Brevet FR2693096A1 — publié le 19940107

"Procédé de modélisation de la morphologie crânienne et faciale à partir d'une radiographie latérale du crâne"#. La présente invention concerne un procédé de modélisation de la morphologie crânienne et faciale à partir de mesures établies sur des radiographies de profil de l'extrémité céphalique. On détermine des points osseux et on trace des lignes d'analyse (céphalométrie). De manière générale, l'étude de la morphologie crânienne et faciale présente de plus en plus d'intéret tant en médecine qu'en anthropométrie et anthropologie. En médecine, il s'agit surtout de malocclusions dentaires ou problèmes orthodontiques" rencontrés chez les enfants. Dans le domaine de l'anthropologie, il s'agit d'étudier la morphologie crânienne et faciale de l'homme et ses variantes. Différentes théories ont été établies pour définir des standards ou normes céphalométriques. Une analyse plus récente (Professeur Delaire) a consisté à comparer des droites, tracées à partir de points osseux, à des droites d'un profil idéal. Or, une telle conception consistant à comparer toutes les mesures réelles (points et angles) à un seul modèle idéal repose sur des considérations faussées à la base puisque ce crâne idéal, point de convergence de toutes les formes n'est utilisable ni en médecine, ni en anthropométrie, chaque crâne possédant une évolution propre. Grâce au procédé, les malocclusions dentaires chez l'enfant, peuvent être évaluées tout en tenant compte des caractéristiques propres au crâne, différentes de celles d'un crâne idéal défini d'après une moyenne statistique.La théorie de Deshayes consiste à identifier les caractéristiques architecturales du crâne, non pas en se référant à une norme statistique, mais en reconnaissant les paramètres (alignements de droites, angulations, proportions de segments) qui possèdent entre eux des relations. Il existe en effet deux modèles architecturaux de croissance, en flexion ou en extension ; au sein de chaque modèle, les équilibres peuvent être variables mais sont toujours engagés dans une même dynamique évolutive. Deshayes propose un nouveau procédé pour sortir des normes ou standards servant habituellement à comparer les mesures. L'objectif est de connaître la valeur qualitative des mesures afin de les classer dans leur modèle évolutif. La présente invention consiste, à partir d'une analyse biométrique appliquée sur une radiographie latérale du crâne, en une construction géométrique spécifique à chaque crâne examiné. La présente invention a pour but de créer un procédé de modélisation de la morphologie crânienne et faciale permettant de déterminer de manière objective les tendances d'évolution des points osseux d'un crâne, sans avoir à se référer à un crâne idéal, en apportant des éléments nouveaux au tracé déjà connu de l'analyse architecturale de Jean Delaire. A cet effet, l'invention consiste à partir d'une analyse biométrique appliquée sur une radiographie latérale du crâne, en une construction géométrique spécifique à chaque crâne examiné. Sur la radiographie on repère des points osseux ; on détermine les paramètres de l'analyse c'est-à-dire les discriminants des modèles de croissance ; on effectue l'analyse géométrique, on trace des droites et on mesure des angles et des segments. Au total, on formalise une structure géométrique qui rend compte des phénomènes qui rentrent dans la même trajectoire de croissance. La modélisation ainsi décrite peut être effectuée automatiquement par un système informatisé. Les points sont repérés par l'opérateur sur une table à digitaliser mais sont mémorisés et la suite de l'analyse se fait automatiquement. L'installation comporte de préférence une table traçante à plusieurs couleurs pour tracer les droites et afficher les résultats de l'analyse. Selon une autre variante de l'invention, l'installation pour la mise en oeuvre du procédé de modélisation se compose d'un serveur central, assurant le traitement automatique des informations fournies par télétransmission, à partir de terminaux locaux, situés aux emplacements de saisie des données. Le serveur central peut transmettre en retour vers les terminaux-les résultats de l'analyse. Les données ainsi collectées peuvent également être utilisées à des fins statistiques (banque de données). Le procédé biométrique de modélisation, selon l'invention, permet de déceler les variations individuelles de la morphologie crânienne et faciale et de dépister chez les jeunes enfants un déséquilibre en évolution qui aboutirait à des malpositions dentaires, ou encore d'évaluer la correction des malocclusions existantes et d'en suivre l'évolution par modélisation répétée. La présente invention sera décrite de manière détaillée à l'aide des dessins annexés - la figure 1 montre un profil crânien avec report des points osseux repérés par l'opérateur, - les figures 2a et 2b montrent le tracé des droites crâniennes dans le cas d'un modèle en flexion, - les figures 3a et 3b montrent le tracé