Modélisation 2D/ 3D des surfaces corporelles brûlées

Les méthodes cliniques exigent une représentation des brûlures en 3D sur des schémas en 2D (Wachtel et al., 2000). C’est pourquoi cette évaluation n’est pas objective et présente des variabilités intra-inter observateur non négligeables. De nombreux auteurs se sont donc tournés vers le développement de méthodes numériques pour estimer le %TBSA. Les premiers programmes d’évaluation de la taille des brûlures (Tableau 2.1) étaient principalement une représentation numérique du schéma de Lund & Browder avec l’ajout de fonctions supplémentaires. Cependant, ces méthodes restent toujours une représentation en 2D des brûlures et souffrent donc des mêmes problèmes mentionnés précédemment.

Afin de pallier cette problématique, certains auteurs se sont tournés vers le développement de programme de modélisation 3D des brûlures (Tableau 2.2). Ces logiciels sélectionnent un modèle déformable (non paramétrique) provenant d’une base de données plus ou moins exhaustive suivant les données inscrites par l’utilisateur. La surface globale du modèle 3D est ensuite adaptée de manière à correspondre à l’approximation de la BSA du patient (Figure 2.1).

« BurnCase 3D » et « BAI » sont les seuls de nos jours à offrir une solution adéquate pour l’évaluation du %TBSA. Cependant, les modèles 3D sont issus d’une approximation de la BSA du patient basée sur les formules anthropométriques vues précédemment (1.2). Le fait que des modèles prédéfinis soient seulement adaptés au poids et à la taille du patient implique un décalage inconnu entre la BSA du patient réelle et la BSA du modèle 3D qui n’a pas été évalué par « BurnCase 3D » et « BAI » (Johannes Dirnberger, Michael, Robert, Herbert, & Peter, 2012). Seule une mesure du décalage de la géométrie 3D peut être évaluée en comparant les modèles obtenus à des scans 3D. Ces logiciels n’ont pas pris en compte la corrélation existante

entre les différentes parties du corps tel qu’on peut le représenter schématiquement sur la Figure 2.1.

Figure 2.1 Problématique des logiciels de modélisation 3D actuels

Tableau 2.1 Présentation des méthodes numériques du schéma de Lund & Browder

Morphologie réelle Sélection modèle femme dans la base de données Expansion globale de la BSA Modèle 3D final

Auteurs SAGE II, _{Neuwalder et al., (2002).}

CFU/HD, Richard, Jones, et Parshley, (2015). BurnCalculator, Berry, Goodwin, Misra, et Dunn, (2006). Avantages

Calcul le TBSA automatiquement. Informations sur le type de profondeur de brûlure et recommandation d’infusion en fluide. Meilleure évaluation du TBSA que les méthodes cliniques « papier/crayon ».

Réduis la surestimation et améliore la répétabilité.

Schéma plus précis. Décomposé en 401 régions

corporelles. -

Fonction d’amputation et sites donneurs.

Inconvénients Erreur d’estimations. Transposition de brûlures représentées en 3D sur un schéma _{en 2D.}

Validation clinique?

Oui. Testé par 5 infirmières, 3 médecins, une diététicienne et 1 physiothérapeute.

Non. Oui. Basé sur l’étude de 60 dossiers médicaux

Précision? Inconnue. Inconnue.

25% des cas surestiment la taille des brûlures et 15% des cas sous-estiment la taille des brûlures.

Or les caractéristiques typiques du corps ainsi que les différences de morphologies constituent une différence notable dans l’évaluation de la superficie brûlée. Les modèles 3D sont toujours une approximation de la constitution réelle du patient.

De nombreux efforts ont été réalisés pour capturer la réelle constitution d’un sujet avec une Kinect (Popescu & Lungu, 2014; Sheng et al., 2014) qui est un capteur à lumière blanche structurée. Malgré des modèles 3D personnalisés, de nombreuses erreurs et artefacts dus à la faible résolution de la Kinect ont été observés avec la nécessité d’effectuer des post-traitements (Tableau 2.3).

