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【2h】

Développement d'un processus coopératif de traitement d'images ultrasonores pour le référencement géométrique de structures osseuses en chirurgie orthopédique

机译：开发一种协同超声图像处理方法，用于骨科手术中骨结构的几何参考

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La radiologie est actuellement la modalité d'imagerie la plus utilisée en chirurgie orthopédique, que ce soit en planification opératoire, en contrôle per-opératoire ou pour le suivi du patient. Un de ses inconvénients est de ne pas permettre un référencement géométrique des objets représentés. Il est donc impossible tout au long du processus chirurgical orthopédique, de mesurer précisément les modifications de géométrie des structures osseuses. En salle d'opération les instruments chirurgicaux sont référencés spatialement et permettent par palpations de points de référence une identification géométrique des structures osseuses. Ceci est limité au contexte chirurgical car ces palpations requièrent des incisions. Dans cette thèse, nous proposons d'introduire en chirurgie orthopédique une nouvelle approche fondée sur l'utilisation d'un capteur d'images ultrasonores dont le positionnement spatial est connu. Nous présentons une méthode d'analyse d'images ultrasonores qui aboutit à la détection des points de référence dans un contexte non chirurgical. Cet apport est fondamental car il introduit une continuité dans le contrôle précis de la géométrie des structures osseuses tout au long du processus chirurgical orthopédique de la planification opératoire jusqu'au suivi du patient. Pour déterminer la position des points de référence sur les images ultrasonores osseuses nous sommes passés par une étape intermédiaire consistant en la détection de l'interface osseuse par des approches fondées sur des modèles de contours. Devant la difficulté du problème lié à la très faible qualité des images ultrasonores osseuses, nous nous sommes orientés vers une approche coopérative innovante. Dès que la sonde est positionnée sur le patient, le système affiche en temps réel le contour détecté et le clinicien peut, par un mouvement continu de la sonde, faire converger le système vers une solution optimale au regard de son expertise et des propriétés images. La validation de nos algorithmes s'est tout d'abord effectuée en mode non coopératif sur une base de données contenant 651 images ultrasonores. Le meilleur algorithme fondé sur la recherche d'un chemin optimal parmi un ensemble de points de contours candidats a été validé en mode coopératif sur un prototype appelé PhysioPilot dédié à la mesure de paramètres physiologiques dans un contexte non chirurgical
机译：放射学是目前骨科手术中使用最广泛的成像方式，无论是在手术计划，术中控制还是在患者监测中。其缺点之一是它不允许对所表示的对象进行几何参考。因此，在整形外科手术过程中不可能精确地测量骨骼结构的几何形状变化。在手术室中，对手术器械进行空间定位，并通过触诊参考点来对骨结构进行几何识别。这仅限于手术环境，因为这些触诊需要切口。在本文中，我们建议将一种基于已知空间定位的超声图像传感器的使用方法引入整形外科。我们介绍了一种分析超声图像的方法，该方法可在非手术环境中检测参考点。这一贡献至关重要，因为它在整形外科手术过程（从手术计划到患者监测）中将连续性引入了对骨骼结构几何形状的精确控制。为了确定参考点在骨骼超声图像上的位置，我们经历了一个中间步骤，该步骤包括通过基于轮廓模型的方法检测骨骼界面。面对与骨骼超声图像质量非常低有关的问题的困难，我们转向了一种创新的协作方法。一旦将探头放置在患者身上，系统就会实时显示检测到的轮廓，并且临床医生可以通过连续移动探头，使系统在其专业知识和图像特性方面朝着最佳解决方案收敛。我们算法的验证首先是在非合作模式下对包含651张超声图像的数据库进行的。已经在名为PhysioPilot的原型上以协作模式验证了基于在一组候选轮廓点之间寻找最佳路径的最佳算法，该原型专门用于非手术环境下的生理参数测量。

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