Optimisation de l'implantation glénoïdienne d'une prothèse d'épaule : de la reconstitution 3D à la réalité augmentée

Optimization of the glenoid component positioning of a shoulder prosthesis : from the 3D reconstruction to the augmented reality

• Auteur / Autrice : Julien Berhouet
• Direction : Mohamed Slimane, Luc Favard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 03/10/2016
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Informatique, Physique Théorique et Ingénierie des Systèmes (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire d'Informatique Fondamentale et Appliquée de Tours (2012-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Eric Stindel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jaime Lopez-Krahe
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Pruski, François Sirveaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse de régression

Cavité glénoïdale de la scapula

Modélisation tridimensionnelle

Réalité augmentée

Imagerie tridimensionnelle en médecine

Effets des prothèses

Épaule

Prothèses d'épaule

Mots clés libres

Prothèse d’épaule

Assistance opératoire

Positionnement glénoïdien

Reconstruction 3D tomodensitométrique

Patient Specific Implants

Réalité augmentée

Modélisation

Régression linéaire multiple

Shoulder prosthesis

Glenoid positionning

Operating assistance

3D CT reconstruction

Patient Specific Implants

Augmented reality

Mathematical modeling

Multiple linear regression

Résumé

Deux méthodes d’assistance opératoire, pour le positionnement du composant glénoïdien d’une prothèse d’épaule, sont explorées. Elles ont pour dénominateur commun une reconstruction 3D première de la glène pathologique à implanter. Une approche essentiellement clinique, avec des travaux d’application pratique, est proposée pour la technologie des Patients Specific Implants (PSI), dont l’utilisation en orthopédie est croissante. Une approche davantage technologique est ensuite proposée, de type Réalité Augmentée, jusqu’à maintenant encore inexploitée dans le champ de la chirurgie orthopédique. La faisabilité de cette approche, les conditions d’emploi des technologies inhérentes, ont été étudiées. En amont, un nouveau type d’information pour implémenter, sur le support connecté (lunettes électroniques), l’application de réalité, est proposé, avec la modélisation mathématique par régression linéaire multiple d’une glène normale. L’objectif secondaire est d’obtenir une banque de données dites de glènes génériques normales, pouvant servir de référence à la reconstitution d’une glène pathologique à traiter, après un processus de morphing.

In this thesis, two methods of operating assistance for the positioning of the glenoid component of a shoulder prosthesis, are addressed. They have in common a preliminary 3D reconstruction of the pathological glenoid to implant. A main clinical approach, with practice studies, is proposed for the Patient Specific Implants technology, which is currently used in orthopaedics. Then a main prospective and technological approach is proposed with the Augmented Reality, while it is so far untapped in the field of orthopaedic surgery. The feasibility of this last technology, as well as the tools and the manual for its use, were studied. Upstream, a new type of information to implement the augmented reality connected application support is offered, with mathematical modeling by multiple linear regression of a normal glenoid. The second goal is to build a normal generic glenoids database. It can be used as reference to the reconstruction of a pathological glenoid to treat, after a morphing process step.