CA2350849A1 - Articulateur virtuel - Google Patents

Description

TITRE DE L'INVENTION
ARTICULATEUR VIRTUEL
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
L'articulateur est un appareillage qui permet la reproduction mécanique plus ou moins précise, en fonction de sa programmation, de la cinématique mandibulaire. II se compose de deux branches : supérieure et inférieure. La première représente la partie moyenne de la face, la seconde l'étage inférieur mandibulaire. De par cette configuration, l'articulateur est dit anatomique.
Pour respecter la conception anatomique de l'articulateur, chacun des modèles montés sur l'articulateur l'est par rapport à un même plan superposable entre l'appareillage et le patient. Ce plan de référence spatial axio-orbitaire est défini par trois points : les deux émergences tégumentaires paracondyliennes de l'axe charnière mandibulaire et un point sous-orbitaire, repéré à l'endroit le plus déclive d'une des orbites.
20 Pour harmoniser ces deux plans, et transférer sur la branche supérieure de l'articulateur le modèle de l'arcade maxillaire dans la même position spatiale que son original par rapport au crâne, un arc de transfert, encore appelé arc facial est employé. Celui-cï peut se référer à l'axe charnière localisé ou à l'axe charnière arbitraire.
Des articulateurs qui se servent de plans de référence différents existent également.

2 L'utilisation de ces dispositifs physiques est limitée à cause de la procédure coûteuse nécessaire pour sa réalisation et de la complexité de la procédure pour en extraire des informations utiles.
De plus, le concept d'articulateur n'imite pas parfaitement l'anatomie et la physiologie du patient. Les boîtiers condyliens n'ont pas la concavité exacte de la fosse temporale, et les boules condyliennes n'ont pas la forme ovoïde de condyles mandibulaires.
Finalement, les limitations des mouvements de l'articulateur ne permettent pas de refléter facilement la véritable fonction mandibulaire et les difficultés de manipulation peuvent entraîner des erreurs.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif et une méthode de simulation logicielle de 1a dynamique mandibulaire du patient pour l'aide à la conception de prothèse et/ou pour le guidage des rectifications occlusales.
Le moteur algorithmique de la simulation de l'articulation s'appuie sur une analyse et une modélisation mathématique de la géométrie de la forme des objets constitutifs de l'articulation et de leurs positions et orientations respectives dans l'espace.

3 Ces paramètres peuvent comprendre les paramètres d'un articulateur ~ La pente condylienne ~ L'écartement et hauteur des condyles ~ Le dégagement latëral immédiat ~ L'angle de Bennett ~ Le cône de Guichet ~ La pente incisive ~ La position des plaquettes support des arcades ~ Le réglage de la tige incisive Ces paramètres peuvent comprendre les paramètres cliniques ~ La forme des arcades dentaires ~ La position de ces arcades dans l'articulation (table occlusale réglable;
arc facial) ~ Ces paramètres peuvent comprendre l'ensemble des mouvements souhaités : La latéralité gauche ~ La latéralité droite 20 ~ La propulsion ~ La rétropulsion ~ Le mouvement libre De plus, le dit logiciel est en mesure de prendre en compte une reconstruction 3D des éléments morphologiques du patient issue de l'imagerie médicale (par exemple, la tomographie). Cela permet de pousser la modélisation à son degré le plus réaliste possible et s'affranchit

4 des limites de l'approche mécaniste propre aux articulateurs existants.
La modélisation de l'articulation peut se limiter à
l'articulateur simple non-adaptable qui représente une situation clinique

5 qui est jugée représentative d'un point de vue statistique pour une population donnée.
La modélisation de l'articulation peut se limiter à
l'articulateur Arcon Non Arcon (ANA) et inclure un ensemble de 10 paramètres mesurables tel que la pente condylienne, l'angle de Bennett, le déplacement latéral immédiat auxquels peuvent se rajouter le réglage vertical de la branche supérieure, le réglage vertical « symétrique et/ou asymétrique » des piliers condyliens; le réglage frontal de l'écartement condylien; le réglage sagittal des porte-plaques de montage haut et bas;
15 le réglage de tige incisive.
La modélisation de l'articulation peut reproduire fidèlement les dimensions, la forme, l'orientation et la position relative des éléments de la mâchoire comprenant le maxillaire, la mandibule, le condyle et le 20 boitier condylien.
La modélisation peut s'étendre à toute la mâchoire et inclure les différents tissus - tel que l'os, le cartilage, le muscle et le ligament et la caractérisation mécanique de ceux-ci (par exemple : la densité
25 osseuse, le tonus musculaire, la laxité ligamentaire...).

