Jean Dubousset

Explicit calibration method and specific device designed for stereoradiography

The three-dimensional geometry of the human spine is noteworthy information that can be obtained by stereoradiographic methods. These methods are based on the identification of anatomical structures in several views which are obtained by rotation of a patient standing on a turntable. Calibration algorithms for computer vision or photogrammetry are well documented, but they generally yield calibration devices which are cumbersome for the use in clinical stereoradiography. This paper presents a calibration method adapted to a two-view stereoradiography calibration (frontal and lateral incidences) and based on a simplified geometric modeling of the radiological environment. The a priori knowledge yields four calibration equations related to the vertical and horizontal planes of both views, leading to a specific calibration procedure and device. Moreover this device is attached to the stereoradiographic system (directly integrated on the turntable) in order to facilitate clinical applications. A validation was performed on 26 dried lumbar vertebrae in order to evaluate clinical situation. The mean accuracy of the stereoradiographic reconstruction was 1.2mm.

Modélisation vertébrale et squelettique par le système EOS

La durée du balayage est de l’ordre de 15 s pour un adulte et bien sûr décroît avec la taille de l’individu. L’immobilité requise pendant la durée du balayage est cependant une certaine limitation chez les tout jeunes enfants dont certains ne réalisent pas cette immobilité. Des systèmes de contention souple sont à l’étude pour palier à cet inconvénient. Les clichés obtenus sont numériques, non distordus (puisque le rayon est toujours perpendiculaire à l’objet). Ils peuvent être traités numériquement pour avoir un effet zoom sur une articulation précise par exemple. Facilement stockés informatiquement dans l’ordinateur, ils peuvent être délivrés sur fi lm et traités selon la pénétration (zones peu visibles en radio conventionnelle) cela évite la répétition des clichés. Par ailleurs grâce aux logiciels de reconstruction tridimensionnelle mis au point à l’ENSAM en collaboration avec LIO Montréal, une reconstruction 3D surfacique semi automatique de toutes les pièces squelettiques peut être effectuée. La validité de ces reconstructions 3D a été évaluée par rapport à celle obtenue par les coupes jointives obtenues au scanner et vérifi ée tout à fait comparable. Tout cela s’obtient à partir de la seule paire de clichés initiaux avec l’avantage donc d’une diminution considérable des doses d’irradiation (de l’ordre de 800 à 1000 fois moins que les reconstructions 3D scanner). Si l’on se souvient que les dangers de l’irradiation sont d’autant plus importants que l’enfant est jeune, on comprend l’intérêt d’un tel appareil en pédiatrie. Enfi n comme l’examen se fait en position debout, l’infl uence de la gravité est donc bien exprimée grâce à EOS. Le corollaire est un inconvénient : EOS en position couchée n’existe pas encore ce qui l’exclut pour les examens faits obligatoirement en position couchée (traumatismes par exemple).

2007 Argos thesis award Finite element simulation of various strategies for scoliosis surgical correction

The numerical simulation for the scoliosis surgical correction could be helpful in establishing the best surgical planning for a given patient. Previous research at the Laboratoire de Bioécanique yielded a preliminary finite-element model, and demonstrated the feasibility of a patient-specific simulation. However its extreme tediousness and its lack of self-reliance made it difficult to be used in a clinical environment. The objective of our work is to take ever this finite-element model, in order: first, to improve two key-parameters, i.e. automation for the assessment of patient-specific mechanical properties, and robustness (numerical stability and self-reliance) for the simulation of surgery. Second, to model various clinical cases in order to ewaluate the clinical relevance of the model and to better understand mechanisms of correction.