Descriptif et Calibration de la cabine

La cabine de stéréoradiographie, développée à l’ENSAM Paris, est un dispositif permettant d’obtenir des radiographies dans un environnement calibré, grâce à la présence de montant contenant des billes de plomb (Mitton & coll. 2000). L’espacement entre les billes est connu grâce à une machine à mesure tridimensionnelle (Figure 42). Un plateau tournant au niveau du socle de la cabine permet une rotation de 90° et donc la prise de vrais clichés de face et de profil.

Le repérage des billes de plomb sur les radios de face et de profil permet la construction d’un repère lié à chaque cliché radiographique. La connaissance de la position de ces billes en 3D est nécessaire pour obtenir un environnement calibré entre les deux vues.

Figure 42- Disposition des billes en plomb dans la cabine de stéréoradiographie.

Pour cela, un calibrage de cette cabine a été effectué. Une boîte contenant des billes de plomb avec un espacement connu a été radiographiée en face et en profil. Un repère est associé à cette boîte (Repère boîte Rb= Repère global R0).

Les billes de plomb de la cabine sont repérées sur les radios de face et de profil et leurs coordonnées 3D sont calculées par algorithme DLT. Un repère lié à la cabine est ensuite reconstruit (Repère cabine Rc). La matrice de passage entre les deux repères Rb et Rc nous permet de placer le repère global R0

dans la cabine et de construire un fichier de calibrage associé. Ce fichier sera nécessaire au calibrage des deux clichés pris pour la reconstruction tridimensionnelle du squelette d’un sujet.

A.2.Population

Trois sujets sains (un garçon de 9 ans et deux filles de 10 et 11 ans : Sain9, Sain10, Sain11) et une patiente IMC diplégique de 8 ans (KN, IMC8) ont effectué l’examen stéréoradiographique ainsi que l’examen d’analyse de la marche. Les radiographies étaient recommandées par le médecin orthopédiste en vue d’un contrôle orthopédique ordinaire. Le consentement des parents était recueilli au préalable.

A.3.Protocole

Le protocole entier est expliqué à l’enfant et à ses parents.

Les données anthropométriques du sujet sont recueillies. L’examen d’analyse de la marche est effectué en premier. Le protocole de Davis (Davis & coll. 1991) est utilisé avec le set des marqueurs modifié de Helen Hayes (recommandé par Vicon®).

Analyse Biomécanique des Membres Inférieurs chez l’Enfant Infirme Moteur Cérébral Ayman Assi

Deux marqueurs ont été ajoutés au niveau de la cuisse et au niveau de la jambe : un sur la face postérieure et un sur la face antérieure, au même niveau que le marqueur latéral du segment. Les marqueurs de la cuisse ainsi que ceux de la jambe droite étaient plus élevés que ceux de la cuisse et de la jambe gauche (Figure 43).

Quatre marqueurs définissent ainsi chaque segment : les épines (antérieures et postérieures) pour le bassin, 3 marqueurs sur la cuisse et 1 sur le condyle externe pour le fémur, 3 marqueurs sur la jambe et un marqueur sur la malléole externe pour le tibia (nous supposons que le mouvement entre le tibia et le péroné en distal est négligeable).

Une croix est marquée sur la peau au niveau de l’emplacement de chaque marqueur. Notons qu’une bille de plomb était placée à l’intérieur de chaque marqueur pour faciliter son repérage sur la radiographie.

Figure 43 - Emplacement des marqueurs pour le protocole combiné Stéréoradiographie et Analyse de la Marche

Une première acquisition statique est effectuée. L’essai est labellisé et le Plug in Gait® est lancé pour valider les résultats. Un éloignement des marqueurs les uns par rapport aux autres a été parfois nécessaire. Des photos du sujet sont prises avec son port définitif de marqueurs.

Plusieurs acquisitions de marche sont ensuite effectuées. Les calculs numériques ainsi qu’une validation des résultats sont effectués. Les marqueurs doivent être bien collés sur la peau du sujet et ne doivent pas décoller jusqu’à la fin du protocole d’acquisition.

L’enfant passe ensuite en salle de stéréoradiographie, séparée de la salle d’acquisition de mouvement par une porte. Il s’installe dans la cabine, en position debout, les membres inférieurs légèrement décalés (droit en avant) pour éviter la superposition des genoux en vue de profil. Le bassin doit être bien postionné au milieu des deux montants de la cabine.

La cassette chargée d’un film vierge est posée dans le porte-cassette. Le tube à rayons X est réglé en hauteur, en utilisant le collimateur de lumière, afin de couvrir les membres inférieurs, du bassin (marqueurs des épines iliaques postérieurs éclairés par le faisceau) jusqu’aux pieds. Nous demandons à l’enfant de prendre alors sa position et de ne plus bouger. La radiographie de face est prise. Un personnel du corps médical assiste en ce temps l’enfant pour qu’il évite de bouger.

La cassette est retirée de son support, ramenée en chambre noire, le film est retiré, inséré dans la développeuse et un autre film vierge est posé dans la cassette. La cassette est ensuite réinsérée dans son support dans la cabine de stéréoradiographie. Nous tournons le patient 90 degrés, en se faisant guider par le plateau tournant de la cabine, lentement pour éviter le mouvement du patient. La radiographie de profil est ensuite prise. La cassette est ensuite retirée et le film est développé.

A.4.Traitement des données

a)Essais d’analyse de la marche

Les essais en statique et en dynamique sont traités en utilisant la Workstation® de Vicon®. Le fichier de définition de marqueurs a été modifié en ajoutant les 8 marqueurs supplémentaires sur les faces antérieures et postérieures des cuisses et des jambes (gauche et droite).

b)Radiographies

Les films radiologiques sont ensuite numérisés à l’aide d’un scanner numériseur de radios pour les traiter sous ordinateur. Le logiciel IdefX® (LBM Paris et LIO Montréal) permet le calibrage des deux radios en cliquant les billes de plomb stéréocorrespondantes sur les deux vues. Cette étape de calibrage est ensuite validée par l’utilisateur en vérifiant si les billes de plomb reconstruites en 3D sont correctement rétroprojetées sur les deux vues.

L’étape suivante est l’étape de reconstruction 3D proprement dite qui demande la détection semi- automatique de points et de contours sur le squelette de face et de profil (voir Chapitre II : 1.A.3).

Les marqueurs utilisés dans l’analyse de la marche sont repérés sur la vue de face et de profil et reconstruits en 3D (Figure 44).

Chaque segment osseux possède ainsi au moins trois marqueurs (selon la visibilité des marqueurs sur les radios) permettant l’association d’un repère.

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Figure 44- Recalage des marqueurs réfléchissant de l'infrarouge dans l'environnement stéréoradiographique

c)Combinaison des données

La position des marqueurs de chaque segment osseux est ainsi connue dans l’environnement Vicon® à chaque instant en dynamique et dans la stéréoradiographie (en statique). Un simple changement de repère permet le passage des segments osseux reconstruit en 3D (bassin, fémurs et tibias) dans le repère stéréoradiographique à sa position à l’instant t durant la marche. Le recalage des structures osseuses dans le repère en mouvement, associé à chaque segment corporel au cours de la marche du sujet est ainsi effectué.