WOLFRAM

Prothèse discale de nouvelle génération conçue à l'aide de Mathematica

Les images de scanner au format DICOM sont importées dans Mathematica et améliorées si nécessaire, puis ajustées en trois dimensions à l'aide d'un algorithme de « ballon » développé dans Mathematica.

Défis

Recherche de solutions améliorées pour le remplacement des disques vertébraux.

Avantages

  • Soulagement accru de la douleur et amélioration de la mobilité des patients.
  • Une étape importante vers des méthodes de traitement très avancées.
  • Poursuite du développement d'une application open-source à usage médical.

Solutions

Exploration d'un nouveau processus de conception de prothèses à l'aide de Mathematica.

L'avantage Wolfram

  • Un système intégré pour l'ensemble du flux de travail.
  • Prise en charge des formats DICOM et STL standard de l'industrie.
  • Code beaucoup plus compact qu'avec d'autres langages.

Environ 15 à 20 % des personnes souffrent de douleurs dorsales chroniques. Avec le succès croissant des prothèses de la hanche et du genou, les chercheurs espèrent obtenir des résultats similaires pour les maux de dos grâce au remplacement des disques intervertébraux de la colonne vertébrale.

L'Eindhoven University of Technology et la Netherlands Organization for Applied Research ont mis au point de nouveaux algorithmes et un flux de travail complet dans Mathematica pour construire des plaques d'extrémité personnalisées pour les prothèses de disque. La fixation correcte du disque aux vertèbres est d'une grande importance pour les résultats des patients, mais les prothèses actuelles sont plus ou moins de conception unique. Un alignement imparfait entraîne souvent des complications telles qu'une pression accrue sur la colonne vertébrale, une usure excessive et d'autres difficultés.

Grâce aux techniques modernes d'IRM et de tomodensitométrie en 3D, il est possible de déterminer la forme exacte d'un disque personnalisé sans aucune intervention chirurgicale. Cela est possible grâce à une technique de segmentation qui est à la fois plus précise et plus facile à comprendre que les autres méthodes. Imaginez un petit ballon que l'on gonfle entre deux vertèbres jusqu'à ce qu'il s'engrène parfaitement contre les surfaces vertébrales. Ces contours pourraient ensuite être utilisés pour modéliser la géométrie de la prothèse nécessaire.

Les images numérisées au format DICOM sont importées dans Mathematica et améliorées si nécessaire, puis ajustées en trois dimensions à l'aide d'un algorithme de « ballon » développé dans Mathematica. Les résultats sont exportés au format STL directement vers une machine CNC, qui crée des plaques d'extrémité individuelles conformes qui peuvent être fixées aux surfaces vertébrales. D'autres recherches sont en cours sur d'autres aspects de la prothèse, tels que la création d'une articulation flexible, le matériau des plaques terminales et les revêtements biocompatibles.

Les chercheurs espèrent finalement mettre cette technique, ainsi que le module complémentaire Mathematica spécialisé et en libre accès qui la rend possible, à la disposition de l'ensemble de la communauté médicale. Parmi les autres applications possibles de cette méthode figure la segmentation de la forme du cerveau, des ventricules, des os, des dents ou d'objets non physiologiques.

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