant médio-latéralement ; la ligne de fin de coupe d'une coupe fémorale étant confondue avec la ligne de début de coupe d'une coupe fémorale qui lui succède. Le gabarit de coupe est alors délimité à ses extrémités par deux lignes de coupe correspondant à la ligne de début de coupe de la coupe fémorale antérieure, et la ligne de fin de coupe de la coupe fémorale postérieure. In other words, each of the femoral cuts (or cutting boxes) constituting the cutting template is considered, in terms of representation, as being delimited by a start line of cut and an end line of cut extending mediolaterally; the end of cut line of a femoral cut being confused with the start of cut line of a femoral cut which succeeds it. The cutting template is then delimited at its ends by two cutting lines corresponding to the start line of cutting of the anterior femoral cut, and the end of cutting line of the posterior femoral cut.
Etant donné que la modélisation tridimensionnelle du fémur est segmentée en une pluralité de sections de travail et que la modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe est conformée pour être appliquée sur celle-ci, cela signifie que certaines des sections de travail peuvent éventuellement passer par certaines des lignes de début et de fin de coupe des coupes fémorales (boîtiers de coupe) du gabarit de coupe. Ces sections de travail sont désignées dans l'invention comme étant des sections spécifiques. Selon différentes variantes de réalisation de l'invention, une à plusieurs sections de travail peuvent par exemple être comprises entre deux sections spécifiques. Since the three-dimensional modeling of the femur is segmented into a plurality of working sections and the three-dimensional modeling of the cutting template is shaped to be applied thereto, this means that some of the working sections may optionally pass through some of the cut start and end lines of the femoral cuts (cutting boxes) of the cutting template. These working sections are designated in the invention as specific sections. According to different embodiments of the invention, one or more working sections can for example be included between two specific sections.
La segmentation de la modélisation tridimensionnelle du fémur en une pluralité de sections de travail peut comprendre par défaut deux sections spécifiques correspondant aux sections de travail passant par la ligne de début de coupe de la coupe fémorale antérieure, et la ligne de fin de coupe de la coupe fémorale postérieure ; lesquelles deux sections spécifiques peuvent également être considérées comme des sections de référence à partir desquelles est réalisée la segmentation de la modélisation tridimensionnelle du fémur dans la mesure où : The segmentation of the three-dimensional modeling of the femur into a plurality of working sections may include by default two specific sections corresponding to the working sections passing through the start line of the cut of the anterior femoral cut, and the end of cut line of the posterior femoral cut; which two specific sections can also be considered as reference sections from which the segmentation of the three-dimensional modeling of the femur is carried out to the extent that:
- ces deux lignes de coupes servent à délimiter, physiquement ou en modélisation, la partie distale du reste du fémur ; et - these two cutting lines are used to delimit, physically or in modeling, the distal part of the rest of the femur; And
- que les deux lignes de coupe comprennent les points remarquables servant à la détermination de la taille fémorale (le point le plus antérieur du fémur distal pour la ligne de début de coupe de la coupe fémorale antérieure ; et le point le plus postérieur de chacun des deux condyles pour la ligne de fin de coupe fémorale postérieure) avant segmentation. - that the two cutting lines include the remarkable points used to determine the femoral size (the most anterior point of the distal femur for the start line of cutting of the anterior femoral cut; and the most posterior point of each of the two condyles for the end line of the posterior femoral cut) before segmentation.
Selon une caractéristique de l'invention, l'entraxe est fonction de la taille fémorale. Par exemple, l'entraxe s'exprime sous la forme d'une fonction affine de la taille fémorale. According to one characteristic of the invention, the center distance is a function of the femoral size. For example, the center distance is expressed as an affine function of the femoral size.
Selon une caractéristique de l'invention, l'obtention des premières variables représentatives de la largeur médio-latérale met en œuvre une analyse des points géométriques d'un contour médial et d'un contour latéral de la section de travail pour déterminer deux positions qui sont une position d'un point le plus médial du condyle médial et une position d'un point le plus latéral du condyle latéral sur un axe de référence de direction médio-latérale, lesdites deux positions constituant les premières variables associées à la section de travail. According to one characteristic of the invention, obtaining the first variables representative of the medio-lateral width implements an analysis of the geometric points of a medial contour and a lateral contour of the working section to determine two positions which are a position of a medial-most point of the medial condyle and a position of a lateral-most point of the lateral condyle on an axis medio-lateral direction reference, said two positions constituting the first variables associated with the working section.
Selon une caractéristique de l'invention, l'axe de référence est déterminé comme étant décalé d'un écartement donné selon une direction proximo-distale vis-à- vis d'une ligne extrême de direction médio-latérale passant par un point le plus distal du condyle latéral ou du condyle médial. According to one characteristic of the invention, the reference axis is determined as being offset by a given spacing in a proximo-distal direction with respect to an extreme line of medio-lateral direction passing through a point most distal to the lateral condyle or the medial condyle.
Autrement dit, la largeur médio-latérale de la modélisation tridimensionnelle du fémur est déterminée, dans chaque section de travail, entre la position/le point le plus latéral du condyle latéral et le point le plus médial du condyle médial sur un axe de référence. Les deux ensembles de points les plus latéraux du condyle latéral et de points les plus médiaux du condyle médial obtenus dans chacune des sections de travail forment, après application sur chacun desdits deux ensembles d'une fonction d'interpolation, un bord/un contour extérieur du condyle latéral et un bord/un contour extérieur du condyle médial qui sont utilisés pour déterminer la largeur de la modélisation tridimensionnelle du composant fémoral lors de sa construction. In other words, the medio-lateral width of the three-dimensional modeling of the femur is determined, in each working section, between the position/most lateral point of the lateral condyle and the most medial point of the medial condyle on a reference axis. The two sets of most lateral points of the lateral condyle and most medial points of the medial condyle obtained in each of the working sections form, after application to each of said two sets of an interpolation function, an exterior edge/contour of the lateral condyle and an outer edge/contour of the medial condyle which are used to determine the width of the three-dimensional modeling of the femoral component during its construction.
Le procédé recherche les deux positions sur un axe de référence qui peut correspondre à un axe de résection en-dessous duquel la partie distale du fémur est réséquée (par exemple en supprimant par un traitement d'image des ostéophytes) en fonction du boîtier de coupe en vue de la pose du composant fémoral. The method searches for the two positions on a reference axis which can correspond to a resection axis below which the distal part of the femur is resected (for example by removing osteophytes by image processing) depending on the cutting box for placement of the femoral component.
Selon une caractéristique de l'invention, pour chaque section de travail, l'obtention des secondes variables représentatives de la surface de contact fémoro- tibiale médiale du condyle médial met en œuvre une analyse des points géométriques d'un contour médio-latéral du condyle médial pour déterminer un cercle condylien médial défini par des coordonnées d'un centre médial et par un rayon médial, lesdites coordonnées du centre médial et ledit rayon médial constituant les secondes variables associées à la section de travail. According to a characteristic of the invention, for each working section, obtaining the second variables representative of the medial femoro-tibial contact surface of the medial condyle implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the condyle medial to determine a medial condylar circle defined by coordinates of a medial center and by a medial radius, said coordinates of the medial center and said medial radius constituting the second variables associated with the working section.
Selon une caractéristique de l'invention, l'analyse des points géométriques du contour médio-latéral du condyle médial met en œuvre une régression circulaire sur les points géométriques du contour médio-latéral du condyle médial. According to one characteristic of the invention, the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the medial condyle implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the medial condyle.
Selon une caractéristique de l'invention, pour chaque section de travail, l'obtention des troisièmes variables représentatives de la surface de contact fémoro- tibiale latérale du condyle latéral met en œuvre une analyse des points géométriques d'un contour médio-latéral du condyle latéral pour déterminer un cercle condylien latéral défini par des coordonnées d'un centre latéral et par un rayon latéral, lesdites coordonnées du centre latéral et ledit rayon latéral constituant les troisièmes variables associées à la section de travail. According to a characteristic of the invention, for each working section, obtaining the third variables representative of the lateral femoro-tibial contact surface of the lateral condyle implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the condyle lateral to determine a lateral condylar circle defined by coordinates of a lateral center and by a lateral radius, said coordinates of the lateral center and said lateral radius constituting the third variables associated with the working section.
Selon une caractéristique de l'invention, l'analyse des points géométriques du contour médio-latéral du condyle latéral met en œuvre une régression circulaire sur les points géométriques du contour médio-latéral du condyle latéral. According to one characteristic of the invention, the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the lateral condyle implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the lateral condyle.
Selon une caractéristique de l'invention, pour chaque section de travail, l'obtention des quatrièmes variables représentatives de la surface de contact fémoro- patellaire de la trochlée met en œuvre une analyse des points géométriques d'un contour médio-latéral de la trochlée pour déterminer un cercle condylien trochléen défini par des coordonnées d'un centre trochléen et par un rayon trochléen, lesdites coordonnées du centre trochléen et ledit rayon trochléen constituant les quatrièmes variables associées à la section de travail. According to a characteristic of the invention, for each working section, obtaining the fourth variables representative of the femoropatellar contact surface of the trochlea implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the trochlea to determine a trochlear condylar circle defined by coordinates of a trochlean center and by a trochlear radius, said coordinates of the trochlear center and said trochlear radius constituting the fourth variables associated with the working section.
Selon une caractéristique de l'invention, l'analyse des points géométriques du contour médio-latéral de la trochlée met en œuvre une régression circulaire sur les points géométriques du contour médio-latéral de la trochlée. According to one characteristic of the invention, the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the trochlea implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the trochlea.
Autrement dit, les surfaces de contact fémoro-tibiale latérale, fémoro- tibiale médiale, et fémoro-patellaire, qui servent comme précédemment indiquées à restituer la cinématique du genou, sont déterminées respectivement à partir d'un cercle condylien latéral, d'un cercle condylien médial, et d'un cercle trochléen se déplaçant respectivement sur la surface du condyle latéral, du condyle médial, et de la trochlée. In other words, the lateral femorotibial, medial femorotibial, and patellofemoral contact surfaces, which serve as previously indicated to restore the kinematics of the knee, are determined respectively from a lateral condylar circle, from a circle medial condyle, and a trochlear circle moving respectively on the surface of the lateral condyle, the medial condyle, and the trochlea.
Les variables géométriques recherchées par le procédé de construction dans les différentes sections de travail (désignés comme secondes variables pour la surface de contact fémoro-tibiale médiale, troisièmes variables pour la surface de contact fémoro-tibiale médiale, et quatrième variables pour la surface de contact fémoro-patellaire) correspondent aux coordonnées du centre et au rayon de chacun des trois cercles. The geometric variables sought by the construction process in the different work sections (designated as second variables for the medial femorotibial contact surface, third variables for the medial femorotibial contact surface, and fourth variables for the contact surface patellofemoral) correspond to the coordinates of the center and the radius of each of the three circles.
Dans une variante de réalisation de l'invention, dans chacune des sections de travail, peuvent être recherchées une coordonnée médio-latérale et une coordonnée radiale pur chacun des trois cercles. La coordonnée médio-latérale et la coordonnée radiale sont respectivement déterminées pour chaque section de travail par des analyses de points géométriques médio-latéraux et sagittaux compris dans les profils médio-latéraux et sagittaux de chacun des trois compartiments. Une interpolation linéaire peut ensuite être appliquée par le procédé de construction sur les coordonnées médio-latérales et radiales de chacune des sections de travail pour déterminer un contour/une trajectoire sagittal(e) sur laquelle se déplacent les centres de chacun des cercles, entre chacun des deux extrémités antérieure et postérieure de la modélisation tridimensionnelle du fémur. In a variant embodiment of the invention, in each of the working sections, a medio-lateral coordinate and a radial coordinate for each of the three circles can be searched for. The medio-lateral coordinate and the radial coordinate are respectively determined for each working section by analyzes of medio-lateral and sagittal geometric points included in the medio-lateral and sagittal profiles of each of the three compartments. Linear interpolation can then be applied by the construction process to the medio-lateral and radial coordinates of each of the working sections to determine a sagittal contour/trajectory along which the centers move. of each of the circles, between each of the two anterior and posterior ends of the three-dimensional modeling of the femur.
