Development of the next-generation assistance technology for spinal surgery

Cartiaux, Olivier;Labelle, Hubert;Cheriet, Farida;Aubin, Carl-Eric
(2011) 26th Annual congress of the graduate and postgraduate students of the Research Center of the Sainte-Justine University Hospital — Location: Montreal (QC), Canada (8.June.2011)

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Details

Authors
  • Cartiaux, OlivierUCLouvain
    Author
  • Labelle, HubertCHU Sainte-Justine
    Author
  • Cheriet, FaridaEcole Polytechnique de Montréal
    Author
  • Aubin, Carl-EricEcole Polytechnique de Montréal
    Author
Abstract
INTRODUCTION: Le projet s’inscrit dans le cadre des activités de recherche de la Chaire industrielle CRSNG/Medtronic en biomécanique de la colonne vertébrale et aussi dans celles du Pôle d’excellence en musculo-squelettique du Centre de recherche du CHU Sainte-Justine. Il a pour contexte des problèmes concrets et pertinents associés à l’instrumentation chirurgicale de déformations complexes du rachis. Il consiste à mettre sur pied la nouvelle génération des techniques d’assistance chirurgicale en développant un système qui intègre à la fois les fonctionnalités d’un navigateur intra-opératoire et celles de notre simulateur de chirurgies pré-opératoire. Ce nouvel outil permettra de calculer en pré-opératoire la stratégie chirurgicale optimale en prédisant les résultats de l’intervention, et de guider le chirurgien en intra-opératoire tout en lui permettant d’ajuster en temps réel la stratégie optimale précédemment calculée. MÉTHODES: L’objectif à court terme est de montrer la faisabilité de combiner les fonctionnalités d’un navigateur et d’un simulateur de chirurgies. Pour ce faire, le problème est simplifié tout en conservant sa pertinence clinique. Un modèle synthétique de scoliose (en mousse de polyuréthane sawbone) représente un cas réel de courbure thoracique droite et un banc d’essai permet de simuler des conditions aux frontières réalistes (les degrés de liberté du bassin et de la tête). Également, nous considérons uniquement les premières manœuvres chirurgicales, à savoir l’insertion des implants, l’attachement de la tige sur les implants, et des rotations simples de la tige. RÉSULTATS: Le banc d’essai basé sur le modèle synthétique de scoliose permet de simuler et de reproduire les postures pré-opératoire (debout) et per-opératoire (couchée). Une nouvelle approche de recalage est présentement développée dans notre laboratoire pour recaler les images médicales obtenues par fluoroscopie 3D avec la modélisation géométrique de la colonne vertébrale synthétique obtenue en pré-opératoire. Ce recalage permet la mesure automatique de la colonne ainsi que de mettre à jour le modèle numérique de simulation (généré en pré-opératoire) avec les nouvelles données collectées durant les manœuvres chirurgicales. CONCLUSION: Ce projet comporte plusieurs défis majeurs et permettra le développement d’outils pertinents et novateurs pour une avancée jugée importante dans la mise sur pied et la validation d’un système d’assistance chirurgicale de prochaine génération.
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Citations

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Cartiaux, O., Labelle, H., Cheriet, F., & Aubin, C.-E. (2011). Development of the next-generation assistance technology for spinal surgery. 26th Annual congress of the graduate and postgraduate students of the Research Center of the Sainte-Justine University Hospital, Montreal (QC), Canada. https://hdl.handle.net/2078.5/193111