Résultats quantitatifs

Dans cette section, les mesures de DICE seront présentées afin de mesurer le chevauchement entre trois différentes structures, tel que décrit dans la section 6.1.1. Nous débutons par le che- vauchement entre la topographie de surface du patient test et les images RM complétées suite au recalage inter-patient à partir du modèle générique.

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

Les valeurs de la mesure DICE entre la surface du tronc du patient test et les images RM du modèle générique suite au recalage inter-patient sont présentées dans la figure 6.9. Les moyennes des valeurs sont 0.898± 0.013, 0.909 ± 0.022, et 0.975 ± 0.012 pour le recalage rigide, articulé simple, et proposé, respectivement. Ces résultats montrent une amélioration dans le chevauchement lorsque la méthode proposée est utilisée comparativement au recalage qui utilise le modèle articulé simple (sans une composante non-rigide) et au recalage rigide (p < 0.01). Par contre, il y a un plus petit écart entre les résultats du recalage rigide et du recalage obtenu avec le modèle articulé simple (p < 0.05).

Nous avons ensuite comparé ces valeurs DICE avec celles du recalage intra-patient qui ont été présentées dans le chapitre précédent, et ceci pour le patient 3. Les valeurs obtenues avec le re- calage rigide et le recalage avec le modèle articulé simple sont curieusement plus élevées dans le cas du recalage inter-patient comparativement au recalage intra-patient (p < 0.05). Dans le cas du recalage proposé, aucune différence significative n’est perçue entre le recalage intra-patient et inter-

Figure 6.9 Résultats de la mesure DICE entre la surface du tronc du patient test et les images RM du modèle générique suite au recalage inter-patient pour deux patients ayant des angles de Cobb similaires. Les résultats obtenus avec la méthode proposée (bleu) sont comparés avec le recalage rigide (rouge) et le recalage avec le modèle articulé simple (vert).

patient. Puisque les images RM du modèle générique ne contiennent pas les tissus spécifiques du patient test, nous anticipions une diminution dans les valeurs DICE comparativement au recalage intra-patient. Par conséquent, les résultats obtenus ici remettent en question la pertinence de l’usage de la mesure DICE pour vérifier la méthode de recalage proposée. Ces résultats s’expliquent de la façon suivante : le modèle articulé permet d’avoir une meilleure orientation de la tranche d’image RM, ceci comparativement au recalage rigide. Par contre, la justesse de l’orientation de la tranche d’image RM n’est pas validée avec la mesure DICE. L’image RM a une plus petite aire que l’image TP. Par conséquent, l’image RM sera complètement contenue ou bien presque complètement conte- nue dans l’image TP. Donc, la mesure DICE donnera les mêmes valeurs, ou bien des valeurs très semblables. Toute erreur d’orientation semble être compensée par la déformation non-rigide lors de l’application de la méthode proposée. Dans ce cas, la mesure de chevauchement entre les structures en particulier (tel que le gras ou les muscles) sera un meilleur indice de la précision du recalage. Ces résultats seront présentés dans la section 6.3.3.

6.3.2 DICE 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

Étant donné que nous possédons les images RM recalées propres au patient test en position debout (c’est-à-dire suite au recalage intra-patient), nous avons comparé ces images avec celles du modèle complété suite au recalage inter-patient. Cette comparaison directe entre les images RM qu’on désire avoir et celles qu’on a obtenues est jugée plus pertinente que la comparaison présentée dans la section précédente. Les valeurs DICE obtenues sont présentées dans la figure 6.10.