Dans chacune des sections de travail, les rayons des cercles médial, latéral et trochléen décrivent respectivement un contour médio-latéral du condyle médial, du condyle latéral et de la trochlée. Ainsi les variables géométriques pour chacun des trois rayons correspondent à des points/positions géométriques situé(e)s sur la surface des deux condyles et de la trochlée, et a ligné(e)s pour former ledit contour médio-latéral. L'obtention des contours médio-latéraux des condyles et de la trochlée sont obtenus par application de régressions circulaires sur les points géométriques identifiés pour chacun des trois compartiments dans chacune des sections de travail. In each of the working sections, the radii of the medial, lateral and trochlear circles respectively describe a medio-lateral contour of the medial condyle, the lateral condyle and the trochlea. Thus the geometric variables for each of the three rays correspond to geometric points/positions located on the surface of the two condyles and the trochlea, and lined up to form said medio-lateral contour. Obtaining the mediolateral contours of the condyles and the trochlea are obtained by applying circular regressions on the geometric points identified for each of the three compartments in each of the work sections.
Selon une caractéristique de l'invention, les sections de travail sont divisées en plusieurs séries de sections de travail et, pour chaque série de sections de travail, les variables géométriques obtenues dans les sections de travail de ladite série sont moyennées pour obtenir des valeurs moyennes des variables géométriques, et l'au moins composant fémoral est construit à partir du gabarit de coupe et des valeurs moyennes des variables géométriques dans les plusieurs séries, ledit au moins un composant fémoral étant appelé composant fémoral personnalisé. According to one characteristic of the invention, the working sections are divided into several series of working sections and, for each series of working sections, the geometric variables obtained in the working sections of said series are averaged to obtain average values geometric variables, and the at least one femoral component is constructed from the cutting template and the average values of the geometric variables in the several series, said at least one femoral component being called a personalized femoral component.
Comme précédemment indiqué, un avantage du procédé de construction est de permettre la construction d'un composant fémoral dit standard et pouvant être posé sur une pluralité de patients ayant une même taille fémorale, ainsi que la construction d'un composant fémoral personnalisé adapté spécifiquement à un patient donné. As previously indicated, an advantage of the construction method is to allow the construction of a so-called standard femoral component which can be placed on a plurality of patients having the same femoral size, as well as the construction of a personalized femoral component adapted specifically to a given patient.
Par définition, les sections de travail sont réparties en différentes séries de sections de travail telles que chacune des séries de section de travail segmente une partie de la surface de la modélisation tridimensionnelle du fémur, antérieurement ou postérieurement. Par exemple, chacune des séries de sections de travail peut correspondre à un balayage segmentaire dans une coupe fémorale (ou dans un boîtier de coupe) du gabarit de coupe, soit un total de cinq séries de section de travail. By definition, the working sections are divided into different series of working sections such that each of the series of working sections segments part of the surface of the three-dimensional modeling of the femur, anteriorly or posteriorly. For example, each of the series of working sections can correspond to a segmental scan in a femoral cut (or in a cutting box) of the cutting template, for a total of five series of working section.
Etant donné que les variables géométriques sont recherchées au travers des différentes sections de travail, cela signifie que chacune des séries de section travail permet de déterminer un jeu de plusieurs valeurs que peut prendre chacune des variables géométriques. Il y a donc, pour chaque variable géométrique, autant de jeu de valeurs que de séries de section de travail (soit, en reprenant l'exemple précédent, cinq jeux). Given that the geometric variables are sought through the different work sections, this means that each of the series of work sections makes it possible to determine a set of several values that each of the geometric variables can take. There are therefore, for each geometric variable, as many sets of values as there are series of work sections (i.e., taking the previous example, five sets).
Dans le cas de la construction d'une modélisation tridimensionnelle d'un composant fémoral personnalisé, pour chaque variable géométrique : - les valeurs contenues dans un même jeu sont moyennées, permettant d'obtenir une valeur moyenne de la variable géométrique dans cette série de section de travail. Dans l'exemple précédent, cela revient à obtenir cinq valeurs moyennes d'une même variable géométrique. In the case of constructing a three-dimensional modeling of a personalized femoral component, for each geometric variable: - the values contained in the same set are averaged, making it possible to obtain an average value of the geometric variable in this series of work section. In the previous example, this amounts to obtaining five average values of the same geometric variable.
- une fonction d'interpolation est ensuite appliquée aux valeurs moyennes, pour la construction de la largeur médio-latéral et/ou d'une au moins des trois surfaces de contact. - an interpolation function is then applied to the average values, for the construction of the medio-lateral width and/or of at least one of the three contact surfaces.
Ainsi, la modélisation tridimensionnelle d'un composant fémoral standardisé est construite sur la base du gabarit de coupe déterminé à partir des données morphologies de la modélisation tridimensionnelle du patient considéré, et des valeurs moyennes de chacun des variables géométriques. Thus, the three-dimensional modeling of a standardized femoral component is constructed on the basis of the cutting template determined from the morphological data of the three-dimensional modeling of the patient considered, and the average values of each of the geometric variables.
Selon une caractéristique de l'invention, les étapes préparatoires sont réalisées sur la base de plusieurs jeux d'images numériques médicales de fémurs de plusieurs patients caractérisés par plusieurs tailles fémorales, obtenant ainsi pour chaque taille fémorale un ensemble de données statistiques relatives aux variables géométriques ; et l'au moins un composant fémoral, associé à l'une des plusieurs tailles fémorales, est construit à partir du gabarit de coupe associé à cette taille fémorale et de valeurs statistiques des variables géométriques dans l'ensemble de données statistiques associé à cette taille fémorale, ledit au moins un composant fémoral étant appelé composant fémoral standard dans cette taille fémorale. According to one characteristic of the invention, the preparatory steps are carried out on the basis of several sets of medical digital images of femurs of several patients characterized by several femoral sizes, thus obtaining for each femoral size a set of statistical data relating to geometric variables ; and the at least one femoral component, associated with one of the several femoral sizes, is constructed from the cutting template associated with this femoral size and statistical values of the geometric variables in the statistical data set associated with this size femoral, said at least one femoral component being called standard femoral component in this femoral size.
Selon une caractéristique de l'invention, dans le procédé de construction sont construits plusieurs composants fémoraux standards dans les plusieurs tailles fémorales à partir des ensembles de données statistiques associés à ces plusieurs tailles fémorales, ces plusieurs composants fémoraux standards formant ainsi une gamme de composants fémoraux standards. According to a characteristic of the invention, in the construction method several standard femoral components are constructed in the several femoral sizes from the sets of statistical data associated with these several femoral sizes, these several standard femoral components thus forming a range of femoral components standards.
Dans le cas d'un composant fémoral standard d'une taille fémorale donnée, les étapes préparatoires à la construction de la modélisation tridimensionnelle du composant fémoral sont répétées pour plusieurs jeux d'images numériques médicales associées à plusieurs fémurs distaux de patients. In the case of a standard femoral component of a given femoral size, the preparatory steps for the construction of the three-dimensional modeling of the femoral component are repeated for several sets of digital medical images associated with several distal femurs of patients.
Pour chacune des modélisations tridimensionnelles obtenues à partir des jeux d'image numérique est déterminée la taille fémorale associée. Les modélisations tridimensionnelles de fémur sont ensuite regroupées en fonction de la taille fémorale déterminée. Pour chaque groupe de modélisation tridimensionnelles caractérisé par une valeur de taille fémorale sont obtenues une pluralité de valeurs de variables géométriques formant des ensembles de données statistiques. De ces ensembles statistiques peuvent alors être déduites/dégagées des valeurs « standards » des données morphométriques et de variables géométriques qui permettent au procédé de construction de construire des modélisations tridimensionnelles standards d'un gabarit de coupe et d'un composant fémoral applicable à l'ensemble des modélisations tridimensionnelles de fémur du groupe présentant la même taille fémorale. For each of the three-dimensional models obtained from the digital image sets, the associated femoral size is determined. The three-dimensional femur models are then grouped according to the determined femoral size. For each three-dimensional modeling group characterized by a femoral size value, a plurality of values of geometric variables forming sets of statistical data are obtained. From these statistical sets can then be deduced/derived “standard” values of the morphometric data and geometric variables which allow the construction process to construct standard three-dimensional models of a cutting template and of a femoral component applicable to the set of three-dimensional femur models of the group with the same femoral size.
Selon une caractéristique de l'invention, les ensembles de données statistiques associés aux plusieurs tailles fémorales sont analysés pour établir des relations mathématiques entre les valeurs des variables géométriques et la taille fémorale. According to a characteristic of the invention, the sets of statistical data associated with the several femoral sizes are analyzed to establish mathematical relationships between the values of the geometric variables and the femoral size.
Autrement dit, en vue d'avantageusement accélérer les temps de construction de la modélisation tridimensionnelle d'un composant fémoral standard et donc de fabrication du composant fémoral standard physique, les ensembles statistiques des variables géométriques sont analysées en vue de dégager des tendances évolutives en fonction de la taille fémorale pouvant s'exprimer sous la forme de relations mathématiques. In other words, with a view to advantageously accelerating the construction times of the three-dimensional modeling of a standard femoral component and therefore the manufacturing of the physical standard femoral component, the statistical sets of geometric variables are analyzed with a view to identifying evolving trends depending on of the femoral size that can be expressed in the form of mathematical relationships.
Ainsi, dans le cas où une modélisation tridimensionnelle d'un composant fémoral standard doit être construite pour une valeur de taille fémorale non considérée jusqu'ici, il suffit d'appliquer les relations mathématiques obtenues avec ladite valeur de taille fémorale pour calculer toutes les valeurs standards de données morphologiques et de variables géométriques nécessaires à la construction de ladite modélisation tridimensionnelle du composant fémoral standard selon cette nouvelle taille. En d'autres termes, une fois ces relations mathématiques établies, il est possible de construire des composants fémoraux standards pour n'importe quelle taille fémorale, en appliquant les relations mathématiques. Thus, in the case where a three-dimensional modeling of a standard femoral component must be constructed for a femoral size value not considered until now, it is sufficient to apply the mathematical relationships obtained with said femoral size value to calculate all the values. standards of morphological data and geometric variables necessary for the construction of said three-dimensional modeling of the standard femoral component according to this new size. In other words, once these mathematical relationships are established, it is possible to construct standard femoral components for any femoral size, by applying the mathematical relationships.
Dans un mode de réalisation l'invention, les relations mathématiques sont des relations affines. In one embodiment of the invention, the mathematical relationships are affine relationships.
Autrement dit, les relations reliant chacune des données morphologiques et chacune des variables géométriques à la taille fémorale sont des fonctions affines de la forme y = a.x + b ; où y est la valeur standard de la donnée morphométrique ou de la variable géométrique considérée en fonction de la taille fémorale ; x est la taille fémorale ; a un coefficient de pente ; et b est représentatif d'un écart de valeur pour la donnée morphométrique ou la variable géométrique entre la taille fémorale considérée et une taille fémorale inférieure et/ou supérieure. In other words, the relationships linking each of the morphological data and each of the geometric variables to the femoral size are affine functions of the form y = a.x + b; where y is the standard value of the morphometric data or the geometric variable considered as a function of the femoral size; x is the femoral size; has a slope coefficient; and b is representative of a difference in value for the morphometric data or the geometric variable between the femoral size considered and a lower and/or higher femoral size.
