Plan de la Plan de la prpréésentationsentation

Vé V é rification rification d d ’un ’ un processus processus de de validation d

validation d ’un ’ un simulateur simulateur de de chirurgie

chirurgie

Pré Pr é senté sent é par Claudia par Claudia Chevrefils Chevrefils

Dans

Dans le cadre dule cadre du courscours MTH6301MTH6301

Plan de la

Plan de la pr pré é sentation sentation

nn

Mise Mise en en contexte contexte du du simulateur simulateur de chirurgie de chirurgie

nn

Probl Problé ématique matique

n

n

Objectifs Objectifs

n

n

Facteurs Facteurs et r et ré éponses ponses étudi é tudié és s

nn

Optimisation Optimisation

nn

Conclusion Conclusion

Mise Mise en en contexte contexte

Simulateur

Simulateur de chirurgie de chirurgie dans dans des cas des cas de scoliose de scoliose

n

n

Qu Qu’ ’ est- est -ce ce que que la la scoliose scoliose? ?

nn DDééformationformation 3D de la colonne3D de la colonne vertévertébralebrale

nn PrincipauxPrincipauxtraitements: corsets, traitements: corsets, chirurgiechirurgie

n

n ChirurgieChirurgie: : ddééformationformation complexecomplexe 3D et instrumentation qui 3D et instrumentation qui implique

implique beaucoup de parambeaucoup de paramèètrestres ⇒⇒ rérésultatssultats variablesvariables

nn

Qu Qu’ ’ est- est -ce ce qu’ qu ’un un simulateur simulateur de chirurgie de chirurgie? ?

n

n ÀÀ partirpartird’d’informationinformationde la de la gégéomoméétrietrieinterne interne (reconstruction 3D de la

(reconstruction 3D de la colonnecolonne vertévertébralebrale) et des ) et des propri

propriééttééss mméécaniquescaniques de la colonnede la colonne et de let de l’’instrumentationinstrumentation, , ilil estestpossible de visualiserpossible de visualiser et mesureret mesurer le le rréésultatsultat d’d’uneune

approche

approchechirurgicalechirurgicale

Exemple

Exemple du du simulateur simulateur

Préopératoire Postopératoire

Probl

Probl é é matique matique

n

n

Dans Dans le but de valider le but de valider les r les ré ésultats sultats des des simulations

simulations nous nous allons allons comparer les r comparer les ré ésultats sultats de de vraies vraies chirurgies chirurgies avec ceux avec ceux obtenus obtenus par par simulations.

simulations.

nn

Nous Nous ne ne connaissons connaissons pas la pas la forme forme de la de la tige tige per per - - op opé ératoire ratoire MAIS MAIS nous nous connaissons connaissons la forme la forme

post post- -op op ératoire é ratoire : on peut : on peut approximer approximer la forme la forme

Problème

Objectifs Objectifs

n

n Le Le rréésultatsultat dd’’uneune chirurgiechirurgie d

d’’instrumentationinstrumentationau dos estau dos est mesur

mesuréé par 4 mesurespar 4 mesures dd’’anglesangles: : angle Cobb

angle Cobb thoraciquethoracique, angle , angle de Cobb

de Cobb lombairelombaire, , cyphose, cyphose, lordose

lordose..

n

n OutilOutil disponibledisponiblepour mesurerpour mesurer cesces angles.angles.

Vérifier si la forme de tige per-opératoire

a un effet significatif sur les résultats de chirurgies simulés

Choix

Choix des variables de des variables de r r é é ponses ponses

n

n

Y1: Cobb Y1: Cobb Thoracique Thoracique = =

nn

Y2: Cobb Y2: Cobb Lombaire Lombaire = =

nn

Y3: Y3: Cyphose Cyphose = =

nn

Y4: Y4: Lordose Lordose = =

( ^{CobbT − CobbT _ Simul} )

( ^{CobbL − CobbL _ Simul} )

(

)

(

)

