Colloque

Reconstruction 3D et modélisation biomécanique de la colonne vertébrale : application de la CAO/FAO en génie biomédical

Jean Dansereau

Membre a labase

Jean Dansereau

Résumé du colloque

Des techniques innovatrices de reconstruction radiographique 3-D et de modélisation biomécanique ont été développées au cours des dix dernières années pour permettre l'étude et l'analyse des déformations de la colonne vertébrale et du tronc. Des approches stéréophotogrammétriques, appliquées à la radiographie multivues dans un contexte clinique, ont permis de reconstruire en 3 dimensions, entre 6 et 13 repères anatomiques par vertèbre et les lignes des médianes de toutes les côtes à l'aide de 2 ou 3 radiographies conventionnelles prises à des incidences différentes et de l'algorithme de reconstruction DLT (Direct Linear Transformations, Mazan 1976). Afin de fournir une représentation plus réaliste des géométries reconstruites, des modèles vertébraux de références (de chaque étage anatomique), obtenus par empilement de coupes tomographiques sériées, sont déformés et ajustés aux repères reconstruits à l'aide d'une technique de transformation par krigeage tridimensionnel. L'aspect volumique des côtes, sous forme de tubes de sections elliptiques, est fourni par une modélisation paramétrique basée sur des valeurs tirées de la littérature. Les géométries vertébrales résultantes ont été validées par comparaisons de mesures prises par une machine à mesurer 3-D et ont révélées des différences de l'ordre de 2 ou 3 mm. Un ensemble d'indices géométriques et cliniques sont extraits des représentations résultantes et sont obtenues pour chacun des sujets évalués en clinique. Ces indices servent tant pour le suivi clinique que pour des études de recherche évaluant l'effet des traitements par orthèse ou par chirurgie. Enfin, un modèle d'éléments finis de la colonne vertébrale et du thorax a été développé et est personnalisé à partir des géométries reconstruites et modélisées de chaque patient évalué. Ce modèle biomécanique a été validé et permet la simulation du traitement des déformations du rachis de même que l'étude des causes associées à l'initiation et/ou à l'évolution de ces déformations.