[Brève description des figures] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en œuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : [Brief description of the figures] Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description below, of a non-limiting example of implementation, made with reference to the appended figures in which:
[Fig 1] est une illustration schématique d'une prothèse totale du genou, laquelle est constituée par un composant fémoral, un composant tibial, un composant patellaire (non représenté) et un insert ; [Fig 1] is a schematic illustration of a total knee prosthesis, which consists of a femoral component, a tibial component, a patellar component (not shown) and an insert;
[Fig 2] regroupe des vues en trois dimensions d'une modélisation tridimensionnelle d'un composant fémoral type pouvant être construite au moyen du procédé de construction, avec deux vues en perspective de face (a) et arrière (b), et une vue de profil (c) ; [Fig 2] brings together three-dimensional views of a three-dimensional modeling of a typical femoral component that can be constructed using the construction method, with two front (a) and rear (b) perspective views, and one view in profile (c);
[Fig 3] illustre deux vues en perspectives d'une modélisation tridimensionnelle d'un fémur distal d'un patient sur lesquelles : sont visibles les condyles médial et latéral, ainsi que la trochlée, avec la première vue (a) et la seconde vue (b) orientées de telle sorte que respectivement le condyle médial et le condyle latéral fassent face à l'observateur ; et sont identifiées des données morphométriques dont des points remarquables ; [Fig 3] illustrates two perspective views of a three-dimensional modeling of a patient's distal femur on which: the medial and lateral condyles are visible, as well as the trochlea, with the first view (a) and the second view (b) oriented such that the medial condyle and the lateral condyle face the observer, respectively; and morphometric data are identified including remarkable points;
[Fig 4] illustre une vue en perspective (a) et une vue de profil (b) du gabarit de coupe déterminé à partir des données morphométriques, sur lesquelles sont visibles l'ensemble des coupes fémorales le composant et délimitées chacune par une ligne de début de coupe et une ligne de fin de coupe ; lesdites lignes de début de coupe et de fin de coupes étant également reportées/représentées sur une vue en perspective (c) de la modélisation tridimensionnelle du fémur ; [Fig 4] illustrates a perspective view (a) and a profile view (b) of the cutting template determined from the morphometric data, on which all of the femoral cuts composing it are visible and each delimited by a line of start of cut and an end of cut line; said cut start and cut end lines also being transferred/represented on a perspective view (c) of the three-dimensional modeling of the femur;
[Fig 5] illustre la segmentation de la modélisation tridimensionnelle du fémur, laquelle est ici représentée en nuage de points, en plusieurs sections de travail antérieures et postérieures respectivement réparties autour d'un axe de révolution antérieur et d'un de révolution postérieur, les deux axes étant distant d'un entraxe de direction proximo-distale (a) ; et un exemple de superposition de trois sections de travail successives s'articulant autour d'un des deux axes de révolution ; [Fig 5] illustrates the segmentation of the three-dimensional modeling of the femur, which is here represented in a cloud of points, in several anterior and posterior working sections respectively distributed around an anterior axis of revolution and a posterior axis of revolution, the two axes being spaced apart by a proximo-distal direction distance (a); and an example of superposition of three successive work sections articulated around one of the two axes of revolution;
[Fig 6] est une représentation de l'ensemble des points géométriques modélisant le fémur distal, avec ses condyle médial et latéral ainsi que sa trochlée, dans une section de travail ; sur laquelle sont visibles des ostéophytes s'étant formés sur la surface osseuse du fémur au niveau des extrémités des deux condyles et de la trochlée/l'échancrure ; [Fig 6] is a representation of all the geometric points modeling the distal femur, with its medial and lateral condyle as well as its trochlea, in a working section; on which osteophytes are visible having formed on the bony surface of the femur at the level of the ends of the two condyles and the trochlea/notch;
[Fig 7] est une représentation de la modélisation tridimensionnelle du fémur dans la section de travail considérée Figure 6 après application d'une étape de suppression d'ostéophytes ; ladite représentation montrant que l'ensemble des points définissant la modélisation tridimensionnelle du fémur dans la section de travail ne comprend plus les points modélisant les ostéophytes (ou points aberrants) ; [Fig 7] is a representation of the three-dimensional modeling of the femur in the working section considered Figure 6 after application of an osteophyte removal step; said representation showing that the set of points defining the three-dimensional modeling of the femur in the work section no longer includes the points modeling the osteophytes (or aberrant points);
[Fig 8] illustre, pour une seconde section de travail, la détermination dans ladite seconde section de travail de la largeur médio-latérale de la modélisation tridimensionnelle du fémur ; [Fig 8] illustrates, for a second working section, the determination in said second working section of the medio-lateral width of the three-dimensional modeling of the femur;
[Fig 9] illustre, pour la section de travail de la Figure 6, la différence de valeur de largeur médio-latérale obtenue lorsque sont conservés ou supprimés les points aberrants compris dans la section de travail lors de la détermination de ladite valeur de largeur médio-latérale ; [Fig 9] illustrates, for the working section of Figure 6, the difference in medio-lateral width value obtained when the outliers included in the working section are retained or deleted when determining said medio-lateral width value. -lateral;
[Fig 10] illustre, pour la section de travail présentée Figure 8, pour l'ensemble des points modélisant le fémur distal, la surface de contact fémoro-tibiale médiale du condyle médial, la surface de contact fémoro-tibiale latérale du condyle latéral, et la surface de contact fémoro-patellaire de la trochlée ; [Fig 10] illustrates, for the working section presented in Figure 8, for all the points modeling the distal femur, the medial femorotibial contact surface of the medial condyle, the lateral femorotibial contact surface of the lateral condyle, and the patellofemoral contact surface of the trochlea;
[Fig 11] montre, en lien avec la Figure 10, l'ensemble des variables géométriques servant à la détermination des trois surfaces de contact susmentionnées, à savoir : les coordonnées du centre et le rayon du cercle médial, les coordonnées du centre et le rayon du cercle latéral, et les coordonnées du centre et le rayon du cercle trochléen (ou cercle central) ; [Fig 11] shows, in connection with Figure 10, all the geometric variables used to determine the three contact surfaces mentioned above, namely: the coordinates of the center and the radius of the medial circle, the coordinates of the center and the radius of the lateral circle, and the coordinates of the center and the radius of the trochlear circle (or central circle);
[Fig 12] montre une vue de face (a) et deux vues en perspective (b et c) de la modélisation tridimensionnelle du composant fémoral, pour laquelle sont visibles les profils médial et latéral dudit composant fémoral, les deux profils d'articulation fémoro- tibiale, le profil d'articulation fémoro-patellaire, et les profils de jonction entre le cercle trochléen avec chacun des cercles médial et latéral. [Fig 12] shows a front view (a) and two perspective views (b and c) of the three-dimensional modeling of the femoral component, for which the medial and lateral profiles of said femoral component are visible, the two femoral joint profiles - tibial, the patellofemoral joint profile, and the junction profiles between the trochlear circle with each of the medial and lateral circles.
[Description détaillée d'un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention] [Detailed description of one or more embodiments of the invention]
En référence à la Figure 1, une prothèse totale du genou 100 est au moins constituée d'un composant fémoral 101, d'un composant tibial 102, et d'un insert 103 en matière plastique (généralement en polyéthylène) venant s'intercaler entre le composant fémoral 101 et le composant tibial 102 pour permettre une interaction entre les deux composants et un bon coulissement de la prothèse totale du genou 100 en vue de restituer la cinématique de celui-ci. En fonction du degré de dégradation du cartilage du genou, la prothèse totale du genou peut également comprendre un composant patellaire, non représenté sur la Figure 1. With reference to Figure 1, a total knee prosthesis 100 is at least made up of a femoral component 101, a tibial component 102, and an insert 103 made of plastic material (generally polyethylene) which is inserted between the femoral component 101 and the tibial component 102 to allow interaction between the two components and good sliding of the total knee prosthesis 100 in order to restore the kinematics thereof. Depending on the degree of degradation of the knee cartilage, the total knee prosthesis may also include a patellar component, not shown in Figure 1.
Comme précédemment indiqué, l'invention se rapporte à un procédé de construction pour la construction d'un composant fémoral 101 visant : As previously indicated, the invention relates to a construction method for the construction of a femoral component 101 aimed at:
- à améliorer très significativement la correspondance entre l'encombrement prothétique et la morphologie initiale du genou du patient, - to very significantly improve the correspondence between the size prosthetic and the initial morphology of the patient's knee,
- à adapter les surfaces articulaires du composant fémoral 101 de la prothèse totale du genou 100 afin d'offrir la possibilité d'une cinématique la plus proche de la cinématique de la physiologie du genou du patient. - to adapt the articular surfaces of the femoral component 101 of the total knee prosthesis 100 in order to offer the possibility of kinematics closest to the kinematics of the physiology of the patient's knee.
En vue de répondre positivement à ces deux points, le procédé de construction permet de fabriquer : In order to respond positively to these two points, the construction process makes it possible to manufacture:
- des gammes de composants fémoraux 101 standardisés, pour laquelle sont proposés différents composants fémoraux tels que chacun soit spécifiquement adapté à une taille fémorale ; c'est-à-dire que les dimensions d'un composant fémoral sont fonction d'une valeur de taille fémorale. Ainsi, un composant fémoral 101 d'une taille fémorale donnée peut être posé chez une pluralité de patient présentant la même taille fémorale ; ainsi que - ranges of standardized femoral components 101, for which different femoral components are offered such that each is specifically adapted to a femoral size; that is, the dimensions of a femoral component are a function of a femoral size value. Thus, a femoral component 101 of a given femoral size can be placed in a plurality of patients having the same femoral size; as well as
- des composants fémoraux spécifiques ou personnalisés qui sont donc par définition uniques et chacun spécifiquement adapté à la morphologie d'un genou d'un patient. - specific or personalized femoral components which are therefore by definition unique and each specifically adapted to the morphology of a patient's knee.
Le procédé de construction couvre par ailleurs la construction/la fabrication de l'ensemble des modèles de composant fémoral 101 disponibles sur le marché : composant à conservation du ligament croisé postérieur (en anglais : cruciate retaining), composant à pivot médial (en anglais medial pivot), composant postéro- stabilisé, et composant à ultra-congruent. The construction process also covers the construction/manufacturing of all femoral component models 101 available on the market: component with preservation of the posterior cruciate ligament (in English: cruciate retaining), component with medial pivot (in English medial pivot), postero-stabilized component, and ultra-congruent component.
Le procédé de construction d'un composant fémoral 101 repose sur deux grandes phases. En référence à la Figure 2, la première phase consiste en une phase de modélisation aboutissant à une modélisation tridimensionnelle du composant fémoral 101. Dans un mode de réalisation de l'invention, cette phase de modélisation est mise en œuvre au moyen d'un outil de conception 3D de composant fémoral 101 installé sur une station de station de travail, par exemple un ordinateur de bureau. The process for constructing a femoral component 101 is based on two main phases. With reference to Figure 2, the first phase consists of a modeling phase leading to a three-dimensional modeling of the femoral component 101. In one embodiment of the invention, this modeling phase is implemented by means of a tool 3D design of femoral component 101 installed on a workstation station, for example a desktop computer.
La seconde phase consiste en la fabrication/la construction proprement dite du composant fémoral 101 physique sur la base d'informations de dimensionnement fournies par sa modélisation tridimensionnelle. The second phase consists of the actual manufacturing/construction of the physical femoral component 101 on the basis of sizing information provided by its three-dimensional modeling.
La phase de modélisation d'un composant fémoral 101 comprend plusieurs étapes préparatoires. The modeling phase of a femoral component 101 includes several preparatory steps.
La première d'entre elles consiste à recueillir plusieurs images numériques médicales d'un fémur distal d'un patient, lesquelles sont prises sous différents angles de vue. Dans la suite de la description, pour plus de praticité, le terme seul de fémur désigne le fémur distal. Dans un mode de réalisation de l'invention, ces images numériques médicales peuvent provenir d'un scanner médical, et peuvent présenter un format défini selon les normes et standards en vigueur pour les données issues de l'imagerie médicale, par exemple le standard/format DICOM. The first of these involves collecting several digital medical images of a patient's distal femur, which are taken from different viewing angles. In the remainder of the description, for greater practicality, the term femur alone designates the distal femur. In one embodiment of the invention, these digital medical images can come from a medical scanner, and can present a format defined according to the norms and standards in force for data from medical imaging, for example the DICOM standard/format.
Les images numériques récupérées sont alors soumises à un traitement numérique, par exemple une méthode de segmentation, en vue d'obtenir une modélisation tridimensionnelle du fémur 1 correspondant, comme illustré Figure 5, à un nuage de points formant virtuellement et spatialement dans son intégralité la surface osseuse du fémur. En référence à la Figure 3, sont notamment modélisés dans la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 le condyle médial 61, le condyle latéral 62, et la trochlée 63. The recovered digital images are then subjected to digital processing, for example a segmentation method, with a view to obtaining a three-dimensional modeling of the femur 1 corresponding, as illustrated in Figure 5, to a cloud of points virtually and spatially forming the entire bony surface of the femur. With reference to Figure 3, the medial condyle 61, the lateral condyle 62, and the trochlea 63 are modeled in particular in the three-dimensional modeling of the femur 1.
Dans une variante de réalisation de l'invention, la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 peut également être modélisée selon une méthode de maillage 3D. Dans une seconde variante de réalisation, les deux types de modélisation sont proposés par l'outil de conception 3D. Dans une troisième variante, il est envisageable que l'outil de conception 3D puisse proposer une option pour appliquer sur la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 des textures dont les nuances et couleurs sont représentatives d'un fémur physique. In a variant embodiment of the invention, the three-dimensional modeling of the femur 1 can also be modeled using a 3D mesh method. In a second embodiment, the two types of modeling are offered by the 3D design tool. In a third variant, it is possible that the 3D design tool could offer an option for applying textures to the three-dimensional modeling of the femur 1, the shades and colors of which are representative of a physical femur.
