Réduction virtuelle des fractures du cotyle
Hadrien OLIVERI, Grenoble INP ENSIMAG – Introduction à la Recherche en Laboratoire
sous la supervision de M. Matthieu CHABANAS, TIMC-IMAG (GMCAO)
Un peu d’anatomie
Visualisation 3D de la région pelvienne :
http://www.zygotebody.com/
ENJEUX
Précision (risque d’arthrose)
Minimisation de la durée opératoire (risque infectieux)
⇒ Précision du planning préopératoire
(détermination de la voie d’abord, des fragments à mobiliser…)
OBJECTIFS
Développement d’un simulateur pour :
• Mieux visualiser la fracture
• Mobiliser les fragments
• Préformer virtuellement les plaques chirurgicales
But de l’étude
Etat de l’art
Déplacement libres (ou contraints par des collisions) des
fragments directement.
Contrôle :
• souris (difficile)
• Bras à retour d’effort (matériel peu accessible)
Mobilisation 6DoF des fragments
avec l’outil Artisynth
Méthode
Méthodologie : Modèle mécanique
• Fragment osseux ≡ solide indépendant.
• Frottement visqueux.
• Gestion des collisions plus simple.
• Fixation de certains fragments conformément à la réalité clinique
• Reproduction d’efforts plus conforme à la réalité.
⇒ Plateforme Artisynth.
Appariement de points : validation de l’approche mécanique,
reproduction d’un résultat et satisfaction d’un besoin clinique
initial.
Simulation d’efforts chirurgicaux : vers une reproduction d’un
geste chirurgical réel.
Préformage des plaques chirurgicales
Appariement de points
Résultat de l’appariement de
points Plus simple et intuitif
Correspond au besoin exprimé par le corps
médical
Réduction rapide (ici deux mouvements)
Gestion des collisions très simple par le
simulateur Artisynth
⇒ Validation de l’approche mécanique
o Instabilité due au manque de contraintes
extérieures
o Difficultés pour manipuler de petits fragments
Simulation d’efforts
chirurgicaux
Limite du contrôle direct :
• Accessibilité et mobilité illusoire
• NE correspond PAS à la procédure chirurgicale
• Reproduction d’un résultat et pas d’une procédure
Nouveau paradigme :
• Simulation des outils chirurgicaux
• Contrôle indirect
Simulation d’efforts
chirurgicaux
Simulation d’efforts
chirurgicaux
Résultats de la simulation
d’outils
Sur cet exemple on a recrée la vraie procédure !
Possibilité d’estimer la faisabilité d’un geste
Possibilité de varier les voies d’abords et les mouvements
osseux
o Instabilités dues au manque de contraintes extérieure
o Certains outils ne sont pas modélisés
o Difficultés pour manipuler les petits fragments
Préformage des plaques
Modèle à éléments finis
Déformation sous l’effet de la gravité
Fournit un critère de contrôle post-opératoire
(conformité de la forme simulée avec le vrai os)
Bilan Sur le projet
• Limites :
Représentation incomplète de l’environnement (instabilité)
Pas pour fractures partielles
IHM à améliorer
• Apports :
Validation de l’approche physique
Preuve de concept pour un nouveau paradigme, la simulation d’efforts chirurgicaux
Validation d’une méthode simple et intéressante pour les plaques chirurgicales
Personnel
• Grande liberté dans la démarche de recherche
• Terrain vierge : phase d’analyse et d’échange passionnante.
• Echanges interdisciplinaires avec le corps médical
• Quelques frustrations dues aux limites techniques