L'imagerie Cône-Beam du membre inférieur en charge: Développement de systèmes biométriques multidimensionnels.

Cone-Beam weight bearing lower limb imaging: Development of multidimensional biometric systems.

• Auteur / Autrice : François Lintz
• Direction : Patrick Chabrand
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain - MRS
• Date : Soutenance en 2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISM - Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey
• Jury : Président / Présidente : Jean-Noël Argenson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Chabrand, Nadia Bhalouli, Franck Jourdan, Mathias Donnez, Thierry Hoc, Louis Dagneaux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nadia Bhalouli, Franck Jourdan

Mots clés

Mots clés libres

Scanner en charge

Biometrie 3D

Intelligence Artificielle

Cone beam

Densité minérale osseuse

Weight Bearing CT

3D Biometrics

Artificial Intelligence

Cone beam

Bone mineral density

Résumé

Développement de systèmes biométriques multidimensionnels dans l'imagerie des membres inférieurs en charge L'imagerie en charge tridimensionnelle à partir de la tomographie à faisceau conique devient la norme en imagerie squelettique, en particulier du pied et de la cheville. Cela entraîne un besoin de changement dans les systèmes de mesure, passant d'une base 2D à une base 3D. L'avènement du référentiel 3D permet de mettre en œuvre de nouveaux outils biométriques. La mise en œuvre de logiciels de segmentation automatique permet dans un premier temps de séparer les structures osseuses dont les différentes caractéristiques, position et orientation peuvent ensuite être analysées. La cartographie articulaire 3D permet de représenter les distances points par point entre les structures osseuses, ainsi que la qualité de la couverture articulaire, mettant en évidence un excès (dans le cadre de l'arthrose), ou une insuffisance de contact (instabilité ou luxation). La technique a fait l'objet d'une publication évaluant son efficacité dans le cadre des déformations en pied creux varus. Les mesures automatiques, intéressantes en pratique clinique dans le cadre de pathologies fréquentes comme l'Hallux Valgus, ont également fait l'objet d'une publication. Elles nécessitent une évaluation préalable à leur diffusion pour s'assurer de leur pertinence et de leur précision par rapport aux mesures manuelles. L'analyse de la densité osseuse, thème d'une troisième publication, représente la quatrième dimension de cette imagerie de nouvelle génération. L'étude en question évalue la distribution topographique de la densité osseuse en rapport avec l'alignement de la cheville, un paramètre fondamental dans la planification chirurgicale lors de la correction des troubles architecturaux par ostéotomie ou prothèse. Nous démontrons comment ces outils peuvent grandement améliorer les capacités diagnostiques, tout en accélérant le parcours des patients et en aidant à construire des bases de données pour former des systèmes d'intelligence artificielle pour le diagnostic, le pronostic et la planification chirurgicale.

Development of multidimensional biometric systems in weight bearing lower limb imaging Three-dimensional weight-bearing imaging from cone-beam tomography is becoming the standard in skeletal imaging, particularly for the foot and ankle. This requires a shift in measurement systems, moving from a 2D to a 3D reference frame. The advent of the 3D framework allows for the implementation of new biometric tools. The deployment of automatic segmentation software initially allows for the separation of bone structures of which various characteristics, position, and orientation can then be analyzed. As part of the present thesis, we carried out three scientific investigations of new biometric tools. Three-dimensional joint mapping allows for the representation of point-by-point distances between bone structures, as well as the quality of joint coverage, highlighting an excess (as in the case of arthritis) or a lack of contact (instability or dislocation). The technique has been the subject of a scientific publication evaluating its effectiveness in the context of cavovarus foot deformities. Automatic measurements, useful in clinical practice for common pathologies like Hallux Valgus. They require prior evaluation before they can be used un daily clinical practice to ensure their relevance and accuracy compared to manual measurements. Bone mineral density was investigated in a third publication, represents the fourth dimension of this new generation imaging. This study assesses the topographical distribution of bone density in relation to the alignment of the ankle, a fundamental parameter in surgical planning for the correction of architectural disorders by osteotomy or prosthesis. We demonstrate how these tools can greatly enhance diagnostic capabilities, while speeding up patient workflows and helping to build databases to train artificial intelligence systems for diagnosis, prognosis, and surgical planning.