A partir de la modélisation tridimensionnelle du fémur 1, le procédé de construction va, au cours de plusieurs autres étapes préparatoires : From the three-dimensional modeling of femur 1, the construction process goes through several other preparatory stages:
- modéliser une modélisation tridimensionnelle d'un gabarit de coupe 3, en rapport avec les gabarits de coupe fémoraux qu'utilisent les chirurgiens et qui sont appliqués à la surface osseuse des fémurs pour réaliser des coupes osseuses et définir des pans d'appui du composant fémoral 101 pour en faciliter la pose. Dans la suite de la description, le terme de gabarit de coupe fait référence à la modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe. - model a three-dimensional modeling of a cutting template 3, in relation to the femoral cutting templates used by surgeons and which are applied to the bone surface of the femurs to make bone cuts and define support panels for the component femoral 101 to facilitate installation. In the remainder of the description, the term cutting template refers to the three-dimensional modeling of the cutting template.
- déterminer des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 représentatives de la géométrie du fémur modélisé. - determine geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 representative of the geometry of the modeled femur.
Le gabarit de coupe 3 et les variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 sont ensuite utilisés par le procédé de construction pour construire, durant une étape de construction, une modélisation tridimensionnelle d'un composant fémoral 101 adapté à la modélisation tridimensionnelle du fémur 1. The cutting template 3 and the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, of a femoral component 101 adapted to the three-dimensional modeling of the femur 1.
Ces plusieurs autres étapes préparatoires vont faire l'objet de la suite de la description. These several other preparatory stages will be the subject of the following description.
Après avoir construit la modélisation tridimensionnelle du fémur 1, le procédé de construction détermine dans la modélisation des données morphométriques représentatives par exemple des dimensions, de l'épaisseur du fémur modélisé. Les données morphométriques comprennent notamment des points de référence, désignés sous le terme de points remarquables, utilisés par les chirurgiens pour fabriquer des composants fémoraux 101. After constructing the three-dimensional modeling of the femur 1, the construction method determines in the modeling morphometric data representative for example of the dimensions, of the thickness of the modeled femur. Morphometric data includes points reference points, referred to as remarkable points, used by surgeons to manufacture femoral components 101.
Parmi ces points remarquables, le procédé de construction peut en particulier localiser le point le plus antérieur 22 du fémur (voir Figure 3(b)), le point le plus postérieur 21 du condyle médial 61 (voir Figure 3(a)), et le point le plus postérieur 25 du condyle latéral 62 qui permettent au procédé de construction de calculer/déterminer en première approximation la taille fémorale du fémur modélisé ; laquelle taille fémorale est considérée également comme une donnée morphométrique puisque caractérisant la morphologie du fémur. Among these remarkable points, the construction method can in particular locate the most anterior point 22 of the femur (see Figure 3(b)), the most posterior point 21 of the medial condyle 61 (see Figure 3(a)), and the most posterior point 25 of the lateral condyle 62 which allow the construction process to calculate/determine as a first approximation the femoral size of the modeled femur; which femoral size is also considered as morphometric data since it characterizes the morphology of the femur.
A partir d'autres données morphométriques (et en particulier d'autres points remarquables), il est possible de réévaluer la taille fémorale afin que la valeur obtenue soit plus précise. From other morphometric data (and in particular other remarkable points), it is possible to re-evaluate the femoral size so that the value obtained is more precise.
En référence aux Figure 3 et Figure 4, à partir de la taille fémorale et d'autre points remarquables, tels que le point le plus distal 23 du condyle médial 61 et le point le plus distal 24 du condyle latéral 62 (voir Figure 3(a)), ainsi que les points 21, 22, 25 précités, le procédé de construction modélise le gabarit de coupe 3. With reference to Figure 3 and Figure 4, from the femoral size and other notable points, such as the most distal point 23 of the medial condyle 61 and the most distal point 24 of the lateral condyle 62 (see Figure 3 ( a)), as well as the aforementioned points 21, 22, 25, the construction method models the cutting template 3.
Similairement à un gabarit de coupe fémoral physique conventionnel, la modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe 3 est constitué de cinq coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35 (ou boîtiers de coupe) successives : une coupe fémorale antérieure 31, une coupe de chanfrein antérieur 32, une coupe fémorale distale 33, une coupe de chanfrein postérieur 34 et une coupe fémorale postérieur 35. Chacune de ces coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35 est définie par trois dimensions qui sont fonction de la taille fémorale : une dimension antéro-postérieure ; une hauteur antérieure ; et une hauteur postérieure qui est liée par une loi linéaire à la hauteur antérieure. Elles sont aussi définies par d'autres paramètres, comme par exemple des angles d'inclinaison ou des coordonnées de lignes de coupe, qui définissent leur orientation dans l'espace. Similar to a conventional physical femoral cutting template, the three-dimensional modeling of the cutting template 3 is made up of five successive femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 (or cutting boxes): an anterior femoral cut 31, a cut of anterior chamfer 32, a distal femoral cut 33, a posterior chamfer cut 34 and a posterior femoral cut 35. Each of these femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 is defined by three dimensions which are a function of the femoral size: an antero-posterior dimension; an anterior height; and a posterior height which is linked by a linear law to the anterior height. They are also defined by other parameters, such as for example inclination angles or cutting line coordinates, which define their orientation in space.
Dans la modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe 3, les coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35 sont visuellement délimitées par deux lignes d'extension médio-latérale, à savoir une ligne de début de coupe 41 et une ligne de fin de coupe 42. A l'exception de la ligne de début de coupe 43 de la coupe fémorale antérieure 31 et de la ligne de fin de coupe 44 de la coupe fémorale postérieure 35, la ligne de fin de coupe 42 d'une coupe fémorale 31, 32, 33, 34, 35 est confondue avec la ligne de début de coupe 41 de la coupe fémorale 31, 32, 33, 34, 35 qui lui succède. In the three-dimensional modeling of the cutting template 3, the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 are visually delimited by two medio-lateral extension lines, namely a start line of cut 41 and an end line of cut 42. With the exception of the start of cut line 43 of the anterior femoral cut 31 and the end of cut line 44 of the posterior femoral cut 35, the end of cut line 42 of a femoral cut 31 , 32, 33, 34, 35 coincides with the start line of cut 41 of the femoral cut 31, 32, 33, 34, 35 which succeeds it.
A noter que le gabarit de coupe 3 présente la même forme/la même courbure (de par l'orientation des coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35) que la face interne du composant fémoral qui est appliquée et maintenue sur la surface du fémur (voir Figure 2-c). Note that the cutting template 3 has the same shape/curvature (due to the orientation of the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35) as the face internal of the femoral component which is applied and maintained on the surface of the femur (see Figure 2-c).
En référence à la Figure 5, en vue de déterminer les variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3, le procédé de construction sectionne/segmente la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 en plusieurs sections de travail 5 réparties dans différents plans. Autrement dit, ces sections de travail 5 sont virtuellement assimilables à de plans de coupe. Ainsi, chaque section de travail 5 contient un ensemble de points géométriques représentant un contour/une section du fémur modélisé (avec les deux condyles médial 61 et latéral 62, et la trochlée 63) selon la direction du plan dans lequel se propage ladite section de travail 5. La figure 3-b illustre une superposition de trois contours/sections du fémur modélisé, chacun(e) d'eux(elle) appartenant à une section de travail d'orientation différente. With reference to Figure 5, in order to determine the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, several working sections 5 distributed in different plans. In other words, these work sections 5 are virtually comparable to cutting plans. Thus, each working section 5 contains a set of geometric points representing a contour/a section of the modeled femur (with the two medial 61 and lateral 62 condyles, and the trochlea 63) according to the direction of the plane in which said section of femur propagates. work 5. Figure 3-b illustrates a superposition of three contours/sections of the modeled femur, each of them belonging to a working section of different orientation.
Comme illustré Figure 5-a, les sections de travail 5 comprennent des sections de travail antérieures 51 et des sections de travail postérieures 52 : As illustrated in Figure 5-a, the working sections 5 include anterior working sections 51 and posterior working sections 52:
- réparties respectivement autour d'un axe de révolution antérieur 501 et d'un axe de révolution postérieur 502, avec les deux axes de révolution 501, 502 de direction médio-latérale ; et - distributed respectively around an anterior axis of revolution 501 and a posterior axis of revolution 502, with the two axes of revolution 501, 502 in a medio-lateral direction; And
- qui segmentent/sectionnent respectivement la partie antérieure et la partie postérieure de la modélisation tridimensionnelle du fémur distal 1. - which segment/section respectively the anterior part and the posterior part of the three-dimensional modeling of the distal femur 1.
Chacune des sections de travail antérieures 51 (respectivement postérieures 52) est angulairement décalée des sections de travail antérieures 51 (respectivement postérieures 52) qui lui sont le plus proche antérieurement et postérieurement d'une distance angulaire antérieure (respectivement d'une distance angulaire postérieure) ; étant noté qu'une distance angulaire correspond à un angle entre deux sections de travail consécutives. Dans une variante de réalisation de l'invention, la distance angulaire antérieure et la distance angulaire postérieure sont identiques. Dans une seconde variante de réalisation de l'invention, les deux distances angulaires sont identiques et toutes deux inférieures ou égales à 5 degrés, et en particulier comprises entre 1 et 3 degrés. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la distance angulaire antérieure et la distance angulaire postérieure sont toutes eux égales à 2 degrés. Il est également envisageable que les deux distances angulaires puissent être des paramètres modifiables par l'utilisateur dans outil de conception 3D. Each of the anterior working sections 51 (respectively posterior 52) is angularly offset from the anterior working sections 51 (respectively posterior 52) which are closest to it anteriorly and posteriorly by an anterior angular distance (respectively by a posterior angular distance) ; it being noted that an angular distance corresponds to an angle between two consecutive work sections. In a variant embodiment of the invention, the anterior angular distance and the posterior angular distance are identical. In a second alternative embodiment of the invention, the two angular distances are identical and both less than or equal to 5 degrees, and in particular between 1 and 3 degrees. In a preferred embodiment of the invention, the anterior angular distance and the posterior angular distance are all equal to 2 degrees. It is also conceivable that the two angular distances could be parameters modifiable by the user in the 3D design tool.
Les axe de révolution antérieur 501 et postérieur 502 sont distants l'un de l'autre d'un entraxe 511 qui est confondu dans un plan sagittal 513 qui s'étend orthogonalement aux deux axes de révolution 501, 502 ; et qui est fonction de la taille fémorale. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'entraxe s'exprime sous la forme d'une fonction affine de la taille fémorale. The anterior 501 and posterior 502 axes of revolution are spaced apart from each other by a center distance 511 which coincides in a sagittal plane 513 which extends orthogonally to the two axes of revolution 501, 502; and which depends on the size femoral. In one embodiment of the invention, the center distance is expressed in the form of an affine function of the femoral size.
Etant donné que la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 est segmentée en une pluralité de sections de travail 5 et que la modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe 3 est conformé pour être appliquée sur celle-ci, une ou plusieurs sections de travail 5 peuvent éventuellement passer par certaines des lignes de début 41 et de fin de coupe 42 des coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35 du gabarit de coupe 3. Ces sections de travail 5 sont appelées sections spécifiques. Selon différentes variantes de réalisation de l'invention, en fonction de la valeur des distances angulaires antérieure et postérieure, une à plusieurs sections de travail 5 peuvent être comprises entre deux sections spécifiques. Given that the three-dimensional modeling of the femur 1 is segmented into a plurality of working sections 5 and that the three-dimensional modeling of the cutting template 3 is shaped to be applied thereto, one or more working sections 5 can possibly pass through some of the start lines 41 and end of cut 42 of the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 of the cutting template 3. These working sections 5 are called specific sections. According to different embodiments of the invention, depending on the value of the anterior and posterior angular distances, one or more working sections 5 can be included between two specific sections.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le sectionnement de la modélisation tridimensionnelle du fémur en sections de travail 5 peut comprendre par défaut deux sections spécifiques correspondant à une section de travail antérieure 51 et une section de travail postérieure 52 passant respectivement par la ligne de début de coupe 43 de la coupe fémorale antérieure 31, et la ligne de fin de coupe 44 de la coupe fémorale postérieure 35 ; lesquelles deux sections spécifiques peuvent également être considérées comme des sections de référence à partir desquelles est réalisée le sectionnement de la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 dans la mesure où : In one embodiment of the invention, the sectioning of the three-dimensional modeling of the femur into working sections 5 can comprise by default two specific sections corresponding to an anterior working section 51 and a posterior working section 52 passing respectively through the line start of cut 43 of the anterior femoral cut 31, and the end of cut line 44 of the posterior femoral cut 35; which two specific sections can also be considered as reference sections from which the sectioning of the three-dimensional modeling of the femur 1 is carried out to the extent that:
- la ligne de début de coupe 43 de la coupe fémorale antérieure 31 et la ligne de fin de coupe44 de la coupe fémorale postérieure 35 servent à délimiter, physiquement ou en modélisation, la partie distale du fémur du reste de l'os ; et - the start of cut line 43 of the anterior femoral cut 31 and the end of cut line 44 of the posterior femoral cut 35 serve to delimit, physically or in modeling, the distal part of the femur from the rest of the bone; And
- qu'elles contiennent les points remarquables servant à la détermination de la taille fémorale à savoir : le point le plus antérieur 22 du fémur distal pour la ligne de début de coupe de la coupe fémorale antérieure 43 ; et le point le plus postérieur du condyle médial 21 et du condyle latéral pour la ligne de fin de coupe fémorale postérieure 44. - that they contain the remarkable points used to determine the femoral size, namely: the most anterior point 22 of the distal femur for the cut start line of the anterior femoral cut 43; and the most posterior point of the medial condyle 21 and the lateral condyle for the posterior femoral cut end line 44.