des droites crâniennes dans le cas d'un modèle en extension, - la figure 4 montre le tracé des droites de l'analyse faciale. L'analyse géométrique se déroule selon une suite d'événements dont la chronologie caractérise la présente invention. Après avoir réalisé une radiographie de profil du crâne, on repère sur la radiographie les points osseux essentiels pour l'analyse. Ces points portant les référence Pi à P19 sont des repères anatomiques classiques et connus (figure 1). Ils sont définis comme suit - P1 : point M naso-fronto-maxillaire - P2 : point CT condylien temporal - P3 : point Clp clinoïdien postéro-supérieur - P4 : point Od odontoïdien postérieur - P5 : point Cp condylien postérieur - P6 : point Np canal nasopalatin - P7 : point Br bregma - P8 : point Pts ptérygoïdien supérieur - P9 : point ENA épine nasale antérieure - P10 : point Na nasion - P11 : point SSO synchrondrose sphéno-occipitale - P12 :Ba basion - P13 : point s odontoïdien supérieur - P14 : point 0b occipital bas - P15 : intersection du contour crânien et du prolongement de la droite passant par les points P1 et P3 - P16 : pied de la perpendiculaire menée par le point P15 à la droite passant par les points P1 et P2 - P17 :point Me menton - P18 : point FM fronto-maxillaire - P19 : point Pti ptérygoïdien inférieur Selon le procédé, on développe ensuite le tracé des droites d'analyse comme suit 1) On trace la droite D1 passant par les points P1 et P2 2) on trace la droite D2 passant par les points P3 et P4 3) on trace la droite D3 passant par les points P1 et P3 4) on mesure l'angle a entre D2 et D3 et l'angle ss entre D1 et D3 5) on détermine le point P15 comme l'intersection de la droite D3 avec le contour crânien postérieur 6) on détermine P16 comme pied de la perpendiculaire menée par le point PIS à la droite D1 7) on trace les segments P3-P11 et Pll-P12 (élément de 1'invention) 8) on compare l'angle P3 Pll P12 à 1800 (élément de 1' invention) 9) on compare les segments P1-P5 et P16-P5 10) on trace la droite D4 passant par le point P9 et tangente au contour crânien au point P14 (élément de l'invention) 11) on trace la droite D5 parallèle à la droite D3 passant par P9 12) on mesure l'angle Y entre les droites D5 et D4 (élément de l'invention) 13) on repère la situation de P19 : au-dessous, ou au dessus de D5 on projette P19 sur D5 14) on repère la situation de P13 : au-dessous, ou au dessus de D5 on projette P13 sur D5 15) on trace la droite D6 issue de PIS et faisant avec la droite D3 un angle qui sera calculé de manière détaillée plus loin (élément de l'invention) 16) on trace la droite D8 passant par P18 et P6 17) on mesure l'angle entre la droite D8 et D3 18) on trace la droite D7 passant par le point P9 et perpendiculaire à D5 ou D4 selon un procédé qui sera détaillé plus loin (élément de l'invention) 19) on projette P10 orthogonalement sur D7 : on obtient P10' 20) on projette P17 orthogonalement sur D7 : on obtient P17' 21) on compare le segment P17'-P9 au segment idéal calculé (élément de l'invention) détaillé plus loin. Les éléments de 1 invention notés dans le procédé permettent d'apprécier la dynamique évolutive du processus de croissance et de formaliser le modèle architectural. Selon un développement particulier à l'invention, on procède ensuite à la détermination des discriminants crâniens et à l'analyse géométrique faciale. On détermine ainsi les discriminants crâniens des deux modèles de croissance 1) On compare l'angle P3-Pll-P12 à 1800 pour déterminer si cet angle est inférieur ou supérieur à 1800. S'il est inférieur à 1800, le modèle évolue en flexion (figure 2). S'il est supérieur à 1800, l'évolution est en extension (figure 3). Le modèle de la flexion est représenté par le point P11 (F) alors que le modèle de l'extension est représenté par le point P11 (E). 2) On compare également la longueur des segments (P3-P11) à (P11-P12) et (P1-P5) à (P16-P5). On vérifie que l'on a simultanément les inégalités suivantes (P3-Pll) (Pll-P12) (P1-P5) > (P16-P5) modèle en flexion modèle en extension Dans le premier modèle, le profil est en flexion, dans le second modèle il est en extension. 3) On complète le tracé des droites des figures 2 et 3 par le tracé des droites D4-D5. L'angle Y formé entre les droites D4 et D5 permet de déterminer qualitativement la situation haute ou basse de l'écaille occipitale : par convention - la valeur algébrique de l'angle Y (D5-D4) est négative si P14 est situé au-dessus de D5, l'angle Y est positif si P14 est situé endessous de D5. L'étape suivante du procédé est l'analyse géométrique faciale. 