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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