Les variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 que détermine le procédé de construction dans chaque section de travail 5 comprennent : The geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2,
- des premières variables géométriques Xmed, Xlat représentatives d'une largeur médio-latérale MLD du fémur modélisé ; - first geometric variables Xmed, Xlat representative of a medio-lateral width MLD of the modeled femur;
- des secondes variables XM1, rMl, RI représentatives d'une surface de contact fémoro-tibiale médiale SI au niveau du condyle médial 61 ; - second variables XM1, rMl, RI representative of a medial femorotibial contact surface SI at the level of the medial condyle 61;
- des troisièmes variables XM2, rM2, R2 représentatives d'une surface de contact fémoro-tibiale latérale S2 au niveau du condyle latéral 62 ; et - des quatrièmes variables XM3, rM3, R3 représentatives d'une surface de contact fémoro-patellaire S3 au niveau de la trochlée 63. - third variables XM2, rM2, R2 representative of a lateral femorotibial contact surface S2 at the level of the lateral condyle 62; And - fourth variables XM3, rM3, R3 representative of a patellofemoral contact surface S3 at the level of the trochlea 63.
Préalablement à la détermination de l'ensemble de ces variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3, le procédé de construction peut optionnellement appliquer une étape de suppression d'ostéophytes 7 à chacune des sections de travail 5. Prior to determining all of these geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, each of the work sections 5.
Par définition, un ostéophyte 7 est une excroissance osseuse se formant aux extrémités d'un os d'une articulation. Il s'agit d'une réponse de l'organisme à une usure, une dégénérescence, ou une destruction du cartilage articulaire faisant qu'il n'assure plus son rôle d'amortisseur lors d'un effort et que l'os va subir beaucoup plus de pression. By definition, an osteophyte 7 is a bony growth forming at the ends of a bone in a joint. It is a response of the body to wear, degeneration, or destruction of the articular cartilage causing it to no longer perform its role as a shock absorber during exercise and the bone will suffer much more pressure.
Dans le cadre de l'invention, les images médicales servant au procédé de construction à construire la modélisation tridimensionnelle du fémur sont prises avant une quelconque intervention chirurgicale. Cela signifie donc que si le fémur du patient présente un ou plusieurs ostéophytes 7, celui-ci ou ceux-ci seront représentés dans sa modélisation tridimensionnelle. Les ostéophytes peuvent se former autant sur les extrémités des condyles médial 61 et latéral 62 du fémur qu'au niveau de son échancrure (c'est-à-dire au niveau de la trochlée 63). In the context of the invention, the medical images used in the construction method to construct the three-dimensional modeling of the femur are taken before any surgical intervention. This therefore means that if the patient's femur has one or more osteophytes 7, this or these will be represented in its three-dimensional modeling. Osteophytes can form both on the ends of the medial 61 and lateral 62 condyles of the femur and at the level of its notch (that is to say at the level of the trochlea 63).
Par définition, les ostéophytes 7 constituent des formes d'aberration qui s'éloignent des surfaces articulaires originales. Dans la modélisation tridimensionnelle du fémur 1, ils sont représentés par des ensembles de points géométriques aberrants. By definition, osteophytes 7 constitute forms of aberration which move away from the original articular surfaces. In the three-dimensional modeling of femur 1, they are represented by sets of aberrant geometric points.
En fonction de leur emplacement sur la surface osseuse du fémur, et par extension de sa modélisation tridimensionnelle, le ou les ostéophytes 7 visibles ou non dans les sections de travail 5. Un exemple de section de travail 5 présentant plusieurs groupes de points aberrants représentatifs de la présence d'ostéophytes sur chacun des condyles médial 61 et latéral 62 est présenté Figure 6. Depending on their location on the bony surface of the femur, and by extension of its three-dimensional modeling, the osteophyte(s) 7 visible or not in the working sections 5. An example of a working section 5 presenting several groups of aberrant points representative of the presence of osteophytes on each of the medial 61 and lateral 62 condyles is presented in Figure 6.
A noter par la suite que pour chaque section de travail 5 illustrée, comme dans le cas de la Figure 6, les points modélisant le fémur dans la section de travail 5 sont définis par une coordonnée médio-latérale (axe des abscisses ML de direction médio- latéra le) et par une coordonnée radiale (axe des ordonnées r de direction radiale). Note subsequently that for each working section 5 illustrated, as in the case of Figure 6, the points modeling the femur in the working section 5 are defined by a medio-lateral coordinate (axis of the abscissa ML of medio direction - lateral) and by a radial coordinate (ordinate axis r of radial direction).
L'étape de suppression d'ostéophytes doit nécessairement être mise en œuvre par le procédé de construction avant la détermination des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. Etant donné qu'ils constituent des points aberrants parmi les points géométriques contenus dans la section de travail 5, ils peuvent conduire à une mauvaise évaluation/estimation des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3, et donc de la largeur médio-latérale MLD et des trois surfaces de contacts SI, S2, S3. Un exemple pour la largeur médio-latérale MLD est donnée ultérieurement. The osteophyte removal step must necessarily be implemented by the construction process before determining the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. Since they constitute outliers among the geometric points contained in work section 5, they can lead to a poor evaluation/estimation of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3 , rM3, R3, and therefore of the medio-lateral width MLD and the three contact surfaces SI, S2, S3. An example for the MLD mediolateral width is given later.
Une mauvaise estimation de la largeur médio-latérale MLD et des trois surfaces de contacts SI, S2, S3 peut conduire à la construction d'une modélisation d'un composant fémoral 101, et donc à la fabrication d'un composant fémoral 101 physique, surdimensionné dont l'encombrement prothétique sera inadapté au patient traité, induisant alors chez lui des douleurs fémoro-patellaires et des difficultés à se mouvoir avec sa prothèse. A poor estimation of the medio-lateral width MLD and the three contact surfaces SI, S2, S3 can lead to the construction of a model of a femoral component 101, and therefore to the manufacture of a physical femoral component 101, oversized, the prosthetic size of which will be unsuitable for the patient being treated, causing them to suffer from patellofemoral pain and difficulty moving with their prosthesis.
La Figure 7 montre la section de travail 5 illustrée dans la Figure 6 après application de l'étape de suppression d'ostéophytes, pour laquelle les groupes de points géométriques aberrants représentatifs des ostéophytes 7 ont été supprimés. L'étape de suppression d'ostéophytes comprend également une sous-étape de lissage durant laquelle est appliquée une fonction d'interpolation sur les points géométriques du fémur modélisé qui étaient spatialement proches voisins des groupes de points aberrants venant d'être supprimés, dans le but de créer/ajouter de nouveaux points géométriques tels qu'ils modélisent les parties réséquées de la surface articulaire, c'est à dire ici les contours des condyles médial 61 et latéral 62. Figure 7 shows the working section 5 illustrated in Figure 6 after application of the osteophyte removal step, for which the groups of aberrant geometric points representative of the osteophytes 7 have been removed. The osteophyte removal step also includes a smoothing sub-step during which an interpolation function is applied to the geometric points of the modeled femur which were spatially close neighbors to the groups of aberrant points just removed, in the aim of creating/adding new geometric points such that they model the resected parts of the articular surface, that is to say here the contours of the medial 61 and lateral 62 condyles.
L'étape de suppression d'ostéophytes permet aussi dans les sections de travail 5 de supprimer virtuellement un ou plusieurs ostéophytes ayant pu se former au niveau de la trochlée 63. The osteophyte removal step also allows in the working sections 5 to virtually remove one or more osteophytes that may have formed at the level of the trochlea 63.
Le procédé de construction, après avoir appliqué l'étape de suppression des ostéophytes, détermine ensuite l'ensemble des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. The construction process, after having applied the osteophyte removal step, then determines all of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3.
En référence à la Figure 8, laquelle présente un exemple de modélisation tridimensionnelle du fémur 1 nettoyée dans une autre section de travail 5, la largeur médio-latérale MLD dans ladite section de travail 5 correspond à la distance séparant, sur l'axe de référence XI, le point le plus médial 61 du condyle médial 611 et le point le plus latéral 621 du condyle latéral 62. A partir de ces deux points, le procédé de construction détermine les premières variables géométriques Xmed et Xlat qui correspondent respectivement dans la section de travail 5 aux abscisses du point le plus médial 611 du condyle médial 61 et du point le plus latéral 612 du condyle latéral 62. With reference to Figure 8, which presents an example of three-dimensional modeling of the femur 1 cleaned in another working section 5, the medio-lateral width MLD in said working section 5 corresponds to the distance separating, on the reference axis XI, the most medial point 61 of the medial condyle 611 and the most lateral point 621 of the lateral condyle 62. From these two points, the construction process determines the first geometric variables Xmed and work 5 at the abscissa of the most medial point 611 of the medial condyle 61 and the most lateral point 612 of the lateral condyle 62.
La Figure 9 reprend l'exemple de l'ensemble de points géométriques définissant la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 dans la section de travail 5 présentée Figure 6, et illustre l'erreur faîte dans l'estimation de la largeur médio- latérale MLD par le procédé de construction lorsque l'étape de suppression d'ostéophytes est appliquée (en référence à la Figure 7) ou non (en référence à la Figure 6) à ladite section de travail 5. Lorsque l'étape de suppression d'ostéophyte n'est pas appliquée, la largeur médio-latérale MLD est égale à une largeur médio-latérale MLD1 de 74 mm. Lorsqu'elle est appliquée, la largeur médio-latérale MLD est égale à une largeur médio-latérale MLD2 de 68,5 mm. Ainsi, l'erreur de précision faite dans l'estimation de la largeur médio-latérale MLD lorsque les ostéophytes ne sont pas supprimés est d'environ 8%. Cette erreur de précision peut éventuellement être plus importante selon les tailles des excroissances sur la surface articulaire du fémur. Figure 9 takes the example of the set of geometric points defining the three-dimensional modeling of the femur 1 in the working section 5 presented in Figure 6, and illustrates the error made in the estimation of the medio-lateral width MLD by the construction method when the osteophyte removal step is applied (with reference to Figure 7) or not (with reference to Figure 6) to said working section 5. When the osteophyte removal step is not applied, the medio-lateral width MLD is equal to a medio-lateral width MLD1 of 74 mm. When applied, the MLD mediolateral width is equal to a MLD2 mediolateral width of 68.5 mm. Thus, the precision error made in estimating the MLD mediolateral width when osteophytes are not removed is approximately 8%. This precision error may possibly be greater depending on the sizes of the growths on the articular surface of the femur.
En référence aux Figure 10 et Figure 11, pour toutes les sections de travail 5, les surfaces de contact fémoro-tibiale médiale SI, fémoro-tibiale latérale S2, et fémoro-patellaire S3, sont respectivement décrites par un contour médio-latéral du condyle médial 61, du condyle latéral 62 et de la trochlée 63, lesquels contours sont formés par des points successifs délimitant (ou définissant) ces surfaces de contact fémoro-tibiale médiale SI, fémoro-tibiale latérale S2, et fémoro-patellaire S3 dans la section de travail 5 considérée. With reference to Figure 10 and Figure 11, for all working sections 5, the medial femorotibial SI, lateral femorotibial S2, and femoro-patellar S3 contact surfaces are respectively described by a medio-lateral contour of the condyle medial 61, the lateral condyle 62 and the trochlea 63, which contours are formed by successive points delimiting (or defining) these medial femorotibial SI, lateral femorotibial S2, and femoro-patellar S3 contact surfaces in the section work 5 considered.
Le procédé de construction met en œuvre une détermination d'un cercle condylien médial Cl, d'un cercle condylien latéral C2, et d'un cercle trochléen C3 épousant respectivement et sensiblement les surfaces de contact fémoro-tibiale médiale SI, fémoro-tibiale latérale S2, et fémoro-patellaire S3 dans la section de travail 5. The construction method implements a determination of a medial condylar circle Cl, a lateral condylar circle C2, and a trochlear circle C3 respectively and substantially matching the medial femorotibial contact surfaces SI, lateral femorotibial S2, and patellofemoral S3 in working section 5.