1) Selon la figure 4, on complète l'analyse géométrique par l'analyse de l'équilibre antéropostérieur de la face. On calcule l'équilibre facial déterminé par le modèle crânien. Cet équilibre est matérialisé par la droite D6 dont on calcule l'angle qu'elle fait par rapport à D3, depuis le point P18. Cet angle est la somme des deux discriminants crâniens et d'un discriminant facial, respectivement - l'angle y compris entre les droites D5-D4 (à mesurer) - l'angle ss compris entre les droites D1-D3 (à mesurer) - l'angle de bascule faciale 6 estimé statistiquement constant à 65a par rapport à D1 chez le sujet caucasien (cet angle varie simplement suivant les influences ethniques). D6 fait un angle par rapport à D3 égal à la somme # + ss + O. Dans l'exemple de la figure 4 y = +4 ss = 230 8 = 650 D6 fait un angle de 92 par rapport à D3 Dans un autre exemple, si on a ss = 200 Y = -3 c l'angle D3/D6 égale = 650 + 200 - 3 = 82 On mesure ensuite la bascule faciale réelle (sur le tracé c'est l'angle D3 - D8 où D8 est repérée passer par P6 depuis P18).On compare la valeur de l'angle D6/D3 à l'angle D8/D3 - dans le modèle en flexion D6/D3 > D8/D3 - dans le modèle en extension D6/D3 2) Analyse géométrique de l'équilibre vertical de la face. Selon un autre développement du procédé de l'invention, on trace la droite D7 pour calculer l'équilibre vertical idéal des deux étages de la face l'étage supérieur (mesuré entre le point PlO' et le point P9) représentant 45 % de la hauteur totale de la face. On calcule à 55 % l'étage inférieur depuis le point P9 et on compare cette mesure au niveau correspondant du menton P17' ; D7 est tracée perpendiculairement à D5 depuis P9. En modèle de flexion, quand l'angle y est positif, on ne modifie pas ce rapport théorique si le point P19 est situé en-dessous ou sur la droite D5. Si le point P19 est situé au-dessus de la droite D5, on effectue une correction verticale sur le positionnement de P9 : on projette orthogonalement sur D5 les trois points P14, P13, P19. La hauteur moyenne sera celle de P9. Dans le modèle en extension, si y est négatif, il faut corriger l'orientation de la droite D7 lorsque l'angle y est supérieur en valeur absolue à 40 ; on ne trace plus D7 perpendiculairement à D5 depuis P9 mais perpendiculairement à D4. Si l'angle y est négatif mais inférieur en valeur absolue à 4', on trace D7 perpendiculaire à D5 et on conserve la position non modifiée du point P9. Quand le niveau vertical idéal du menton est calculé, on compare cette mesure au niveau correspondant au menton réel P17' - dans le modèle en flexion P17' est audessous du niveau idéal, dans le modèle en extension P17' est audessus du niveau idéal. REVENDICATIONS 1) Procédé de modélisation de la morphologie crânienne et faciale à partir d'une radiographie latérale du crâne par détermination de points osseux et tracé de droites d'analyse, procédé caractérisé en ce qu'on effectue @ une radiographie latérale du crâne à analyser et - sur la radiographie on détermine les points suivants P1, P2, P3 ....P16, - on trace la droite D1 passant par les points P1, P2, la droite D2 passant par les points P3, P4, la droite D3 passant par les points Pî, P3 - on détermine le point PIS comme intersection de la droite D3 avec le contour crânien postérieur, - on détermine le point P16 comme pied de la perpendiculaire menée par le point P15 à la droite D1, - on compare l'angle (P3, P11, P12) à 180 , - on compare les segments (P3, P11) et (P11, P12), - on compare les segments (P1, P5) et (P16, P5), - on classe le tracé dans la classe 1 (modèle en flexion) si (P3, P11, F12) (P3, P11) (Fi, P5) (P3, P11, P12) > 180 (P3, P11) > (F11, P12) (P1, P5) > (P16, P5) les points ci-dessus ayant la définition suivante - P1 : point M naso-fronto-maxillaire - P2 : point CT condylien temporal - P3 : point Clp clinoidien postéro-supérieur - P4 : point Od odontoïdien postérieur - P5 : point Cp condylien postérieur - P6 :point Np canal nasopalatin - P7 : point Br bregma - P8 : point Pts ptérygoïdien supérieur - P9 : point ENA épine nasale antérieure - F10 : point Na nasion - P11 : point SSO synchrondrose sphéno-occipitale - P12 :Ba basion - P13 : point s odontoïdien supérieur - P14 : point 0b occipital bas - P15 : intersection du contour crânien et du prolongement de la droite passant par les points P1 et P3 - P16 : pied de la perpendiculaire menée par le point F15 à la droite passant par les points P1 et P2. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - on trace la droite D4 passant par le point P9 et tangente au contour crânien au point P14, - on trace la droite D5 parallèle à la droite D3 passant par le point P9, - on mesure l'angle y entre les droites (D5, D4), - on détermine le signe algébrique (positif ou négatif) de l'angle y. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que - on mesure l'angle a = (D2, D3) - on mesure l'angle ss = (Dl, D3) - on prend comme angle constant l'angle 8 - on mesure l'angle 8 = (D5, D4) - on fait la somme des angles '3, 8, ss - on trace la droite D6 issue de P1 et faisant avec la droite D3, l'angle ss + y + 6 les droites D1-D5 étant définies comme suit - D1 : droite passant par les points P1, P2, - D2 : droite passant par les points P3, P4, - D3 : droite passant par les points P1, P3, - D4 : droite passant par le point P9 et tangente à l'écaille occipitale, - D5 : droite passant par le point P9 et parallèle à la droite D3.