Les données nécessaires à la modélisation peuvent être obtenues ~ d'une empreinte des arcades dentaires, ~ des données statistiques de différentes populations, 5 ~ à l'aide d'un arc facial, ~ avec la reconstruction 3D d'imagerie médicale obtenue par un scanner», à l'aide de senseur de pression, ~ et de toute méthode d'évaluation clinique des paramètres précédents.
Le moteur permet la combinaison de différentes méthodes d'acquisition. Par exemple, les données plus précises obtenues de l'empreinte des arcades dentaires sont intégrés aux données obtenues de la reconstruction 3D d'imagerie médicale en déterminant le référentiel minimisant la différence entre les données obtenues.
Le moteur décrit les dimensions, la forme, l'orientation et la position relative des éléments de la mâchoire comprenant le maxillaire, la mandibule, le condyle, le boîtier condylien et les dents et/ou prothèses dentaires, et fournit une représentation virtuelle de la mâchoire. Ce 20 logiciel simule les mouvements relatifs des différents éléments de la mâchoire en fonction des contraintes physiologiques définies par les dimensions, la forme, l'orientation et la position relative des ces éléments.
Ce moteur permet dans un premier temps d'étudier l'ensemble des mouvements relatifs des éléments de la mâchoire et d'analyser les contacts inter-dentaires résultants, voir les contacts tige incisive résultant des différents mouvements. II permet de visualiser une simulation des fonctions d'occlusion communément référencées par le clinicien

6 En statiqué:
L'occlusion en intercuspidation maximale L'occlusion de repos L'occlusion de relation centre (référence / condyle) Et en dynamique ~ La latéralité gauche ~ La latéralité droite ~ La propulsion ~ La rétropulsion ~ Le mouvement libre Le moteur permet entre autre le calcul du mordu dynamique qui fournit l'enveloppe des mouvements d'une arcade ou une partie d'arcade par rapport à son antagoniste. Ce moteur peut donc étre couplé
à un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) dédié pour aider la conception de l'extrados de la prothèse en fonction de l'enveloppe des mouvements.
20 Le moteur permet de considérer les rapports dento-dentaires dynamiques tel que l'agencement des arcades dentaires selon les courbes interocclusales et la rencontre des celles-ci en l'intercuspidation maximale. II permet également de considérer les rapports dento-dentaires cinématiques tel que la propulsion et la diduction et ainsi identifier différents types d'interférences et les lacunes dans le guidage incisif, les fonctions de groupe et la fonction canine. Le moteur

7 permet l'analyse des forces, le module et la direction, exercées sur une arcade ou une partie d'arcade et de son antagoniste Ce couplage du moteur et du logiciel CAO permet une 5 amélioration de l'intégration de la prothèse dans son arcade en minimisant les forces néfastes (par exemple les forces latérales) à la pérennité de la prothèse à des coûts qui rend plus accessible ce genre de traitement.
Ce moteur peut également être couplé avec un logiciel d'analyse des contraintes pour permettre également l'analyse de la séquence des contacts ainsi que le pourcentage de travail pour chaque contact. Ce couplage permet de déterminer l'évolution temporelle des forces appliquées sur les différents éléments de la mâchoire.
L'analyse des contraintes peut être faite par exemple avec la méthode des éléments finis. Cette méthode permet entre autres de calculer les différentes forces en présence, tant les forces externes que la distribution des contraintes internes.
20 Le moteur et le logiciel d'analyse des contraintes peuvent également être couplés à un logiciel CAO pour raffiner la conception de l'extrados de la prothèse en tenant compte du travail lié à la séquence de contacts.
25 Ce couplage du moteur, du logiciel d'analyse des contraintes et du logïciel CAO permet une autre amélioration de Ö
l'intégration de la prothèse dans son arcade en minimisant les forces néfastes à la pérennité de la prothèse.
Le moteur peut être également couplé à un logiciel de guidage assisté par ordinateur de la rectification occlusale (GAORO).
Le logiciel GAORO permet de simuler la modification de la morphologie des dents. Ces modifications peuvent, entre autres, être faites en simulant les différents outils disponibles du praticien. Les données modifiées de la forme des dents servent d'entrée pour le moteur qui analyse la nouvelle configuration. Le couplage du logiciel GAORO et du moteur permet d'évaluer et visualiser le résultat d'une thérapeutique de rectification occlusale, par exemple en simulant l'abrasion des prématurités par des meulages successifs.
Ce couplage peut également permettre de déterminer de façon optimale la thérapeutique selon des critères préétablis par le praticien en examinant un grand nombre de différentes possibilités. Le critère d'optimisation peut par exemple inclure le meulage le plus conservateur possible, c.-à-d. la rectification occlusale la moins mutilante par rapport au capital dentaire du patient, et/ou la thérapeutique offrant la plus grande marge d'erreur au praticien.
Le moteur peut être également couplé à un logiciel 25 d'analyse des contraintes et à un logiciel de guidage assisté par ordinateur pour chirurgie (GAOC).

Ce couplage permet de guider le choix et le positionnement des implants de façon optimale en fonction des différentes forces qui peuvent être appliquées et des contraintes internes résultantes. II peut également servir à la simulation d'opération chirurgicale lourde tel qu'une 5 rectification mandibulaire et maxillaire.
Le moteur peut être également couplé à un logiciel d'analyse des contraintes et à un logiciel de guidage assisté par ordinateur pour orthodontie (GA00).
Ce couplage permet de guider un schéma de rectification orthodontique de façon optimale en fonction des différentes forces qui peuvent être appliquées et des contraintes internes résultantes. II permet le choix et le positionnement d'appareil d'orthodontie et ou d'éléments prothétiques tel que le pont et les éléments inlay onlay de rectification d'occlusion.
Le moteur peut être couplé à un logiciel d'analyse des contraintes pour créer un outil qui simule l'évolution temporelle des 20 éléments de la mâchoire incluant leur usure en tenant compte des différents matériaux en présence. Cet outil peut servir pour tester la qualité des matériaux et pour éduquer le patient quant au choix thérapeutique le concernant (bruxisme,...).