HYPOTHÈSES ET OBJECTIFS DE RECHERCHE
À la vue de la littérature, il apparaît qu’aucune méthode actuelle, que ce soit les méthodes cliniques ou les outils de modélisation 2D/3D des brûlures, ne s’avèrent suffisamment adaptées à l’évaluation du pourcentage de TBSA. Ces méthodes ne sont pas assez précises et leurs évaluations ne restent qu’approximatives. De plus, elles ne répondent pas aux besoins de personnalisation des morphologies particulières des patients en surpoids, obèses et enfants et induisent une variabilité entre les observateurs qui est importante.
L’hypothèse fondamentale de ce projet est que la superficie corporelle locale, qui est induite par la morphologie du patient, peut différer de l’approximation de la BSA et ainsi affecter l’évaluation du %TBSA. Une deuxième hypothèse tout aussi importante est que l’utilisation d’un logiciel open source comme MH permettrait d’offrir une modélisation paramétrique à partir de mesures anthropométriques suffisantes pour une estimation précise de %TBSA.
L’objectif principal du présent projet de doctorat consiste en la conception et la validation de méthodes numériques permettant l’évaluation quantifiée de la taille des superficies corporelles brûlées à partir de modélisation 3D du corps entier obtenue à partir d’un nombre limité de mesures anthropométriques.
Les objectifs spécifiques de la thèse sont les suivants :
Objectif 1 :
Évaluer la précision de la modélisation 3D du logiciel MH à partir d’un nombre limité de mesures anthropométriques pour une BSA précise.
Objectif 2 :
Réaliser une première interface de rendue 3D sur ordinateur pour l’estimation visuelle des surfaces corporelles brûlées sur un modèle 3D.
Objectif 3 :
Procéder à une première validation de la précision d’une modélisation 3D à partir de 21 mesures anthropométriques sur 4 mannequins commerciaux (1 enfant, 2 femmes et 1 homme).
Objectif 4 :
Quantifier l’impact de la morphologie dans l’évaluation précise du pourcentage de TBSA.
Objectif 5 :
Valider l’évaluation de TBSA avec l’interface de rendue 3D sur ordinateur par rapport à l’évaluation de TBSA avec la méthode clinique du schéma de Lund & Browder.
Objectif 6 :
Générer un large échantillon stratifié aléatoire et représentatif de la population du Canada.
Objectif 7 :
À partir de cet échantillon, déterminer quelles sont les mesures anthropométriques les plus influentes en fonction de la variabilité des morphologies humaines et en proposer des sous- ensembles restreints.
Objectif 8 :
Valider la précision de la modélisation 3D à partir d’un nombre de mesures anthropométriques limité sur des sujets saints. Les modèles 3D doivent être suffisamment précis à la fois au niveau de la BSA et de la morphologie.
De plus, ce projet s’inscrivant dans un contexte particulier d’urgence, la démarche de conception doit constamment prendre en compte des exigences cliniques qui seront satisfaites par chacun des objectifs spécifiques :
Exigence 01. Le nombre de mesures anthropométriques doit être inférieur ou égal à six. Cette valeur a été déterminée suite à une discussion interne avec une équipe d’experts (chirurgien plasticien, chirurgiens traumatologues, urgentologues, ergothérapeutes/ physiothérapeutes et infirmières).
Exigence 02. La précision de l’estimation du TBSA avec l’approche proposée dans le présent projet de recherche doit être supérieure à la précision de l’estimation du TBSA par les méthodes conventionnelles utilisées par les cliniciens.
Exigence 03. La variabilité entre les observateurs avec l’approche proposée doit être inférieure à la variabilité observée chez les cliniciens.
Exigence 04. L’approche proposée doit se situer dans la marge d’erreur clinique qui est comprise entre 5% et 10% (%TBSA), 15% étant la marge d’erreur obtenue par les chirurgiens les plus expérimentés. Cette valeur a été déterminée suite à une discussion interne avec une équipe d’experts (chirurgien plasticien, chirurgiens traumatologues, urgentologues, ergothérapeutes/ physiothérapeutes et infirmières).
Exigence 05. L’approche proposée doit être simple d’utilisation pour une utilisation en milieu clinique et répondre à la demande de cliniciens experts.
Exigence 06. La complexité fonctionnelle et le temps de calcul de l’approche proposée doivent être acceptables pour une utilisation en milieu clinique (≤ 15 min). Cette valeur a été déterminée suite à une discussion interne avec une équipe d’experts
(chirurgien plasticien, chirurgiens traumatologues, urgentologues, ergothérapeutes/ physiothérapeutes et infirmières).
Les travaux réalisés pour répondre au 1er objectif spécifique sont décrits au CHAPITRE 4, et
introduisent des résultats préliminaires afin de mettre en place le contexte du projet et sa possible pertinence clinique. Les résultats obtenus on fait l’objet d’une publication d’un article scientifique dans la revue « International Journal of Human Factors Modelling and Simulation » (2017) ainsi qu’une présentation orale au congrès « 4th International Digital Human Modeling » (Montréal, 2016). Les travaux reportés au CHAPITRE 5 permettent de répondre aux objectifs spécifiques 2 à 5 et on fait l’objet d’une publication d’un article scientifique dans la revue « Journal of Burn Care & Research » (2017) ainsi qu’une présentation poster au congrès « Canadian Special Interest Group of the 49th American Burn Association Annual Meeting » (Boston, 2017) et une présentation orale au congrès « 4th annual Canadian Burn Symposium » (Winnipeg, 2017). Les résultats obtenus ont permis de démontrer l’importance de la morphologie dans l’estimation du %TBSA et introduisent des résultats de validation justifiant la pertinence clinique du projet. Les travaux ayant permis d’atteindre les objectifs spécifiques 6 à 8 ont fait l’objet d’une soumission d’article scientifique dans la revue « IEEE – Transactions on Biomedical Engineering » (2018) et sont décrits au CHAPITRE 6. C’est toute la conception de modélisation 3D à partir de mesures anthropométriques, en passant par des méthodes de modélisation prédictive, qui y sont présentées. Enfin, le CHAPITRE 7 présente une discussion de l’ensemble de ces résultats ainsi que les limitations et les retombées du projet pour d’autres domaines d’application.