• Langue : Anglais
• Discipline : Informatique, Automatique
• Identifiant : 2025ULILB039
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 09/12/2025

Résumé en langue originale

Le rôle des BMC (Bas Médicaux de Compression) est de répondre aux exigences médicales et aux attentes des patients. Leur efficacité résulte de la connaissance des impératifs thérapeutiques, de l'implication des patients et d'un processus rigoureux de conception et d'optimisation. Cette thèse s'inscrit dans le projet I-Démo Symphonies, visant à numériser le processus de création des BMC en lien avec les effets thérapeutiques, évalués par la simulation du système veineux via un jumeau numérique de la jambe. Cette numérisation suppose de connaître la morphologie et la dimensionnement de la jambe, ainsi que la répartition de pression exercée par le BMC. Un processus numérique doit alors être établi, reposant sur trois modèles en cascade :Le modèle de la jambe, basé sur des morphotypes adaptatifs.Le modèle d'aisance, intégrant confort et bien-aller en contrôlant l'ajustement du produit.Le modèle de BMC, représenté par une surface 3D, utile au développement du produit et à la première estimation de la répartition des pressions via un post-traitement lié à la matière.À ce jour, les jambes ne sont pas classées en tailles selon leurs spécifications morphologiques; elles sont uniquement assimilées à des formes coniques théoriques. Il existe donc une différence entre la modélisation théorique d'un membre inférieur et la forme anatomique réelle de la jambe, où chaque coupe horizontale a sa propre forme correspondant à la physionomie de chaque individu. Il est donc nécessaire d'analyser la morphologie de la jambe sur une large population d'individus afin d'améliorer la connaissance de la forme/des dimensions des patients. Cette étude commence par la classification des formes 3D de la jambe. L'objectif de ce travail est de définir une méthodologie exhaustive pour obtenir des classes morphologiques caractérisant les formes 3D de la jambe et d'extraire les morphotypes les plus significatifs pour chaque classe. Différentes techniques de classification non supervisée ont été utilisées pour analyser la géométrie de la forme 3D de la jambe globalement, ceci en regroupant la population en groupes morphologiques. Afin d'améliorer la qualité du partitionnement des données, un modèle de détection des anomalies a été utilisé pour supprimer les valeurs aberrantes et les sujets atypiques. À la fin de la classification, les morphotypes de jambe de chaque classe morphologique ont été extraits de la base de données afin d'obtenir une représentation réaliste de la forme de la jambe. Un outil de recommandation, associé à un système de dimensionnement, a été proposé et sert de base à la paramétrisation des morphotypes adaptatifs. La méthodologie de conception des morphotypes adaptatifs a été développée dans un outil d'aide à la décision de type CAO, pour tenir compte des changements de volume et d'hauteur d'un nouveau patient. Ces morphotypes ont été développés à l'aide d'une méthode basée sur la CAO, tenant compte des changements de volume et de hauteur du nouveau sujet, conformément à la recommandation de taille. Ces morphotypes de jambe adaptatifs constitueront l'interface morphologique et dimensionnelle entre le jumeau numérique et le BMC.Bien que le processus complet de création numérique du BMC repose sur trois modèles interconnectés, cette thèse a été concentrée essentiellement sur le développement du modèle de la jambe et de ses morphotypes adaptatifs, tout en proposant un système de dimensionnement des jambes spécifique à la morphologie ainsi qu'un outil de recommandation associé. Le modèle d'aisance, destiné à intégrer les notions de confort, d'ajustement et de propriétés mécaniques, demeure une question ouverte à approfondir dans le cadre de la suite du projet Symphonies. Le présent travail constitue ainsi une base essentielle pour l'integration future du BMC numérique, permettant d'optimiser le processus de conception des dispositifs de compression thérapeutique

Résumé traduit

The role of Medical Compression stockings (MCS) is to meet explicit medical requirements while also responding to the implicit expectations of patients. To contribute to compression therapy, a combination of knowledge about the functions of MCSs must be considered, including therapeutic imperatives, patient involvement in the treatment, and a meticulous process of reflection, design, and product optimization. This thesis is part of an I-Demo project (SYMPHONIES project), which aims to digitize the entire process of creating MCSs concerning the therapeutic effects, which could be evaluated by simulating the venous system from the digital twin of the leg. This digitization requires, first and foremost, knowing the morphology of the patient's leg, its size, and the spatial distribution of pressure provided by the MCS that will surround the leg. A digital MCS creation process must then be set up, which requires 3 representation models:Leg model, defined through the development of adaptive leg morphotypes;Ease model, integrating comfort and fit by controlling product ease on the leg model;MCS model, a 3D surface used to design the product, providing an initial pressure distribution via material-specific post-treatment, and supporting the mechanical model of MCS (linked to thesis 2 of this project).Regarding the leg model, as of today, the legs are not classified in sizes according to their 'typical morphology specifications'; they are only referred to as theoretical conical shapes (with specifications on ankle, calf, and thigh circumferences as well as floor to knee height and floor to crotch height). There is therefore a difference between the theoretical modeling of a limb and the real anatomical shape of the leg, where each cross-section has its specific shape corresponding to the physiognomy of each individual. It is therefore necessary to analyze the morphology of the leg on a large population of individuals to improve the knowledge of the shape/dimensions of patients. This study starts with the classification of the 3D shapes of the leg. The objective of this work is to define an exhaustive methodology to obtain morphological classes characterizing the 3D shapes of the leg and to extract the most significant morphotypes for each class. A database has recorded the 3D shapes of the scanned legs of the population under consideration. An unsupervised classification technique was used to implement a global geometric analysis of the 3D shape of the leg, clustering the population in morphological groups. To enhance the quality of the data partitioning, an anomaly detection model was used to remove outliers and anomalous subjects. At the end of the classification, the leg morphotypes of each morphological class were extracted from the database to obtain a realistic representation of the shape of the leg. A recommendation system, along with a corresponding sizing system, has been proposed, and it serves as the base for the parametrisation of the adaptive morphotypes. These morphotypes have been developed with a CAD-based method, accounting for volumetric and height changes of the new subject, following the size recommendation. These adaptive leg morphotypes will be the morphological and dimensional interface between the digital twin (thesis 3 associated with this project) and the MCS.Although the complete digital creation process of the MCS relies on three interconnected models (leg, ease, and MCS), this thesis focuses on the development of the leg model and its adaptive morphotypes. It also introduces a morphology-specific leg sizing system and an associated recommendation tool. The ease model, designed to integrate notions of comfort, fit, and mechanical properties, remains an open challenge to be addressed in the continuation of the SYMPHONIES project. This work thus establishes a critical foundation for future integration of the digital MCS, enabling an optimized design process for therapeutic compression.