acquisition 3D d`empreintes par photos numériques
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ABSTRACT AFA AMPAN Paris 10 et 11juin 2010 TITRE : Acquisition 3D d’empreintes par photos numériques Auteur Sophie POURRET- orthoprothésiste LYON L’utilisation d’un appareil photo numérique, afin de modéliser en 3D des formes (surfaces) anatomiques complexes et en acquérir la mesure est désormais possible. Le moulage plâtré, ou les mesures métriques, en utilisant cette technique d’acquisition simple et rapide, ne sont plus nécessaires. Trois arguments en faveur de la méthode : 1. sa fiabilité et sa précision 2. son faible coût 3. la simplicité de son utilisation Nous utilisons la prise de mesure automatisée extraite à partir des contours de la forme acquise afin de générer un modèle 3D. Et grâce aux quelques lignes tracées sur la forme, sur des zones que nous estimons stratégiques la photo numérique se transforme en véritable capteur 3D. On emploie cette méthode, par exemple, sur le dos lors de la fabrication d’un corset de scoliose, ou sur les zones osseuses dans le cas d’une une prothèse tibiale. Mais nous concevons aussi des corsets-sièges en scannant une empreinte dans un matelas à dépression. Selon les cas de deux à sept photos sont suffisantes La dernière technologie ActivCurve, intégrée dans le logiciel OrtenPIX, nécessite l’emploi de deux mires de calibrages visibles dans toutes les images. Après avoir indiqué certains points de repères, nous traçons la silhouette du patient dans les images de face et de profil. A ce stade, le logiciel fournit une modélisation 3D en déformant un modèle pour l'ajuster sur les contours du patient. Sur les images supplémentaires, le logiciel nous assiste ensuite pour détecter les lignes. Grâce aux différents points de vue, ces courbes sont calculées précisément dans l'espace. La modélisation 3D s'affine alors pour reproduire fidèlement la géométrie de ces courbes. Nous pré-corrigeons l’empreinte obtenue, en modifiant la silhouette directement sur les photographies. Et nous pouvons aussi modifier ou ajouter des courbes 3D pour modeler la forme. Des corrections plus spécialisées peuvent ensuite être réalisées avec les logiciels CAO adaptés aux orthèses de tronc ou aux membres inférieurs. Le positif virtuel rectifié est ensuite usiné avant thermoformage. PLAN du texte : - le moulage plâtré est-il l’outil définitivement incontournable et totalement universel pour acquérir une forme et le volume de celle-ci ? Est-il toujours de qualité ? l’orthoprothésiste perd-il une part de son savoir faire artisanal et unique lorsqu’il adapte son geste à une innovation technique ? Chaque orthoprothésiste a ses propres certitudes, parfois versatiles, ses doutes, parfois rassurants et ses choix parfois erronés. J’ai eu la chance de d’expérimenter puis de travailler avec différents systèmes de prise d’empreinte depuis 1994. On doit considérer chaque système comme un outil, dont la maitrise enrichit l’orthoprothésiste. L’enroulement de la bande plâtrée permet de mouler les détails d’un volume, sans toujours garantir le respect de ses mesures. Est-il alors réellement fiable? Pourquoi réalise-t-on certains moulages de PI06 sous vide ? Pourquoi les mesures métriques complètent-elles nécessairement les moulages de prothèse du membre inférieur ? Les masses molles ne fluctuent-elles pas au gré de la position du patient ? Dans les cas de patients alités, paralysés, non coopérants, présentant une asymétrie réductible, ou dans l’incapacité de rester immobiles les conditions du moulage sont particulièrement difficile et sans garantie de résultats : Nous avons tous, au moins une fois, utilisé le mètre à ruban pour adapter la forme d’un patient aux mesures de celle d’un autre. Judicieusement employée cette méthode permettait (permet peut-être encore aujourd’hui ?) d’obtenir de bons résultats. Aujourd’hui, la Conception de certains appareillages est Assistée par Ordinateur d’après mesures prises avec mètre à ruban et pied à coulisse. Il s’agit généralement d’appareils de posture tels que corset-sièges ou verticalisateurs. On renseigne les champs d’une fiche virtuelle afin de modéliser aux mesures une forme prédéfinie. La génération de forme sur mesures métriques serait idéale si nous étions tous conçus selon le (ou les) même(s) modèles(s), malheureusement ce système ne peut tenir compte de tous les dysmorphismes. ACQUISITION 3D par PHOTOS NUMERIQUES AFA-AMPAN 10juin 2010 www.lecante.com 1 …Le moulage plâtré du patient est en effet supplanté par des techniques de modélisation 3D (utilisant par exemple un appareil photo ou un scanner 3D adapté à l'orthopédie)… Extrait de Wikipedia 2 Mouler en plâtre 3 Modéliser Générer des formes en 3D à partir de photographies numériques ou de mesures métriques 4 Mesurer 5 Scanner 6 Capter 7 Photographier 8 MOULER MESURER CAPTER SCANNER PHOTOGRAPHIER Toutes formes Formes communes Formes cylindriques Toutes formes Formes atypiques référence dans conditions difficiles Sous condition Sous condition de verticalisation d’immobilité Reproduction du patient Modélisation au mesures planes Modélisation d’après lumière structurée Modélisation d’après lumière structurée Modélisation d’après la silhouette Modèle symétrique Forme réelle Forme réelle Modèle réajusté Précision 1mm Précision 0,05 –O,15 mm Précision 5mm Outil dédié à l’orthopédie Outil industriel Appareil photo Tarif X x100 Tarif X Précision 3-5mm Bandes plâtrées Mètre ruban / Pied Coulisse 9 10 11 3D modélisation avec un appareil photo numérique quelconque 12 2 mires de calibration compensation de la perspective mesures précises et automatiques 13 Détection automatique des profils reconstruction de la silhouette 14 Reproduire la silhouette du patient en 3D Respect de la morphologie 15 En hospitalisation, en position allongée et avec du matériel 16 Orthèse du membre inférieur, genouillère ou esthétique de prothèse 17 Amputation tibiale 18 19 20 21 22 23 24 25 26