Facteurs

Facteurs primaires primaires et secondaires et secondaires et et leur leur espace espace de variation de variation

n

n FacteurFacteurprimaireprimaire AA

n

n A: position de A: position de ll’’apexapex au au niveauniveau thoraciquethoraciquepar par rapport

rapport ààla la tigetigeréréelleelle post-post-opopéératoireratoire

n

n PlagePlage de variation: +/de variation: +/--1cm1cm

n

n 2 2 modalitmodalitééss

nn FacteurFacteurprimaireprimaire BB

nn B: position de B: position de ll’’apexapex au niveauau niveau lombairelombairepar rapport par rapport ààla la tigetige rrééelleelle post-post-opopéératoireratoire

n

n PlagePlage de variation: +/de variation: +/--1cm1cm

n

n 2 2 modalitmodalitééss

n

n FacteurFacteursecondairesecondaire nuisiblenuisibleconnuconnuet contrôlableet contrôlable

nn Les types de Les types de courburecourbure: : ililexisteexistedes classifications des classifications pour

pour caractcaractéériserriser les courburesles courburespathologiquespathologiques

n

n Classification de KING: K1, K2, K3, K4, K5Classification de KING: K1, K2, K3, K4, K5

+1cm -1cm Forme de tige post-op

Plan

Plan d d ’ ’ exp exp é é rience rience (1/2) (1/2)

nn

4 variables de 4 variables de r ré éponses ponses

nn

2 2 facteurs facteurs a 2 modalit a 2 modalité és s

nn

5 blocs pour 5 blocs pour facteurs facteurs secondaires secondaires connus connus et et contrôlables

contrôlables

n

n

Blocage Blocage plan complet plan complet 2 2

avec 5 avec 5 r ré ép pé étitions titions puisque

puisque le facteur le facteur secondaire secondaire a 5 modalit a 5 modalité és s. .

nn

Un total de 20 Un total de 20 essais essais

nn

Mod Modè èle le du du plan en blocs plan en blocs

B A

Y = γ

+ β

+ β

+ β

et sachant que j bloc effet

j =

γ

5 0

4 3 2

1+γ +γ +γ +γ = γ

Facteur primaire A

Facteur primaire B

Plan

Plan d d ’ ’ exp exp é é rience rience (2/2) (2/2)

nn

Voici Voici le tableau du le tableau du plan

plan d d ’ ’ exp exp é é rience rience

1 1 5

20

-1 1 5

19

1 -1 5

18

-1 -1 5

17

1 1 4

16

-1 1 4

15

1 -1 4

14

-1 -1 4

13

1 1 3

12

-1 1 3

11

1 -1 3

10

-1 -1 3

9

1 1 2

8

-1 1 2

7

1 -1 2

6

-1 -1 2

5

1 1 1

4

-1 1 1

3

1 -1 1

2

-1 -1 1

1

B A block

essais

R R é é sultats sultats

nn Avec les Avec les rréésultatssultats des essaisdes essais

prpréésentsentééss, , nousnousseronsserons en mesureen mesure de de ddééterminerterminer sisila formela formede la de la tigetige prprééopopéératoireratoire a un a un effeteffet sursurles les rréésultatssultats de la chirurgiede la chirurgie

nn On On veutveut minimiserminimiser les rles rééponsesponses puisqu

puisqu’’ididééalementalement on veuton veut queque la la diffdifféérencerence entreentre les rles résultatsésultats rrééelsels et et simulsimulééss soitsoitle plus faiblele plus faible

possible.

possible.

La forme de la tige a un effet sur les variables

de réponses

Non

On peut donc effectuer nos tests de validation du simulateur tel que prévu

Oui

On doit passer a l’étape d’optimisation et de contrôle

afin de contrôler la réponse à un niveau désiré Ainsi on pourra déterminer

jusqu’a combien de de mm on pourra faire varier la forme de la tige afin d’avoir des résultats de chirurgie simulé similaire au résultats réels

Conclusion Conclusion

Plan

Study Act

Do

Déterminer le plan d’expérience factoriel complet avec blocs

Effectuer les simulations afin de calculer les 4 réponses étudiés

Évaluer si oui ou non une divergence de +/- 1cm entre la tige réelle et celle estimée a un effet sur les résultats de la chirurgie

simulée Si le système nous indique qu’il est très sensible à la forme de la tige initiale, la technique de validation du simulateur devra être modifiée