Réalisation d'outils de réalité augmentée (apprentissage, simulation et guidage de gestes en chirurgie du bassin)

Abstract

Ce travail porte sur la chirurgie du bassin assistée par ordinateur. Les applications de l'informatique à la chirurgie de l'appareil locomoteur sont tout d'abord analysées. La navigation tridimensionnelle basée sur un scanner X est préférée pour le squelette axial, rachis et bassin. L'échographie permet une reconnaissance de la surface osseuse pendant l'opération qui peut être mise en correspondance avec le scanner pré-opératoire. Le recalage du scanner et de l'échographie autorise une navigation percutanée sans exposition chirurgicale de l'os. Nous avons développé un procédé de navigation du vissage ilio-sacré percutané qui utilise ce principe. La méthode et les résultats de l'expérimentation sur cadavres et de la validation sur quatre patients sont exposés. Les résultats cliniques sont comparés à ceux d'une série de trente patients opérés par méthode percutanée. La méthode assistée par ordinateur conserve les avantages du vissage ilio-sacré percutané fluoroscopique standard et apporte premièrement une précision reproductible sans aucunes trajectoires extra-osseuses et deuxièmement une diminution radicale de l'irradiation des patients. L'acquisition et la segmentation des images échographiques restent des points délicats du procédé, consommateurs de temps. Ils seront simplifiés pour un passage au développement industriel. La planification pré-opératoire nous a conduit à la construction de simulateurs dans un but pédagogique. Ils entraînent le chirurgien novice, d'une part au vissage percutané fluoroscopique standard et d'autre part à l'utilisation de l'assistance par ordinateur. Ce type de procédé n'est pas spécifique de la chirurgie du bassin et peut être appliqué à toute la chirurgie du squelette axial.This work speaks about computer aided pelvic surgery. At first, the different computer aided methods applied to bone and joint surgery are analyzed. Three-dimensional navigation based on CT-Scan is preferred for the axial skeleton, spine and pelvis. Ultrasound allows recognition of bone surface during surgery. This image modality may be match with pre-operative Scan. Percutaneous navigation is possible without large surgical exposure of the bone. We developed a computer aided process for percutaneous ilio-sacral screwing. Method and results of cadaver experimentation and of clinical validation on four patients are reported. Clinical results are compared to those of a series on thirty patients operated with standard percutaneous fluoroscopic method. The computer aided method keeps the advantages of standard fluoroscopic method. In other way, firstly this method increases the accuracy without extra osseous trajectories and secondly decreases strongly the irradiation duration of patients. Acquisition and segmentation of the ultrasound images are time consuming. This time will be decreased for industrial development. Pre-operative planning incites us to build educational surgical simulators. Simulators train novice surgeons to the standard fluoroscopic process and to the planning and ultrasound acquisition on the computer aided process. This type of procedure is not specific of the pelvic surgery and may be used for all the surgery of the axial skelet.GRENOBLE1-BU Médecine pharm. (385162101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF