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Étude et validation d'une chaîne de traitemments numériques sur spécimens cadavériques

Grifo, Dino (2009). Étude et validation d'une chaîne de traitemments numériques sur spécimens cadavériques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Une équipe de recherche est actuellement au travail afin d'élaborer un procédé de fabrication semi automatisé d'une prothèse personnalisée. Appliqué au genou, cette alternative propose une prothèse qui épouse les condyles fémoraux au lieu de les remplacer. Jumelée à des techniques modernes d'imagerie et de fabrication, cette méthode propose une variante moins invasive et, possiblement, d'une durée de vie accme par rapport à la prothèse totale conventionnelle. L'équipe de recherche est une collaboration entre le Laboratoire d'imagerie et d'orthopédie de l'École de technologie supérieure (LIO), l'École Polytechnique de Montréal et l'Hôpital Notre-Dame.

Le but de ce travail est de développer une méthode permettant d'évaluer la qualité de la chaîne de traitements numériques sur la reproduction de genoux cadavériques et de procéder à cette évaluation. L'équipe cherche ainsi à évaluer si la surface reproduite aura au maximum une divergence de 1 mm par rapport aux condyles cadavériques, distance jugée adéquate pour assurer la longévité de la prothèse contrainte à des efforts en fatigue. Pour nous permettre d'évaluer la qualité de la chaîne de traitements numériques, nous avons superposé la surface des condyles recréés par krigeage et les points obtenus de la même surface sur les spécimens cadavériques, à l'aide d'une machine à mesurer les coordonnées tridimensionnelles à palpeur laser. Les surfaces ont été superposées dans le logiciel CATIA V5 en utilisant la méthode des moindres carrés. Nous avons pu démontrer que la position idéale était celle où le genou du patient formait un angle de 30 degrés par rapport au portail du tomodensitomètre. Pour cet angle, plus de 97% des surfaces se retrouvent à moins de 1 mm l'une de l'autre.

Avec de tels résultats, nous concluons qu'il serait intéressant de poursuivre les études avec une méthode d'évaluation destructive. Cette méthode vise à fabriquer une prothèse personnalisée, de l'apposer sur les condyles du spécimen cadavérique, de couper transversalement les deux surfaces et d'évaluer la distance.

Titre traduit

Study and validation of a numerical data process sequence on cadaveric specimens

Résumé traduit

A research team is currently working on a semi automated fabrication process to create personalized prosthesis's. Applied to the knee, this altemative proposes a prosthesis that marrys the femoral condyles instead of replacing them. Combined with modem techniques of imaging and manufacturing, this method offers a less invasive alternative and possibly a longer life compared to the conventional total knee prosthesis. The research team is working in collaboration with the imaging and orthopedics Laboratory at the École de technologie supérieure, the École Polytechnique de Montréal and Hôpital Notre-Dame.

The goal of this work is to develop a method to evaluate the quality of the numerical data processing sequence on the reproduction of cadaveric knees and carry out the evaluation. The team seeks to evaluate if the reproduced surface will have a maximum divergence of 1 mm compared to the cadaveric condyles. This distance is judged adequate to ensure the longevity of the prosthesis in vivo. To allow us to evaluate the quality of the numerical data processing sequence, we superimposed the surface of the condyles recreated by kriging and the points obtained directly from the condyles's surface of the cadaveric specimens. For this, we used a three-dimensional coordinate-measuring machine equipped with laser probe. Surfaces were superimposed using the CATIA V5 software and then using its integrated least square method for surface distance analysis. We showed that the ideal position to scan a knee was when it formed an angle of 30 degrees in regards to the gantry of the X-ray tomodensitometer. For this angle, more than 97% of the surfaces were found to have less than 1 mm of divergence from one to the other.

With such results, we concluded that it would be interesting to continue the studies using a more destructive method of evaluation. For this method, we would create a personalized prosthesis, affix it on the condyles of the cadaveric specimen, eut two surfaces transversely and evaluate the distance between them.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr. : f. [114]-116.
Mots-clés libres: Prothèses de genou Conception et construction. Prothèses de genou Évaluation. Cadavres Recherche. Électronique numérique Qualité Contrôle. catia, condyle, évaluation, femoral, genou, prothèse, qualité, validation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Doré, Sylvie
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Chatelain, Jean-François
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 12 août 2010 20:04
Dernière modification: 06 janv. 2017 00:44
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/52

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