Brevet FR2920565A1 — publié le 20090306

La présente invention concerne un procédé de reconstruction en trois dimensions d'un objet singulier à partir d'une série de relevés en deux dimensions de ce corps. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La connaissance de la géométrie tridimensionnelle d'un corps singulier est utile dans de nombreux domaines et en particulier dans le domaine de la médecine et de la chirurgie. L'imagerie médicale de type scanner ou IRM permet d'acquérir des données qui sont repérées dans un volume dé-terminé à partir desquelles il est possible, par des traitements appropriés, d'obtenir des vues radiographiques en deux dimensions d'une structure interne du corps humain. La reconstitution tridimensionnelle des structures osseuses à partir de ces données demande à l'heure actuelle de pratiquer de nombreuses opérations manuelles car les algorithmes de traitement d'image ne sont pas assez performants. On connaît des procédés et des dispositifs qui per-mettent de procéder, à partir de radiographies multi planaires d'un corps, en association avec une connaissance a priori d'un modèle générique de ce corps et au moyen d'algorithmes de traitement des objets mathématiques que ces radiographies et modèle générique représentent, à la reconstitution en trois dimensions de l'objet radiographié. Cette technique n'est pas adaptée à la reconstruction à partir d'images scanner ou IRM qui sont des techniques d'imagerie fournissant des coupes images d'une certaine épaisseur. Cette technique est notamment décrite dans les documents FR 2.810.769 et FR 2.856.170. Partant: du constat que dans chaque centre d'intervention chirurgicale, notamment en orthopédie, il existe des appareils du type scanner ou d'imagerie IRM, la 2 présente invention entend fournir le moyen de reconstituer la forme en trois dimensions d'un objet, notamment d'un objet osseux, de façon rapide c'est-à-dire en un temps compatible avec la préparation normale d'une intervention chi- rurgicale de sorte que le résultat de cette reconstitution puisse servir avant l'intervention, comme support ou aide à un diagnostique ou un choix de procédure, soit en cours d'intervention, comme élément de référence introduit par exemple dans un système de navigation. OBJET DE L'INVENTION La présente invention a pour objet un procédé de reconstitution en trois dimensions de la forme d'un corps singulier, dans un repère de référence, à partir de données initiales d'imagerie acquises par un système d'imagerie de type scanner ou de type IRM, caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes : - simulation de deux radiographies du corps par projection desdites données initiales sur deux plans non parallèles mais parallèles à une droite déterminée dudit repère, - reconstitution au moyen d'algorithmes appropriés de la forme en trois dimensions du corps à partir des radiographies simulées de manière à obtenir une modèle tridimensionnel approché du corps singulier, -correction du modèle approché par comparaison de ce dernier aux données initiales d'imagerie. Cette méthode offre l'avantage de présenter les données de l'imagerie sous la forme de deux collections planes de données qui peuvent être traitées comme deux ra- diographies réalisées selon deux prises de vue non parallèles, avec la rapidité et la fiabilité qui ont aujourd'hui fait leurs preuves dans la stéréoradiographie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après 3 d'un exemple de réalisation du procédé de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 illustre par un schéma, différents plans du volume de données obtenu par une imagerie classique de type scanner ou IRM, étagés selon une direction privilégiée (axiale, verticale) du repère de ce volume, - la figure 2A et 2B sont des schémas de deux ra- diographies orthogonale simulées par projection des données initiales de l'imagerie selon deux directions perpendiculaires entre elles et perpendiculaires à la direction privilégiée susdite, - la figure 3 illustre la représentation 3D du corps (bassin) ayant fait l'objet de l'imagerie initiale, obtenu par l'une des méthodes de traitement connues dans le cadre de la stéréoradiographie, - les figures 4A, 4B, 4C illustrent la phase finale de reconstruction en trois dimensions du corps ayant fait l'objet de l'imagerie initiale. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les données acquises par imagerie classique telles que le scanner ou l' IRM sont sous une forme représentée à la figure 1. Il s'agit d'un ensemble de données situées de manière repérée dans un volume V déterminé que l'on peut extraire par traitement selon une pluralité de plans la, lb, ... parallèles de manière à présenter au praticien des image genre tomographie de la zone explorée. Dans le cas de cette description, le corps observé est l'os du bassin. Les plans la, lb, ...1i ..., sont perpendiculaires à une direction générale du repère du volume qui est verticale et qui correspond à la position du bassin quand le su-jet est debout. Selon l'invention, on traite les données acquises 4 de manière à créer une projection sur un plan parallèle à la direction verticale susdite dans la direction antéropostérieure (flèche A) du bassin et une seconde projection sur un plan également parallèle à cette direction et dans la direction latérale (flèche B). Les images résultant de ce traitement sont représentées aux figures 2A (direction antéro-postérieure de la projection) et 2B (direction latérale de la projection). On comprend que de telles projections sont semblables à des radiographies orthogonales du bassin telles qu'on peut les obtenir au moyen des appareils spécialisés de l'état de la technique rappelé au préambule. Ces simulations de radiographies permettent avec des algorithmes de traitement appartenant également à l'état de la technique, incluant des modèles génériques ou des banques de données, de procéder à la reconstruction tridimensionnelle d'un premier modèle 2 du bassin tel que représenté à la figure 3. Ce modèle ou modèle initial n'est qu'approché par rapport à la forme réelle du bassin à re-construire. Aussi, selon l'invention, on procède à un raffine-ment du procédé de reconstruction en intégrant cette première reconstruction dans le volume V des données obtenues par l'imagerie classique et en procédant à une correction au moyen d'algorithmes de traitement d'images. Cette première reconstruction joue alors le rôle de modèle générique dans ce traitement, à l'instar de ce qui est connu dans la reconstruction tridimensionnelle de la forme d'un corps par les techniques antérieures. A la figure 4A, on a représenté, dans un plan li tel que la ou lb, . la superposition du modèle initial 2 tel que reconstitué et des données D acquises dans le volume V au niveau de ce plan. Les algorithmes employés per-mettent de déterminer l'enveloppe extérieure de l'os E. En analysant les écarts entre le contour 2a du modèle 2 dans le plan li et l'enveloppe extérieure E dans ce même plan de l'os radiographié, on peut procéder à une déformation de la surface extérieure du modèle initial 2 pour procéder à la 5 finalisation de la personnalisation de la reconstruction. La figure 4B illustre par des flèches C le sens des déformations à réaliser. Cette technique est également connue et fait appel à des points ou contours de contrôle définis entre autres documents dans ceux cités en préambule de la présente description. Cette correction de l'objet ne se fait pas nécessairement dans les plans de coupes, le sens des déformations pouvant être dans la direction normale à la surface de l'objet reconstruit. Une fois la déformation appliquée, on constate la parfaite adéquation entre le contour 2b du modèle initial déformé 3 et les données acquises par la technique d'imagerie employée. La figure 4C illustre ce résultat On dispose donc d'une reconstruction du bassin identique à l'os du sujet, numérisée, donc pouvant être traitée de diverse manière pour une utilisation à des fins de diagnostic ou de choix de procédure d'intervention ou pouvant être introduite dans un logiciel de navigation pour assister un praticien dans son intervention. Le traitement mathématique des différentes données par les algorithmes mentionnés est réalisé par un ordinateur qui possède un périphérique de visualisation du résultat de ce traitement. L'ordinateur est également le siège des mémoires, banques de données et logiciels permettant d'achever les différents calculs dans des délais relative- ment réduits, en tout cas compatibles avec les phases préparatoires à la réalisation d'une intervention chirurgicale en orthopédie. Le système laisse aussi la possibilité d'une intervention manuelle pour notamment les opérations de raffinement de la forme du modèle. 6 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications...DTD: En particulier, en variante, la correction peut être réalisée de façon non automatique par un opérateur. REVENDICATIONS 1. Procédé de reconstitution en trois dimensions de la forme d'un corps singulier, dans un repère de référence (V), à partir de données initiales d'imagerie acquises par un système d'imagerie de type scanner ou de type IRM, caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes : - simulation de deux radiographies du corps (figures 2A et 2B) par projection desdites données initiales sur deux plans non parallèles mais parallèles à une droite déterminée dudit repère, - reconstitution au moyen d'algorithmes appropriés de la forme en trois dimensions du corps (2) (figure 3) à partir des radiographies simulées de manière à obtenir une modèle tridimensionnel approché du corps singulier, - correction du modèle approché par comparaison de ce dernier (2) aux données initiales (D) d'imagerie. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la correction est réalisée en appliquant des algorithmes de traitement d'image dans lesquels le modèle approché est utilisé comme un modèle générique (figures 4A, 4B, 4C).