Méthodologie

La génération du modèle complet consiste en plusieurs étapes qui sont décrites par le schéma dans la figure 6.1. Les images RM, RX et TP des trois patients utilisés dans le chapitre précé- dent pour le recalage intra-patient sont utilisées dans ce chapitre. L’information sur les patients est présentée dans le tableau 6.1 ci-dessous (les valeurs indiquées sont obtenues lors de la dernière acquisition d’images qui a eu lieu avant la chirurgie) :

Tableau 6.1 Information sur les patients.

Patient Angle de Classification type de Hauteur Poids IMC Classification

- Cobb Lenke courbure (cm) (Kg) - IMC

01 50 1A Thoracique droite 153.4 48.8 20.7 Normal

02 57 5C Thoraco-lombaire 146.1 41.7 19.5 Normal

- gauche

03 49 1A Thoracique droite 160.5 46.2 17.9 Maigreur

- (dénutrition)

Dans ce tableau, l’indice de masse corporelle est calculé comme suit :

IMC = poids(kg)

(hauteur(m))2. (6.1)

Tout d’abord, un patient est sélectionné pour représenter le modèle générique (Étape 1 de la figure 6.1). Nous avons choisi le patient 1 pour représenter le modèle générique. Un patient test, ayant idéalement un type de courbure et un IMC similaires au patient qui sert de modèle générique, sert de nouveau patient. Le modèle générique est construit avec la même méthode décrite dans le chapitre précédent (Étapes 2 et 3 de la figure 6.1). Étant donné le nombre limité de patients dont

nous disposons, nous n’avons que des cas qui diffèrent soit dans leur courbure soit dans leur IMC. Nous avons donc effectué une évaluation de 2 cas de recalage inter-patient. Le recalage entre les patients 1 et 2 nous donne un indice sur l’effet d’une différence de courbure entre le patient et le modèle générique sur la qualité du recalage. Le recalage entre les patients 1 et 3 nous donne un indice sur l’effet d’une différence d’IMC entre le patient et le modèle générique sur la qualité du recalage.

La méthode de recalage inter-patient utilise les mêmes concepts qui ont été élaborés pour le re- calage intra-patient. Cette fois-ci par contre, l’image RM à recaler provient d’un modèle générique au lieu de provenir du même patient. Dans un premier temps, les données TP et les données RX du patient test sont recalées en utilisant la fonction spline plaque-mince à l’aide des marqueurs pla- cés sur la surface externe de ce patient. Ceci nous permet d’obtenir un modèle personnalisé partiel contenant les structures osseuses et la surface externe du tronc. Cette étape est effectuée de la même façon que dans le chapitre précédent (Étape 4a de la figure 6.1). Ces résultats ont été présentés dans le chapitre précédent pour les trois patients utilisés dans notre étude. Ensuite, le modèle articulé est obtenu, celui-ci modélisant la transformation T<sub>v−IRMmod `ele−RXpatient</sub> entre la colonne vertébrale extraite à partir de l’image RM non-recalée du modèle générique, IRMmod `ele, celle-ci étant en po-

sition couchée, et la colonne vertébrale extraite à partir de la radiographie du modèle personnalisé du patient test RXpatient, celle-ci étant en position debout (Étape 4b de la figure 6.1). La transfor-

mation T_{v−IRMmod `ele−RXpatient} est calculée pour chaque vertèbre v en concaténant la transformation de la vertèbre obtenue à partir de l’image RM du modèle générique et la transformation de la vertèbre obtenue à partir de l’image RX du patient test :

Tv−IRMmod `ele−RXpatient = T0,v−RXpatient◦ T

−1

0,v−IRMmod `ele. (6.2)

La première transformation, T_0,v−1_−IRM

mod `ele, sert à ramener la vertèbre v obtenue à partir de

l’image RM du modèle générique jusqu’à l’origine. La deuxième transformation, T0,v−RXpatient, sert

à ramener cette même vertèbre dans l’espace de la reconstruction radiographique du patient test. Chaque tranche de IRMmod `ele est donc transformée avec TIRM, une transformation qui incor-

pore une composante du modèle articulé avec une composante non-rigide contrainte. La compo- sante du modèle articulé est définie par Tvs−IRM−os, où vs désigne la vertèbre la plus proche de

la tranche dans l’axe des z. La composante non-rigide est incorporée au recalage avec la fonction TIRM−tissusmod `ele− `a−patient. Cette fonction consiste en une spline plaque-mince pondérée pareille à celle

utilisée dans le chapitre précédent. Cette fois-ci par contre, les distances utilisées pour la pondé- ration de la transformation sont entre le point de l’image RM du modèle générique à recaler et la surface du tronc du patient test, et entre le point de l’image RM du modèle générique à recaler et la vertèbre la plus proche du patient test. Le résultat de cette série de transformations est une image RM qui complète le modèle du patient test.

6.1.1 Vérification

Afin de vérifier la qualité de l’incorporation des images RMs du modèle générique par recalage inter-patient, le patient 1 dans la table 6.1 est utilisé en tant que modèle générique, et chacun des patients 2 et 3 est utilisé en tant que patient test. Ceci nous permet de comparer les images RM du modèle générique suite au recalage inter-patient avec les images RM du patient test suite au recalage intra-patient. Les patients 1 et 2 ont la même classification IMC mais ont un type de courbure différent. Donc le recalage entre ces 2 patients nous permet de voir l’effet d’une différence de type de courbure sur la qualité du recalage. Les patients 1 et 3 ont le même type de courbure mais une classification IMC différente. Donc le recalage entre ces 2 patients nous permet de voir l’effet d’une différence d’IMC sur la qualité du recalage. La mesure DICE sera utilisée afin d’évaluer le niveau de chevauchement entre les structures suivantes :

– la surface du tronc du patient test et les images RM adaptées du modèle générique suite au recalage inter-patient

– les images RM du modèle générique suite au recalage inter-patient et les images RM du patient test obtenues suite au recalage intra-patient

– les régions de tissu adipeux entre les images RM du modèle générique suite au recalage inter-patient et les images RM du patient test obtenues suite au recalage intra-patient

Pour la première validation, les valeurs obtenues avec la méthode proposée sont comparées au recalage rigide et au recalage avec le modèle articulé sans déformation non-rigide, tel qu’effectué dans le chapitre précédent pour le recalage intra-patient. La dernière analyse sert à vérifier jusqu’à quel point les images RM du modèle générique, suite au recalage inter-patient, pourront remplacer les images RM du patient test. Pour le modèle géométrique du tronc à incorporer dans le simulateur, nous avons seulement besoin d’une représentation des contours du gras et des muscles. Donc, la mesure de chevauchement du gras et les muscles est jugée suffisante. Nous allons illustrer les résultats du recalage avec les contours du gras.