Ainsi, les secondes variables XM1, rMl, RI déterminées par le procédé de construction correspondent aux coordonnées du centre du cercle condylien médial Cl (appelé centre médial Ml) et à son rayon (appelé rayon médial RI). Thus, the second variables XM1, rMl, RI determined by the construction method correspond to the coordinates of the center of the medial condylar circle Cl (called medial center Ml) and to its radius (called medial radius RI).
Pareillement, les troisièmes variables XM2, rM2, R2 correspondent aux coordonnées du centre du cercle condylien latéral C2 (appelé centre latéral M2) et à son rayon (appelé rayon latéral R2) ; et les quatrièmes variables XM3, rM3, R3 correspondent aux coordonnées du centre du cercle condylien médial Cl (appelé centre trochléen M3) et à son rayon (appelé rayon trochléen R3). Similarly, the third variables XM2, rM2, R2 correspond to the coordinates of the center of the lateral condylar circle C2 (called lateral center M2) and its radius (called lateral radius R2); and the fourth variables XM3, rM3, R3 correspond to the coordinates of the center of the medial condylar circle Cl (called trochlear center M3) and its radius (called trochlear radius R3).
Pour chacun des centre médial Ml, latéral M2, et trochléen M3, le procédé de construction détermine dans la section de travail 5 une coordonnée médio-latérale XM1, XM2, XM3 et une coordonnée radiale rMl, rM2, rM3 en analysant les points géométriques médio-latéraux et sagittaux représentatifs du condyle médial 61, du condyle latéral 62 et de la trochlée 63. For each of the medial center Ml, lateral M2, and trochlear M3, the construction method determines in the working section 5 a medio-lateral coordinate XM1, XM2, -lateral and sagittal representative of the medial condyle 61, the lateral condyle 62 and the trochlea 63.
Pour ce faire, le procédé de construction identifie l'ensemble des points géométriques définissant le fémur modélisé dans la section de travail 5 qui sont compris dans les surfaces articulaires du condyle médial 61, du condyle médial 62, et de la trochlée 63 (autrement dit les surfaces de contact fémoro-tibiale médiale SI, fémoro- tibiale latérale S2, et fémoro-patellaire S3), puis il applique sur les points géométriques identifiés des régressions circulaires ; lui permettant ainsi de déterminer les circonférences et centres des cercles médial Cl, latéral C2, et trochléen C3 et donc les variables XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 correspondantes. To do this, the construction method identifies all of the geometric points defining the femur modeled in the working section 5 which are included in the articular surfaces of the medial condyle 61, the medial condyle 62, and the trochlea 63 (in other words the medial femorotibial contact surfaces SI, femorotibial lateral tibial S2, and patellofemoral S3), then it applies circular regressions to the identified geometric points; thus allowing it to determine the circumferences and centers of the medial Cl, lateral C2, and trochlear C3 circles and therefore the corresponding variables XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3.
Finalement, le procédé de construction détermine une pluralité de valeurs pour l'ensemble des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 ; chacune des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 prenant une valeur donnée dans chacune des sections de travail 5 segmentant la modélisation tridimensionnelle du fémur 1. Finally, the construction method determines a plurality of values for all of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3; each of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2,
Comme précédemment indiqué, le procédé de construction permet in fine de fabriquer des composants fémoraux 101 spécifiquement adaptés aux morphologies propres des patients ou des composants fémoraux 101 standards dont les dimensions sont fonction de la taille fémorale, faisant qu'un composant fémoral 101 associé à une taille fémorale donnée peut être posé chez une pluralité de patients présentant ladite taille fémorale. As previously indicated, the construction process ultimately makes it possible to manufacture femoral components 101 specifically adapted to the specific morphologies of patients or standard femoral components 101 whose dimensions are a function of the femoral size, meaning that a femoral component 101 associated with a given femoral size can be placed in a plurality of patients having said femoral size.
Dans le cas où le procédé de construction doit construire un composant fémoral 101 personnalisé, les sections de travail 5 (qu'il s'agisse des sections de travail antérieures 51 ou des sections de travail 52 postérieures) sont regroupées en séries de section de travail. Dans un mode de réalisation de l'invention, le nombre de série peut être un paramètre modifiable dans l'outil de conception 3D. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il peut s'agir d'un nombre de séries imposé. In the case where the construction method must construct a personalized femoral component 101, the working sections 5 (whether anterior working sections 51 or posterior working sections 52) are grouped into working section series . In one embodiment of the invention, the series number can be a modifiable parameter in the 3D design tool. In another embodiment of the invention, it may be an imposed number of series.
Dans la suite de la description, il est considéré que les sections de travail 5 sont réparties/regroupées dans cinq séries, chacune des séries étant associée à une coupé fémorale 31, 32, 33, 34, 35 du gabarit de coupe 3. Cela signifie que dans ce mode de réalisation précis, la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 est segmentée par le procédé de construction de sorte que l'ensemble des sections de travail comprenne les sections spécifiques passant par les ligne de début de coupe 41 ou de fin de coupe 42 de toutes les coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35. Ainsi, toutes les sections de travail 5 comprises entre deux sections spécifiques font partie d'une série de section de travail 5. Dans différentes variantes de réalisation, la série comprend uniquement la section spécifique correspondant à la ligne de début de coupe 41 ou la ligne de fin de coupe 42 ; ou bien les deux. In the remainder of the description, it is considered that the working sections 5 are distributed/grouped into five series, each of the series being associated with a femoral cut 31, 32, 33, 34, 35 of the cutting template 3. This means that in this specific embodiment, the three-dimensional modeling of the femur 1 is segmented by the construction process so that all of the working sections include the specific sections passing through the start of cut line 41 or end of cut 42 of all femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35. Thus, all the working sections 5 included between two specific sections are part of a series of working sections 5. In different embodiment variants, the series only includes the specific section corresponding to the start of cut line 41 or the end of cut line 42; or both.
Pour chaque variable géométrique Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3, les valeurs déterminées dans les sections de travail comprise dans une série sont moyennées. Dans l'exemple donné ci-dessus, cela implique que le procédé de construction calcule cinq valeurs moyennes (une par série) pour chaque variable géométrique Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. For each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3, the values determined in the work sections included in a series are averaged. In the example given above, this implies that the construction method calculates five average values (one per series) for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3.
Dans le cas de la construction d'un composant fémoral 101 standard, les étapes préparatoires sont réalisées et répétées pour plusieurs jeux d'images numériques médicales associées à plusieurs fémurs distaux de patients. Sont obtenus en premier plusieurs modélisations tridimensionnelles de plusieurs fémurs pour lesquelles est déterminée la taille fémorale. Les modélisations tridimensionnelles de fémur 1 sont ensuite classées/regroupées en fonction de la taille fémorale déterminée. In the case of the construction of a standard femoral component 101, the preparatory steps are carried out and repeated for several sets of digital medical images associated with several distal femurs of patients. Several three-dimensional models of several femurs are first obtained for which the femoral size is determined. The three-dimensional models of femur 1 are then classified/grouped according to the determined femoral size.
Pour chaque modélisation tridimensionnelle de fémur 1 appartenant à une taille fémorale : For each three-dimensional modeling of femur 1 belonging to a femoral size:
- est modélisé le gabarit de coupe 3, et - the cutting template 3 is modeled, and
- sont déterminés les valeurs des variables géométriques des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 dans une pluralité de section de travail 5, le sectionnement étant le même pour toutes les modélisations tridimensionnelles de fémur 1 de sorte à ce que le procédé soit apte à analyser plusieurs valeurs d'une variable géométrique Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 d'une section de travail sectionnant différentes modélisation tridimensionnelles du fémur selon un même plan/une même orientation. - the values of the geometric variables of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, three-dimensional femur 1 so that the method is able to analyze several values of a geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, different three-dimensional modeling of the femur according to the same plane/same orientation.
Pour une taille fémorale est alors obtenu des ensembles de données statistiques relatifs aux données morphométriques, aux dimensions des coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35 du gabarit de coupe 3 et aux valeurs que peuvent prendre les variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. For a femoral size, sets of statistical data are then obtained relating to the morphometric data, the dimensions of the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 of the cutting template 3 and the values that the geometric variables Xmed, Xlat, XM1 can take. , rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3.
A partir de ces ensembles statistiques, le procédé de construction détermine, pour chaque taille fémorale, des valeurs standards des dimensions des coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35 du gabarit de coupe 3 et des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. L'ensemble de ces valeurs « standards vont être utilisées pour modéliser une modélisation tridimensionnelle d'un composant fémoral 101 et construire un composant fémoral 101 standard adapté à une valeur de taille fémorale. From these statistical sets, the construction process determines, for each femoral size, standard values of the dimensions of the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 of the cutting template 3 and the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. All of these “standard” values will be used to model a three-dimensional model of a femoral component 101 and construct a standard femoral component 101 adapted to a femoral size value.
Dans un mode de réalisation de l'invention, il est envisageable que les valeurs des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 comprises dans les ensembles statistiques soient des valeurs moyennes (c'est à dire des valeurs moyennes standards) calculées selon la méthode employée lorsqu'il s'agit de construire un composant fémoral personnalisé 101, dans le but de réduire la taille de l'ensemble de données statistiques. Sachant que les variables standards associées aux données morphométriques, aux dimensions des coupes fémorales 31, 32, 33, 34, 35 du gabarit de coupe 3 et aux variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 peuvent prendre différentes valeurs en fonction de la taille fémorale, il est envisageable dans un mode de réalisation de l'invention que le procédé de construction puisse dégager, pour les différentes variables standards, des tendances évolutives pouvant s'exprimer sous la forme de relations mathématiques, permettant alors de calculer les valeurs des variables standards à l'aide de ces relations mathématiques et en connaissant la valeur de la taille fémorale. In one embodiment of the invention, it is possible that the values of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 included in the statistical sets are average values ( i.e. standard average values) calculated according to the method used when constructing a personalized femoral component 101, with the aim of reducing the size of the statistical data set. Knowing that the standard variables associated with the morphometric data, the dimensions of the femoral cuts 31, 32, 33, 34, 35 of the cutting template 3 and the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3 , rM3, R3 can take different values depending on the femoral size, it is possible in one embodiment of the invention that the construction process can identify, for the different standard variables, evolutionary trends that can be expressed under the form of mathematical relationships, then allowing the values of the standard variables to be calculated using these mathematical relationships and knowing the value of the femoral size.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé de construction est conformé pour déterminer des fonctions affines de la forme y = a.x + b à partir des tendances évolutives des variables standards (moyennées comme indiqué ci-dessus ou non), où : In another embodiment of the invention, the construction method is designed to determine affine functions of the form y = a.x + b from the evolving trends of the standard variables (averaged as indicated above or not), where :
- y est la valeur standard, en fonction de la taille fémorale, de la donnée morphométrique ; de la dimension de la coupe fémorale 31, 32, 33, 34, 35 considérée ; ou de la variable géométrique géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 considérée ; - y is the standard value, depending on the femoral size, of the morphometric data; the dimension of the femoral cut 31, 32, 33, 34, 35 considered; or the geometric geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 considered;
- x est la taille fémorale ; - x is the femoral size;
- a un coefficient de pente ; et - has a slope coefficient; And
- b est représentatif d'un écart de valeur entre la taille fémorale considérée et une taille fémorale inférieure et/ou supérieure. - b is representative of a difference in value between the femoral size considered and a lower and/or higher femoral size.
Dans un mode de réalisation de l'invention, au lancement de l'outil de conception 3D, l'utilisateur a le choix entre modéliser un composant fémoral 101 personnalisé ou standard. S'il choisit de concevoir un composant fémoral 101 standard, alors l'outil de conception 3D lui offre deux options : soit de modéliser tridimensionnellement le composant fémoral 101 standard en réalisant l'ensemble des étapes préparatoires ; soit de modéliser tridimensionnellement le gabarit de coupe 3 standard et le composant fémoral 101 standard à partir de l'ensemble des relations mathématiques. In one embodiment of the invention, when launching the 3D design tool, the user has the choice between modeling a personalized or standard femoral component 101. If he chooses to design a standard femoral component 101, then the 3D design tool offers him two options: either to model the standard femoral component 101 three-dimensionally by carrying out all the preparatory steps; or to three-dimensionally model the standard cutting template 3 and the standard femoral component 101 from all the mathematical relationships.
Comme expliqué auparavant, l'avantage des relations mathématiques est de rendre possible la modélisation tridimensionnelle d'un gabarit de coupe 3 standard et d'un composant fémoral 101 standard pour une taille fémorale pour laquelle l'utilisateur ne disposerait pas de jeu d'images médicales de patients la présentant. As explained previously, the advantage of mathematical relationships is to make possible the three-dimensional modeling of a standard cutting template 3 and a standard femoral component 101 for a femoral size for which the user does not have a set of images medical conditions of patients presenting it.
Quel que soit le type de composant fémoral 101 modélisé (personnalisé ou standard), les étapes préparatoires s'achèvent avec l'obtention des valeurs des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 (valeurs moyennes ou valeurs standards). Regardless of the type of femoral component 101 modeled (custom or standard), the preparatory steps end with obtaining the values of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 (average values or standard values).
Suite aux étapes préparatoires, le procédé de construction comprend une étape de modélisation/de construction du composant fémoral 101, mise en œuvre dans le mode de réalisation décrit par l'outil de conception 3D. Following the preparatory steps, the construction method includes a modeling/construction step of the femoral component 101, implemented in the embodiment described by the 3D design tool.
En référence à la Figure 12, l'outil de conception 3D modélise/construit :Referring to Figure 12, the 3D design tool models/builds:
- un profil médial PI et un profil latéral P2 correspondant respectivement au contour médial du condyle médial 61 et au contour latéral du condyle latéral 62, en appliquant une première fonction d'interpolation aux valeurs (moyennées ou standard selon le type de composant fémoral 101) des premières variables géométriques Xmed, Xlat ;- a medial profile PI and a lateral profile P2 corresponding respectively to the medial contour of the medial condyle 61 and to the lateral contour of the lateral condyle 62, by applying a first interpolation function to the values (averaged or standard depending on the type of femoral component 101) of the first geometric variables Xmed, Xlat;
- un profil d'articulation fémoro-tibiale médiale Tl du condyle médial 61, en appliquant une seconde fonction d'interpolation aux valeurs des secondes variables géométriques XM1, rMl, RI ; - a medial femorotibial joint profile Tl of the medial condyle 61, by applying a second interpolation function to the values of the second geometric variables XM1, rMl, RI;
- un profil d'articulation fémoro-tibiale latérale T2 du condyle médial 62, en appliquant une seconde fonction d'interpolation aux valeurs des troisièmes variables géométriques XM2, rM2, R2 ; - a lateral femorotibial joint profile T2 of the medial condyle 62, by applying a second interpolation function to the values of the third geometric variables XM2, rM2, R2;
- un profil d'articulation fémoro-patellaire T3, en appliquant une seconde fonction d'interpolation aux valeurs des quatrièmes variables géométriques XM3, rM3, R3. - a patellofemoral joint profile T3, by applying a second interpolation function to the values of the fourth geometric variables XM3, rM3, R3.
Les profils d'articulation Tl, T2, T3 correspondent à des trajectoires sur lesquels se déplacent respectivement les points de contact sur les cercles Cl, C2, C3 qui sont alignés avec les centres Ml, M2, M3 respectifs selon la direction radiale dans chaque section de travail 5, ainsi que visible sur la Figure 11. The articulation profiles Tl, T2, T3 correspond to trajectories on which the contact points move respectively on the circles Cl, C2, C3 which are aligned with the respective centers Ml, M2, M3 in the radial direction in each section work 5, as well as visible in Figure 11.
Plus précisément, les valeurs des variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3, identifiées dans les différentes sections de travail 5 segmentant la modélisation tridimensionnelle du fémur 1, fournissent des indications par où passent spatialement les profils médial et latéral, et les trois profils d'articulation. Chacun des cinq profils est construit en appliquant sur l'ensemble des valeurs des variables géométriques par lesquelles ils passent des fonctions d'interpolation Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3. More precisely, the values of the geometric variables Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, where the medial and lateral profiles, and the three joint profiles spatially pass. Each of the five profiles is constructed by applying to all the values of the geometric variables through which they pass interpolation functions Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les fonctions d'interpolation sont des fonctions du troisième degré. Le degré de précision des profils obtenus dépend du nombre de valeurs obtenues pour chaque variables géométriques Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 et auxquelles sont appliquées les fonctions d'interpolation. Le degré de précision dépend également pour chaque variable géométrique Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 de la proximité spatiale des différentes valeurs. Cela signifie donc que la précision sera élevée si : - la modélisation tridimensionnelle du fémur 1 est segmentée en un nombre élevé de sections de travail 5 d'orientation certes différentes mais relativement proches les unes des autres (par exemple, lorsque la distance angulaire antérieure et la distance angulaire postérieure sont toutes deux égales à 2 degrés) ; In one embodiment of the invention, the interpolation functions are third degree functions. The degree of precision of the profiles obtained depends on the number of values obtained for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 and to which the interpolation functions are applied. The degree of precision also depends for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 on the spatial proximity of the different values. This therefore means that the precision will be high if: - the three-dimensional modeling of the femur 1 is segmented into a large number of working sections 5 of certainly different orientation but relatively close to each other (for example, when the anterior angular distance and the posterior angular distance are both equal to 2 degrees) ;
- dans le cas d'un composant fémoral 101 personnalisé, le nombre de valeurs moyennes pour chaque variable géométrique Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 est important. Dans l'exemple précédent, une valeur moyenne associée à une coupe fémorale 31, 32, 33, 34, 35 (soit cinq valeurs moyennes) offre un bon degré de précision dans la construction des différents profils Pl, P2, Tl, T2, T3, T13, T23 ; ou - in the case of a personalized femoral component 101, the number of average values for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 is important. In the previous example, an average value associated with a femoral cut 31, 32, 33, 34, 35 (i.e. five average values) offers a good degree of precision in the construction of the different profiles Pl, P2, Tl, T2, T3 , T13, T23; Or
- dans le cas d'un composant fémoral standard, l'outil de conception 3D dispose d'une valeur standard pour chaque variable géométrique Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3 dans une pluralité de sections de travail 5. - in the case of a standard femoral component, the 3D design tool has a standard value for each geometric variable Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, plurality of work sections 5.
A noter que sont également construits un premier profil de jonction T13 et un second profil de jonction T23 qui correspondent respectivement à deux trajectoires de contact/de jonction entre les circonférences des cercles médial Cl et trochléen C3 ; et entre les circonférences des cercles latéral C2 et trochléen C3. Note that a first junction profile T13 and a second junction profile T23 are also constructed which respectively correspond to two contact/junction trajectories between the circumferences of the medial circles Cl and trochlear circles C3; and between the circumferences of the lateral C2 and trochlear C3 circles.
A partir de la modélisation tridimensionnelle du gabarit de coupe 3 et des différents profils d'articulation, l'outil de conception 3D modélise tridimensionnellement le composant fémoral 101 tel qu'illustré dans un exemple sur les Figure 2 et Figure 12. From the three-dimensional modeling of the cutting template 3 and the different joint profiles, the 3D design tool three-dimensionally models the femoral component 101 as illustrated in an example in Figure 2 and Figure 12.
Finalement, la dernière étape du procédé de construction consiste à fabriquer un composant fémoral 101 physique sur la base du modèle tridimensionnel fourni par l'outil de conception 3D. Finally, the last step of the construction process consists of manufacturing a physical femoral component 101 based on the three-dimensional model provided by the 3D design tool.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de construction d'au moins un composant fémoral (101) pour une prothèse totale de genou (100), comprenant les étapes préparatoires suivantes :1. Method for constructing at least one femoral component (101) for a total knee prosthesis (100), comprising the following preparatory steps:
- obtention d'un jeu d'images numériques médicales d'un fémur d'un patient ; - obtaining a set of medical digital images of a patient's femur;
- construction d'une modélisation tridimensionnelle du fémur (1) à partir du jeu d'images numériques médicales associé ; - construction of a three-dimensional model of the femur (1) from the associated set of digital medical images;
- détermination de données morphométriques (21, 22, 23, 24, 25) dans la modélisation tridimensionnelle du fémur (1), lesdites données morphométriques (21, 22, 23, 24, 25) caractérisant une taille fémorale ; - determination of morphometric data (21, 22, 23, 24, 25) in the three-dimensional modeling of the femur (1), said morphometric data (21, 22, 23, 24, 25) characterizing a femoral size;
- détermination d'un gabarit de coupe (3) dans la modélisation tridimensionnelle du fémur (1), en fonction des données morphométriques (21, 22, 23, 24, 25) ; - determination of a cutting template (3) in the three-dimensional modeling of the femur (1), based on the morphometric data (21, 22, 23, 24, 25);
- sectionnement de la modélisation tridimensionnelle du fémur (1) en plusieurs sections de travail (5) réparties dans différents plans, chaque section de travail (5) étant définie par un ensemble de points géométriques, le sectionnement étant tel que les plusieurs sections de travail (5) comprennent des sections de travail postérieures (51) réparties dans différents plans autour d'un axe de révolution postérieur (501) de direction médio- latérale, et des sections de travail antérieures (52) réparties dans différents plans autour d'un axe de révolution antérieur (502) de direction médio-latérale et décalé d'un entraxe (512) donné avec l'axe de révolution postérieur le long d'un axe de fémur (513) de direction proximo-distale ; - sectioning of the three-dimensional modeling of the femur (1) into several working sections (5) distributed in different planes, each working section (5) being defined by a set of geometric points, the sectioning being such that the several working sections (5) comprise posterior working sections (51) distributed in different planes around a posterior axis of revolution (501) in a mediolateral direction, and anterior working sections (52) distributed in different planes around a anterior axis of revolution (502) in a medio-lateral direction and offset by a given center distance (512) with the posterior axis of revolution along a femur axis (513) in a proximo-distal direction;
- obtention de variables géométriques (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3) représentatives d'une géométrie de la modélisation tridimensionnelle du fémur (1) dans les plusieurs sections de travail (5), lesdites variables géométriques comprenant des première variables (Xmed, Xlat) représentatives d'une largeur médio- latérale (MLD), des secondes variables (XM1, rMl, RI) représentatives d'une surface de contact fémoro-tibiale médiale (SI) d'un condyle médial (61), des troisièmes variables (XM2, rM2, R2) représentatives d'une surface de contact fémoro-tibiale latérale (S2) d'un condyle latéral (62), et des quatrièmes variables (XM3, rM3, R3) représentatives d'une surface de contact fémoro-patellaire (S3) d'une trochlée (63) ; ledit procédé de construction comprenant ensuite une étape de construction de l'au moins un composant fémoral (101) à partir du gabarit de coupe (3) et de valeurs des variables géométriques. - obtaining geometric variables (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, ), said geometric variables comprising first variables (Xmed, Xlat) representative of a mediolateral width (MLD), second variables (XM1, rMl, RI) representative of a medial femorotibial contact surface (SI) of a medial condyle (61), third variables (XM2, rM2, R2) representative of a lateral femorotibial contact surface (S2) of a lateral condyle (62), and fourth variables (XM3, rM3 , R3) representative of a patellofemoral contact surface (S3) of a trochlea (63); said construction method then comprising a step of constructing the at least one femoral component (101) from the cutting template (3) and values of the geometric variables.
2. Procédé de construction selon la revendication 1, dans lequel l'étape de construction met en œuvre une construction de profils de l'au moins un composant fémoral (101) par interpolation des valeurs des variables géométriques (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3). 2. Construction method according to claim 1, in which the construction step implements a construction of profiles of the at least one component femoral (101) by interpolation of the values of the geometric variables (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3).
3. Procédé de construction selon la revendication 2, dans lequel la construction de profils comprend des constructions d'un profil latéral (P2) et d'un profil médial (PI) par interpolation des valeurs des première variables (Xmed, Xlat), d'un profil d'articulation fémoro-tibiale médiale (Tl) du condyle médial (61) par interpolation des valeurs des secondes variables (XM1, rMl, RI), d'un profil d'articulation fémoro-tibiale latérale (T2) du condyle latéral (62) par interpolation des valeurs des troisièmes variables (XM2, rM2, R2), et d'un profil d'articulation fémoro- patel laire (T3) de la trochlée (63) par interpolation des valeurs des quatrièmes variables (XM3, rM3, R3). 3. Construction method according to claim 2, in which the construction of profiles comprises constructions of a lateral profile (P2) and a medial profile (PI) by interpolation of the values of the first variables (Xmed, Xlat), d 'a medial femorotibial joint profile (Tl) of the medial condyle (61) by interpolation of the values of the second variables (XM1, rMl, RI), of a lateral femorotibial joint profile (T2) of the condyle lateral (62) by interpolation of the values of the third variables (XM2, rM2, R2), and of a patellofemoral joint profile (T3) of the trochlea (63) by interpolation of the values of the fourth variables (XM3, rM3, R3).