Les moyennes des valeurs obtenues en effectuant un recalage rigide, recalage articulé simple, et recalage proposé sont 0.771±0.055, 0.772±0.055, et 0.813±0.0833, respectivement. Les valeurs DICE sont significativement inférieures aux valeurs obtenues en comparant les images TP et RM. Ceci s’explique par le fait que le modèle articulé ne projette pas les images RM au même endroit pour les deux recalages. Cependant, il serait important de mentionner qu’une valeur DICE plus élevée que 0.7 est considérée adéquate. En examinant les valeurs individuelles de chaque tranche, nous constatons que la qualité des résultats diminue fortement à partir de la tranche 23, et devient inférieure à 0.7 à partir de la tranche 28. Ces tranches sont situées au niveau des épaules. Donc, la différence entre les contours des images RM est due aux différences au niveau de la gibbosité, ainsi qu’à la variabilité au niveau de la segmentation des bras ; cette segmentation étant préalable au recalage. Nous remarquons la différence entre les images RM du modèle générique et ceux du patient test en examinant les résultats du recalage rigide entre ces images. Cette différence devient plus évidente pour les tranches plus élevées du patient puisque les valeurs DICE du recalage rigide diminuent pour ces tranches. Ceci explique en partie le déclin dans la qualité du modèle recalé pour ces tranches.

Figure 6.10 Résultats de l’indice DICE comparant les images RM du modèle générique suite au recalage inter-patient à celles du patient test suite au recalage intra-patient lorsque le modèle gé- nérique et le patient test ont des angles de Cobb similaires. Les résultats obtenus avec la méthode proposée (bleu) sont comparés avec le recalage rigide (rouge) et le recalage avec le modèle articulé simple (vert).

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

Puisque le simulateur modélisera les déformations subites au gras et aux muscles, la présente section se consacre à la validation du recalage au niveau de la modélisation des tissus. Nous avons choisi de valider le recalage du gras seulement, puisque nous croyons que les valeurs seront si- milaires et la segmentation de ces tissus nécessite beaucoup de temps (environ 10 minutes par tranche) et une connaissance de l’anatomie. Tout d’abord, nous avons segmenté manuellement le gras à partir de chaque tranche des images RM du patient test ainsi que du modèle générique suite au recalage inter-patient. Ensuite, pour chaque tranche, le chevauchement entre le gras des images RM du patient test ainsi que du modèle générique suite au recalage inter-patient a été mesuré à l’aide de l’indice DICE.

La figure 6.11 présente les valeurs DICE pour le gras. Les valeurs résultantes sont considéra- blement inférieures aux valeurs présentées dans la section précédente pour plusieurs raisons : pre- mièrement, les valeurs DICE sont sensibles au ratio entre la circonférence et l’aire de la structure à évaluer. Toute structure contenue dans le tronc a un ratio plus élevé que celui du tronc complet. Un ratio plus élevé se traduit en une diminution de la valeur DICE. Par exemple, nous constatons que les valeurs DICE diminuent pour les tranches plus élevées du tronc. La figure 6.12(a) montre une tranche située à un niveau bas du tronc et 6.12(b) montre une tranche située à un niveau plus élevé du tronc. La tranche au niveau plus bas a une plus grande épaisseur de gras, et par conséquent un plus petit ratio entre la circonférence et l’aire de la région contenant le gras. On peut donc s’attendre à une valeur DICE moins élevée.

Deuxièmement, contrairement au cas du tronc complet, ces structures n’ont pas été explicite- ment modélisées durant le recalage. Ces raisons, en plus du fait que le modèle articulé ne projette pas les images RM au même endroit pour les deux recalages, entrainent un chevauchement très bas. En effet, une translation de la tranche de quelques millimètres par rapport à l’autre tranche a pour conséquence une diminution significative de la valeur DICE. Pour illustrer ce phénomène, nous avons utilisé la tranche 13 (figure 6.12(b)), qui a une valeur DICE de 0.025. Nous tentons d’expli- quer cette valeur basse. Nous avons effectué une translation de 5mm à cette tranche, et nous avons ensuite calculé la valeur DICE entre la tranche initiale et la tranche translatée. En tenant compte du fait qu’une erreur dans la translation allant jusqu’à 5mm est considérée acceptable en clinique, la valeur DICE obtenue suite à la translation est de 0.046. Cette même analyse a été effectuée pour la tranche 1 (qui a une plus grande épaisseur de gras), et une valeur DICE plus élevée (0.207) est obtenue.

Figure 6.11 Mesure DICE comparant les régions de tissu adipeux entre les images RM du modèle générique suite au recalage inter-patient et les images RMs du patient test obtenues suite au recalage intra-patient. Les deux patients ont le même type de courbure et des angles de Cobb similaires.

(a)Tranche 1 recalée (b)Tranche 13 originale