Tableau 2.2 Synthèse des différentes méthodes de modélisation 3D des brûlures

Auteurs EPRI 3D Burn Vision. Neuwalder et al., (2002).

BurnCase3D. Giretzlehner, Dirnberger, Luckender, Haller, et Rodemund, (2004).

BAI. Prieto et al., (2011).

Avantages

Évalue régions brûlées, greffes et sites donneurs potentiels sur un modèle 3D. Semble améliorer la répétabilité et réduire la surestimation du TBSA

Modèle 3D. Interface intuitive. Calcul du TBSA. Calcul des fluides requis. Documentation des antécédents. Détails et blessures du patient. Intégration de photos dans une base de données.

Patient normal, en surpoids ou obèse parmi une base de données de 8 modèles. Sélection de la profondeur suivant un jeu de couleur. Calcul du TBSA. Inconvénients

Ne génère qu’un seul modèle représenté en maillage et non en surface lisse.

Patients obèses provoquent des artefacts.

Modélisation du modèle basé sur les formules anthropométriques.

Sous et surestimations du %TBSA. Modèle non adapté à la morphologie des patients. Non personnalisable à leurs mensurations. Ne prends pas en compte les corrélations entre les différentes parties du corps humain et des différentes morphologies Validation clinique? Testé auprès de 5 infirmières, 3 médecins, 1 diététicienne et 1 physiothérapeute.

Oui. Sur des brûlures de

20% et plus. Oui. 80 patients âgés de 9 mois à 82 ans.

Précision?

Très faible. Modèle 3D peu précis. Présente des erreurs d’estimations égales aux méthodes cliniques.

Inconnu. Erreurs de surestimations et de variabilité plutôt faibles.

Inconnue. Différence significative entre « BAI » et les méthodes cliniques.

De plus, ces méthodes présentent un temps d’acquisition élevé (>15 min), une impossibilité de déplacer le sujet durant la procédure d’acquisition et une absence d’interface pour l’évaluation

de la TBSA. Ces méthodes sont donc peu adaptées aux besoins cliniques nécessitant une évaluation rapide et précise du %TBSA.

Tableau 2.3 Synthèse des systèmes d’acquisition Kinect pour la modélisation 3D des brûlures

Référence BurnCalc. Sheng et al., (2014). Popescu et Lungu, (2014) Méthode Système : Kinect Reconstruction : algorithme « marching cubes »

Acquisition : distance de 50cm

Avantages Scan 3D d’un sujet. Modèle personnalisable au sujet.

Inconvénients

Temps total : 15 min à 23min.

Hypothèse : patient immobile donc impossible pour des patients ambulants ou en soins critiques.

Modèles : peuvent être incomplets ou impossible à scanner. Erronés pour une distance de 0,5m à 1m. L'erreur augmente proportionnellement avec la distance.

Kinect : déplacement lent sans saccade. Faible résolution. Sensible à la réflexion de lumière.

Post-traitements manuels indispensables.

Pas d’interface graphique pour l’évaluation du TBSA.

Validation clinique?

Non. Validation sur 17 sujets simulant des brûlures par un chirurgien. Comparaison du TBSA obtenue par la règle des neuf et la surface palmaire versus BurnCalc versus la formule anthropométrique de Yu, Lo et al. (2003).

Non. Testé pour trois tailles de brûlures simulées sur des objets planaires de superficie connue.

Précision?

Meilleure évaluation que les méthodes cliniques. Résultats presque proches de la formule de Yu, Lo et al. (2003).

Erreurs d’estimation de la TBSA de 10%.

Pour un nuage de points d’un objet échantillon non normalisé on obtient une erreur moyenne de 48,7% (cas de l’étude de gauche, BurnCalc). En utilisant un filtre de moyenne, on a une erreur moyenne de