Thèse soutenue

Modélisation et conception d'outils robotisés et de techniques de fraisage pour l'arthroplastie totale du genou

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Auteur / Autrice : Christopher Plaskos
Direction : Philippe CinquinAntony J. Hodgson
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Modélisation des systèmes vivants
Date : Soutenance en 2005
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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La chirurgie assistée par ordinateur (CAO) a amené une valeur ajoutée significative aux interventions médicales, en fournissant des outil: de mesure permettant aux chirurgiens de quantifier et contrôler leurs gestes. Pour la pose de prothèse totale de genou (PTG), la CAO a réduit de manière significative les variations de position, paramètres directement corrèlés aux échecs précoces nécessitant une chirurgie de reprise. Les cliniciens restent néanmoins demandeurs d'une précision accrue et de possibilités additionnelles, qui semblent ne pouvoi être offertes que par de la robotique ou des 'outils intelligents' couplés à de la navigation. Un nouvel outil robotique dédié au fraisage de l'os pour les chirurgies des PTG a été développé. Notre robot miniature, appelé PRAXITELES, est fixé directement sur l'os sur l'un des côté du genou, il positionne avec précision un guide de fraisage qui permet au chirurgien de faire manuellement les coupes. Le fraisage manuel est un acte difficile, intrinsèquement instable; c'est pourquoi un modèle prédictif du processus de fraisage de l'os a été formulé, et des tests ont été menés, pour mieux comprendre et pour améliorer ce processus. La physique de la coupe osseuse a d'abord été étudiée dans le cas le plus simple: coupe à grande vitesse orthogonale (20) et oblique (3D). Les résultats ont ensuite été intégrés dans un modèle flexible pour la prédiction des forces de fraisage comme fonction des paramètres chirurgicaux. A partir de l'analyse des forces et de la stabilité, nous faisons des recommandations sur les techniques de fraisage optimales et sur le choix des outils. Des résultats expérimentaux sur cadavre sont très encourageants.