Analyse interindividuelle

La différence entre chaque sujet est également analysée suivant ce protocole. Le scan des 16 autres sujets est effectué sur un tronçon de la 5ème côte situé à 50% de la longueur. Cette localisation a été choisie en accord avec la partie concernant la personnalisation de l’ensemble du thorax qui utilise cette zone anatomique. De plus, l’analyse des sujets #605 et #609 ont révélé moins de dispersions dans cette zone anatomique. La stratégie sera d’utiliser un tronçon pour caractériser l’ensemble d’un sujet. Cette étude sera présentée dans la partie III mais nécessite l’analyse d’un tronçon par sujet. Ces tronçons localisés permettent de caractériser les différences interindividuelles dans une même zone anatomique.

Méthode de caractérisation

Comme nous avons pu le constater, 2 contraintes apparaissent dans ce type de méthode : le temps d’acquisition et de reconstruction important pour un hémi-thorax et les dispersions conséquentes entre chaque section. Les 18 SHPM sont analysés suivant ce protocole appliqué à un tronçon prélevé sur la 5ème côte (fig. 3.21).

fig. 3.21 Illustration du calcul de l’épaisseur de cortical Th du tronçon à 50% d’une 5ème côte basée les mesures de 6 sections d’analyse du sujet #613.

Chaque tronçon est analysé suivant le même protocole appliqué à plusieurs sections afin de réduire les dispersions observables dans un même tronçon. A titre d’exemple, le tronçon du sujet #613 est analysé suivant 6 sections. La valeur médiane de l’épaisseur de cortical de chaque section est proche

variant de 0.59 mm à 0.68 mm. La médiane de ces 6 sections est alors utilisée pour quantifier la dimension à 50%. Ce principe est également employé pour les différents paramètres tels que l’aire totale, l’aire de cortical ou les épaisseurs suivant les différentes localisations. Ces sections permettent de représenter les épaisseurs suivant la position � afin de définir de manière précise ℎ , ℎ�, ℎ et ℎ . Une représentation des épaisseurs de cortical suivant ce ratio est donnée sur la figure suivante (fig. 3.22).

fig. 3.22 Illustration du calcul de l’épaisseur de section du tronçon à 50% de la 5ème côte du sujet #613.

Aire

L’analyse des aires, prises à la même position des 18 SHPM (5ème côte à 50%), permet de quantifier la différence entre chaque sujet. Pour cette comparaison, une représentation des aires totales et des aires de cortical est réalisée par l’intermédiaire de boites à moustaches représentant les variations des 6 sections du tronçon à 50% de chaque sujet.

fig. 3.23 Comparaison des aires de section totale TA et cortical CBA des tronçons à 50% des 18 sujets.

La première observation permet de mettre en évidence la variation importante de la section totale entre chaque individu. Les aires totales sont comprises entre 35 mm² pour le sujet #630 et 92 mm² pour le sujet #620. De plus, nous constatons de fortes variations anatomiques sur certains sujets tels que le

#607 ou #628 sur lesquels les variations sur 6 sections peuvent représenter plus ou moins 10% de la section médiane (fig. 3.23 box-plot). Ces relations interindividuelles sont en adéquation avec l’analyse globale du chapitre précédent.

La comparaison entre cette aire � � et � met en évidence des écarts différents entre chaque sujet. Le pourcentage d’os cortical représente 19% de l’aire totale du sujet #620 alors qu’il s’approche des 40% pour le sujet #613. La difficulté de caractérisation réside alors dans ce constat avec des épaisseurs de cortical peu dépendantes de la section totale. Une méthode de prédiction des épaisseurs d’os cortical à partir de la géométrie extérieure uniquement n’est donc pas applicable.

Epaisseurs de cortical

L’analyse des épaisseurs de cortical pour chaque tronçon se focalise sur la valeur médiane des 6 sections proches des 50%. La séparation en 4 zones a permis d’identifier des dimensions différentes suivant les tables ( ℎ et ℎ�) ou les arêtes ( ℎ et ℎ ).

fig. 3.24 Illustration des épaisseur des tronçons à 50% de la 5ème côte pour les 16 sujets et suivant la localisation des tables interne et externe et des arêtes supérieure et inférieure.