4. Procédé de construction selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'interpolation est une interpolation du troisième ordre. 4. Construction method according to claim 2 or 3, in which the interpolation is a third order interpolation.
5. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le jeu d'images numériques médicales comprend des images issues d'un scanner médical, par exemple au format DICOM. 5. Construction method according to any one of the preceding claims, in which the set of medical digital images comprises images from a medical scanner, for example in DICOM format.
6. Procédé de construction selon la revendication l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détermination de données morphométriques (21, 22, 23, 24, 25) comprend la détermination de points remarquables dans la modélisation tridimensionnelle du fémur (1). 6. Construction method according to claim any one of the preceding claims, wherein the determination of morphometric data (21, 22, 23, 24, 25) comprises the determination of remarkable points in the three-dimensional modeling of the femur (1).
7. Procédé de construction selon la revendication 6, dans lequel les points remarquables comprennent au moins un point le plus postérieur (21) du condyle médial (61), un point le plus postérieur (25) du condyle latéral (62) et un point le plus antérieur (22) d'une partie de fémur distal. 7. Construction method according to claim 6, in which the remarkable points comprise at least one most posterior point (21) of the medial condyle (61), a most posterior point (25) of the lateral condyle (62) and a point the most anterior (22) of a part of the distal femur.
8. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gabarit de coupe (3) comprend la mise en place de plusieurs coupes fémorales (31, 32, 33, 34, 35) qui dépendent au moins de la taille fémorale. 8. Construction method according to any one of the preceding claims, in which the cutting template (3) comprises the establishment of several femoral cuts (31, 32, 33, 34, 35) which depend at least on the size femoral.
9. Procédé de construction selon la revendication 8, dans lequel les plusieurs coupes fémorales (31, 32, 33, 34, 35) comprennent successivement une coupe fémorale antérieure (31), une coupe de chanfrein antérieur (32), une coupe fémorale distale (33), une coupe de chanfrein postérieur (34) et une coupe fémorale postérieure (35). 9. Construction method according to claim 8, in which the several femoral cuts (31, 32, 33, 34, 35) successively comprise an anterior femoral cut (31), an anterior chamfer cut (32), a femoral cut distal (33), a posterior chamfer cut (34) and a posterior femoral cut (35).
10. Procédé de construction selon la revendication 8 ou 9, dans lequel les plusieurs sections de travail (5) comprennent des sections spécifiques qui passent par des lignes de début de coupe (41 ; 43) ou de fin de coupe (42 ; 44) des coupes fémorales (31, 32, 33, 34, 35) du gabarit de coupe (3), ces lignes de début de coupe (41 ; 43) ou de fin de coupe (42 ; 44) étant de direction médio-latérale. 10. Construction method according to claim 8 or 9, in which the several working sections (5) comprise specific sections which pass through start of cut lines (41; 43) or end of cut (42; 44) femoral cuts (31, 32, 33, 34, 35) of the cutting template (3), these start of cut lines (41; 43) or end of cut (42; 44) being in a medio-lateral direction.
11. Procédé de construction selon les revendications 9 et 10, dans lequel les sections spécifiques comprennent au moins une section qui passe par une ligne de début de coupe (41) de la coupe fémorale antérieure (31), et une section qui passe par une ligne de fin de coupe (44) de la coupe fémorale postérieure (35). 11. Construction method according to claims 9 and 10, in which the specific sections comprise at least one section which passes through a start line of cut (41) of the anterior femoral cut (31), and a section which passes through a end of cut line (44) of the posterior femoral cut (35).
12. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'entraxe (512) est fonction de la taille fémorale. 12. Construction method according to any one of the preceding claims, in which the center distance (512) is a function of the femoral size.
13. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque section de travail (5), l'obtention des premières variables (Xmed, Xlat) représentatives de la largeur médio-latérale (MLD) met en œuvre une analyse des points géométriques d'un contour médial et d'un contour latéral de la section de travail (5) pour déterminer deux positions qui sont une position d'un point le plus médial (611) du condyle médial (61) et une position d'un point le plus latéral (621) du condyle latéral (62) sur un axe de référence (XI) de direction médio-latérale, lesdites deux positions constituant les premières variables (Xmed, Xlat) associées à la section de travail (5). 13. Construction method according to any one of the preceding claims, in which, for each working section (5), obtaining the first variables (Xmed, Xlat) representative of the medio-lateral width (MLD) implements an analysis of the geometric points of a medial contour and a lateral contour of the working section (5) to determine two positions which are a position of a medial most point (611) of the medial condyle (61) and a position of a most lateral point (621) of the lateral condyle (62) on a reference axis (XI) of medio-lateral direction, said two positions constituting the first variables (Xmed, Xlat) associated with the working section ( 5).
14. Procédé de construction selon la revendication 13, dans lequel l'axe de référence (XI) est déterminé comme étant décalé d'un écartement (dl) donné selon une direction proximo-distale vis-à-vis d'une ligne extrême (X0) de direction médio- latérale passant par un point le plus distal du condyle latéral (23) ou du condyle médial (24). 14. Construction method according to claim 13, in which the reference axis (XI) is determined as being offset by a given spacing (dl) in a proximo-distal direction with respect to an extreme line ( X0) in a mediolateral direction passing through a most distal point of the lateral condyle (23) or the medial condyle (24).
15. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque section de travail (5), l'obtention des secondes variables (XM1, rMl, RI) représentatives de la surface de contact fémoro-tibiale médiale (SI) du condyle médial (61) met en œuvre une analyse des points géométriques d'un contour médio-latéral du condyle médial (61) pour déterminer un cercle condylien médial (Cl) défini par des coordonnées d'un centre médial (Ml) et par un rayon médial (RI), lesdites coordonnées du centre médial (Ml) et ledit rayon médial (RI) constituant les secondes variables (XM1, rMl, RI) associées à la section de travail (5). 15. Construction method according to any one of the preceding claims, in which, for each working section (5), obtaining the second variables (XM1, rMl, RI) representative of the medial femorotibial contact surface ( SI) of the medial condyle (61) implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the medial condyle (61) to determine a condylar circle medial (Cl) defined by coordinates of a medial center (Ml) and by a medial ray (RI), said coordinates of the medial center (Ml) and said medial ray (RI) constituting the second variables (XM1, rMl, RI ) associated with the work section (5).
16. Procédé de construction selon la revendication 15, dans lequel l'analyse des points géométriques du contour médio-latéral du condyle médial (61) met en œuvre une régression circulaire sur les points géométriques du contour médio- latéral du condyle médial (61). 16. Construction method according to claim 15, in which the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the medial condyle (61) implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the medial condyle (61) .
17. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque section de travail (5), l'obtention des troisièmes variables (XM2, rM2, R2) représentatives de la surface de contact fémoro-tibiale latérale (S2) du condyle latéral (62) met en œuvre une analyse des points géométriques d'un contour médio-latéral du condyle latéral (62) pour déterminer un cercle condylien latéral (C2) défini par des coordonnées d'un centre latéral (M2) et par un rayon latéral (R2), lesdites coordonnées du centre latéral (M2) et ledit rayon latéral (R2) constituant les troisièmes variables (XM2, rM2, R2) associées à la section de travail (5). 17. Construction method according to any one of the preceding claims, in which, for each working section (5), obtaining the third variables (XM2, rM2, R2) representative of the lateral femorotibial contact surface ( S2) of the lateral condyle (62) implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the lateral condyle (62) to determine a lateral condylar circle (C2) defined by coordinates of a lateral center (M2) and by a lateral radius (R2), said coordinates of the lateral center (M2) and said lateral radius (R2) constituting the third variables (XM2, rM2, R2) associated with the working section (5).
18. Procédé de construction selon la revendication 17, dans lequel l'analyse des points géométriques du contour médio-latéral du condyle latéral (62) met en œuvre une régression circulaire sur les points géométriques du contour médio- latéral du condyle latéral (62). 18. Construction method according to claim 17, in which the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the lateral condyle (62) implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the lateral condyle (62) .
19. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque section de travail (5), l'obtention des quatrièmes variables (XM3, rM3, R3) représentatives de la surface de contact fémoro-patellaire de la trochlée (S3) met en œuvre une analyse des points géométriques d'un contour médio-latéral de la trochlée (63) pour déterminer un cercle condylien trochléen (C3) défini par des coordonnées d'un centre trochléen (M3) et par un rayon trochléen (R3), lesdites coordonnées du centre trochléen (M3) et ledit rayon trochléen (R3) constituant les quatrièmes variables (XM3, rM3, R3) associées à la section de travail (5). 19. Construction method according to any one of the preceding claims, in which, for each working section (5), obtaining the fourth variables (XM3, rM3, R3) representative of the patellofemoral contact surface of the trochlea (S3) implements an analysis of the geometric points of a medio-lateral contour of the trochlea (63) to determine a trochlear condylar circle (C3) defined by coordinates of a trochlear center (M3) and by a radius trochlear (R3), said coordinates of the trochlear center (M3) and said trochlear radius (R3) constituting the fourth variables (XM3, rM3, R3) associated with the working section (5).
20. Procédé de construction selon la revendication 19, dans lequel l'analyse des points géométriques du contour médio-latéral de la trochlée (63) met en œuvre une régression circulaire sur les points géométriques du contour médio-latéral de la trochlée (63). 20. Construction method according to claim 19, in which the analysis of the geometric points of the medio-lateral contour of the trochlea (63) implements a circular regression on the geometric points of the medio-lateral contour of the trochlea (63) .
21. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel les sections de travail (5) sont divisées en plusieurs séries de sections de travail (5) et, pour chaque série de sections de travail (5), les variables géométriques (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3) obtenues dans les sections de travail (5) de ladite série sont moyennées pour obtenir des valeurs moyennes des variables géométriques, et l'au moins composant fémoral (101) est construit à partir du gabarit de coupe (3) et des valeurs moyennes des variables géométriques dans les plusieurs séries, ledit au moins un composant fémoral (101) étant appelé composant fémoral personnalisé. 21. Construction method according to any one of claims 1 to 20, in which the working sections (5) are divided into several series of working sections (5) and, for each series of working sections (5), the geometric variables (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, the at least femoral component (101) is constructed from the cutting template (3) and the average values of the geometric variables in the several series, said at least one femoral component (101) being called personalized femoral component.
22. Procédé de construction selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel les étapes préparatoires sont réalisées sur la base de plusieurs jeux d'images numériques médicales de fémurs de plusieurs patients caractérisés par plusieurs tailles fémorales, obtenant ainsi pour chaque taille fémorale un ensemble de données statistiques relatives aux variables géométriques (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3) ; et l'au moins un composant fémoral (101), associé à l'une des plusieurs tailles fémorales, est construit à partir du gabarit de coupe (3) associé à cette taille fémorale et de valeurs statistiques des variables géométriques (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3) dans l'ensemble de données statistiques associé à cette taille fémorale, ledit au moins un composant fémoral (101) étant appelé composant fémoral (101) standard dans cette taille fémorale. 22. Construction method according to any one of claims 1 to 20, in which the preparatory steps are carried out on the basis of several sets of medical digital images of femurs of several patients characterized by several femoral sizes, thus obtaining for each size femoral a set of statistical data relating to geometric variables (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3); and the at least one femoral component (101), associated with one of the several femoral sizes, is constructed from the cutting template (3) associated with this femoral size and statistical values of the geometric variables (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, femoral size.
23. Procédé de construction selon la revendication 22, dans lequel sont construits plusieurs composants fémoraux (101) standards dans les plusieurs tailles fémorales à partir des ensembles de données statistiques associés à ces plusieurs tailles fémorales, ces plusieurs composants fémoraux (101) standards formant ainsi une gamme de composants fémoraux (101) standards. 23. Construction method according to claim 22, in which several standard femoral components (101) are constructed in the several femoral sizes from the sets of statistical data associated with these several femoral sizes, these several standard femoral components (101) thus forming a range of standard femoral components (101).
24. Procédé de construction selon la revendication 23, dans lequel les ensembles de données statistiques associés aux plusieurs tailles fémorales sont analysés pour établir des relations mathématiques entre les valeurs des variables géométriques (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3) et la taille fémorale. 24. Construction method according to claim 23, in which the statistical data sets associated with the several femoral sizes are analyzed to establish mathematical relationships between the values of the geometric variables (Xmed, Xlat, XM1, rMl, RI, XM2, rM2, R2, XM3, rM3, R3) and femoral size.
25. Procédé de construction selon la revendication 24, dans lequel les relations mathématiques sont des relations affines. 25. Construction method according to claim 24, in which the mathematical relations are affine relations.
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