Automatic quantification of intraoperative scoliotic spine indices
(2012) 27th Annual congress of the graduate and postgraduate students of the Research Center of the Sainte-Justine University Hospital — Location: Montreal (QC), Canada (30.May.2012)
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- INTRODUCTION En chirurgie du rachis scoliotique, les systèmes d’imagerie 2D/3D intra-opératoires sont utiles pour aider le chirurgien pendant l’opération. Cependant, il n’est pas encore possible de quantifier en intra-opératoire les déformations 3D de la colonne et la correction résultante des manœuvres d’instrumentation. Le projet vise à développer une nouvelle méthode de quantification automatique intra-opératoire des déformations 3D du rachis scoliotique. MÉTHODES Un rachis scoliotique synthétique a été radiographié en position debout, simulant les conditions pré-opératoire. À partir de l’identification manuelle des repères anatomiques vertébraux sur les radiographies, un modèle géométrique du rachis a été développé, ce qui a permis le calcul des indices cliniques définissant les déformations scoliotiques (angles de Cobb, etc.). Le positionnement en décubitus ventral d’un rachis scoliotique synthétique a été simulé et ensuite identifié à partir d’un appareil d’imagerie fluoroscopique 2D/3D intra-opératoire. Les images fluoroscopiques ont permis d’obtenir un modèle surfacique de la posture intra-opératoire du rachis à partir de nouveaux outils de traitement d’images développés pour le projet (segmentation et reconstruction 3D). Le modèle surfacique intra-opératoire a été recalé avec le modèle géométrique pré-opératoire du rachis. L’algorithme de recalage ICP (Iterative Closest Points) a permis le calcul de transformations géométriques nécessaires pour mettre à jour pour chaque vertèbre la position des repères anatomiques identifiés en pré-opératoire. Ces repères anatomiques peuvent être utilisés pour quantifier en intra-opératoire les déformations 3D du rachis. RÉSULTATS Grâce aux nouveaux outils numériques de segmentation des images fluoroscopique 3D et reconstruction 3D automatique, le modèle géométrique obtenu présente une différence plus petit de 1 mm par rapport au rachis scoliotique synthétique. Le nouvel algorithme de recalage a permis de calculer la position de tous les repères anatomiques sans intervention d’un opérateur. Des tests sont en cours de réalisation afin de évaluer la précision et la reproductibilité des outils utilisés. CONCLUSION Les résultats préliminaires obtenus représentent une première étape vers la quantification automatique des déformations 3D du rachis scoliotique en intra-opératoire. Une fois validé, le calcul des indices géométriques permettra de fournir au chirurgien des rétroactions pour améliorer la stratégie opératoire.
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Citations
D’Ercole, m., Cartiaux, O., & Aubin, C.-E. (2012). Automatic quantification of intraoperative scoliotic spine indices. 27th 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/2078.5/82768