La comparaison d’une même zone anatomique prise sur différents sujets (fig. 3.24) permet de mettre en évidence que les épaisseurs des bords supérieurs et inférieurs sont toujours les plus fins. Ce constat réalisé sur les 18 sujets permet de valider l’hypothèse faite précédemment considérant ces valeurs comme identiques. Cette comparaison permet de valider également la différence d’épaisseur entre la table interne et externe. Chaque tronçon à 50% des 18 sujets a une épaisseur plus importante sur la table interne que sur la table externe. Ces différentes relations permettent de conclure sur ces 4 zones caractéristiques, fines sur les arêtes et plus épaisses à l’intérieur qu’à l’extérieur.

La seconde analyse issue de cette étude révèle une forte dispersion interindividuelle. Les épaisseurs entre chaque sujet sont en effet très variables sur les tables interne et externe. L’épaisseur ℎ se situe entre 0.2 mm (sujet #630) et 0.9 mm (#616) et ℎ� entre 1.12 mm (#610) et 0.5 mm (#630). Cependant, le rapport entre ℎ et ℎ� n’est pas constant avec par exemple des épaisseurs proches (#619) ou éloignées (#621, #622). Ce constat conforte les résultats obtenus sur les hémi-thorax #605 et #609.

Discussion et conclusion

Cette analyse d’un tronçon sur chaque SHPM, localisé à la même position de l’hémi-thorax, permet de souligner le caractère dispersé de ces mesures notamment lors de l’étude des épaisseurs de cortical. Nous pouvons mettre en évidence une différenciation entre les épaisseurs de cortical de la table interne plus épaisses que sur la table externe. Une comparaison intéressante est également effectuée entre les bords supérieurs et inférieurs. Nous distinguons une épaisseur de cortical faible et proche pour ces deux localisations. De plus, le rapport entre chaque table semble varier fortement. Cette analyse effectuée sur les différents sujets souligne la nécessité de caractériser ces différentes zones anatomiques afin de personnaliser la géométrie interne des côtes.

Une comparaison supplémentaire est apportée en distinguant les sujets féminins (6) et masculins (10). La représentation des 4 valeurs correspondant aux bords supérieur et inférieur et aux tables interne et externe est illustrée figure 3.25. Nous distinguons alors les valeurs médianes, les boites représentant les 25 et 50% et les valeurs minimales et maximales.

fig. 3.25 Différentiation entre homme et femme pour chaque épaisseur localisée.

Cette étude révèle une épaisseur plus importante chez les hommes que chez les femmes. L’évolution entre ces 3 épaisseurs de cortical est cependant comparable avec des épaisseurs fines proches de 0.17 mm pour les bords supérieur et inférieur. La différence est plus notable pour la table externe avec une épaisseur médiane de 0.56 mm chez les hommes contre 0.37 mm pour les femmes. Le même constat est effectué pour la table interne avec une valeur de 0.88 mm pour les hommes et 0.65 mm pour les femmes.

La différence entre chaque table est également identifiable par la normalisation des différentes localisations par son épaisseur ℎ respective. La normalisation par le ℎ permet de constater un écart important entre chaque ratio. Cette différence est caractéristique des variations anatomiques entre les tables interne et externe. L’épaisseur d’une table interne se situe à un ratio de l’épaisseur de la table externe compris entre 1.2 et 3. Ce travail montre la nécessité d’identifier et de mesurer indépendamment chaque table afin de caractériser l’ensemble d’une côte.

L’étude qui suit, consacrée au développement de modèles personnalisés, se concentre alors sur cette nécessité de caractériser les épaisseurs suivant différentes localisations ( ℎ�, ℎ et ℎ ) et sur cette différences interindividuelle fortement présente (pourcentage d’os cortical). La personnalisation des paramètres locaux se base sur les épaisseurs d’os cortical en chaque point du thorax (le long de chaque côte entre la 1ère et 10ème). Comme pour l’étude sur la géométrie globale du thorax, le principe est d’identifier des corrélations entre chaque épaisseur localisée d’une même côte (algorithme #1) puis entre les différents numéros de côte (algorithme #2), à partir d’un nombre minimal de mesures.