acquisitions cliniques
Sommaire
1 Objectifs . . . . 163
2 Matériel. . . . 163
3 Protocole, acquisitions et traitements . . . . 164
Dans cette annexe nous décrivons le protocole mis en place pour acquérir des données patients pour tester des modèles biomécaniques dans de vraies conditions. Pour être le plus exhaustif possible, nous présentons dans un premier temps le but de ces acquisitions. Dans un deuxième temps, nous décrivons le matériel utilisé. Nous détaillons, ensuite, le protocole d’acquisition et de traitement des données acquises. Ce protocole a été utilisé dans le cadre d’un projet ANR : PROSBOT1 où une étude clinique a eu lieu (sous le numéro d’identification unique N°ID-RCB 2014-A00282-45).
1 Objectifs
L’objectif des manipulations est d’étalonner un robot porte-sonde [Poquet 2014] avec la sonde échographique 3D fixée dessus. Le calibrage nous permet, par la suite, de connaître dans un référentiel unique l’ensemble des mouvements effectués par la sonde tenue par le robot ainsi que la position de l’ensemble des volumes échographiques. À partir d’un volume de référence permettant la construction d’un modèle biomécanique et de ce calibrage nous tentons de reproduire les mouvements de la sonde et ainsi étudier les déformations induites par celle-ci au niveau de la prostate. Un exemple d’installation est donné dans le chapitre
7 figure7.1.
2 Matériel
Pour la réalisation du calibrage, le matériel suivant a été utilisé :
• L’Urostation (Koelis) pour l’acquisition à la fois des données patient et des acqui-sitions nécessaires au calibrage. L’Urostation permet également de calculer l’ensemble des recalages rigides de volumes échographiques lors de l’étape de calibrage.
• UnéchographeAccuvix V20 (Medison-Samsung, Séoul, Corée du Sud) et unesonde 3Dendorectale 3D4-9ES associée pour l’acquisition des données.
• Le robot porte-sonde développé par le laboratoire ISIR. La sonde est fixée rigide-ment à ce robot avant chaque session de biopsie. Il est à noter que pour deux fixations successives de la sonde, nous n’avons a priori aucune connaissances sur la reproducti-bilité de ce geste et donc sur la position exacte de la sonde dans le bras du robot. Il est donc indispensable de réaliser les acquisitions pour le calibrage avant ou après la session de biopsie patient pour que la sonde reste fixée de la même manière dans le bras du robot. Dans notre cas, les acquisitions n’ont pu être faites qu’après la session de biopsie afin de ne pas perturber le protocole initial défini dans l’étude clinique du projet PROSBOT.Un ordinateur permettant le stockage des données cinématiques du robot est également utilisé.
• Un fantôme de calibrage rigide permettant le recalage rigide de volumes échogra-phiques acquis pendant l’étape de calibrage (voir figureA.1). Ce fantôme est composé de formes et de cibles pour un recalage rigide efficace et le calcul d’une erreur de préci-sion. Il est important de mesurer la vitesse du son du fantôme. Si celle-ci est différente de 1540 m.s−1 (vitesse du son moyenne dans les tissus humains), il est indispensable de réaliser une étape de correction des volumes échographiques du fantôme pour que le calibrage fonctionne correctement.
(a) Photo (b) Échographie
Figure A.1 – Fantôme de calibrage utilisé pour des acquisitions en conditions cliniques.
3 Protocole, acquisitions et traitements
Dans les paragraphes suivants, nous décrivons succinctement les différentes étapes d’une session de calibrage de la sonde avec le robot. Quand cela est possible, nous donnons le temps mis pour effectuer la tâche.
3. Protocole, acquisitions et traitements 165
Mise en place (' 10 min)
L’installation du banc d’acquisition pour le calibrage nécessite seulement de fixer le fantôme de calibrage sur la table d’intervention en mimant le décubitus latéral du patient. Le fantôme doit en effet être positionné de sorte à pouvoir reproduire l’ensemble des gestes de l’urologue lors des acquisitions échographiques. La sonde, déjà fixée au robot lors des biopsies sur patient, est protégée à l’aide d’un préservatif pour éviter toute contamination. Un patient fantôme est créé dans l’Urostation pour l’acquisition des volumes échographiques.
Acquisitions (' 15 min)
L’étape d’acquisition consiste à reproduire les mouvements et les acquisitions faits par l’urologue pendant une vraie session de biopsies afin de couvrir l’ensemble des configura-tions possibles du robot et d’obtenir aussi un calibrage robuste. Durant chaque acquisition échographique, la configuration du robot est sauvegardée le temps de l’acquisition dans un fichier. Ce fichier nous permettra d’obtenir une transformation homogène moyenne permet-tant d’exprimer les coordonnées du bras du robot dans le référentiel du robot au moment de l’acquisition. Cette étape est calculée à l’aide des quaternions. Pour suivre l’ensemble des mouvements du robot, la configuration du robot est également sauvegardée dans un fichier de log. Nous avons indiqué un temps d’environ 15 min pour cette étape. Cela représente le temps d’acquérir un ensemble d’environ 20 volumes en prenant soin à chaque fois de vérifier précisément les recalages et de noter des informations pour la synchronisation a posteriori des volumes échographiques, des recalages associés et des fichiers robots. À ces 15 min doit être ajouté un temps de récupération des données, de nettoyage de la sonde et de rangement. Ce temps est variable.
Traitement (' 180 min)
À l’heure actuelle, tout se fait manuellement en post-traitement, que ce soit la synchro-nisation ou encore la segmentation de cibles. La synchrosynchro-nisation des données consiste à assembler les informations de recalages avec les informations robots. La segmentation de cibles (ici des billes) est longue, comme nous l’avons décrit dans ce manuscrit. Ce sont deux étapes très chronophages (175 min) mais celles-ci pourront être drastiquement réduites. Une fois ces deux tâches réalisées, le traitement est quasi-instantané puisqu’il s’agit de lancer l’algorithme de calibrage avec les données acquises. Une bibliothèque logicielle C++ a été développée pour cela.