Résultats préliminaires et perspectives de la modélisation dynamique pelvienne patient-spécifique

Abstract

Les simulateurs de chirurgie ont eu un essor récent important. Le but de notre travail était de créer un modèle pelvien spécifique à chaque patient qui servira de base au développement d'un simulateur patient-spécifique. Matériels et méthodes : La reconstruction tridimensionnelle des organes pelviens a été réalisée à partir d'images IRM de 15 patientes sans trouble de la statique pelvi-périnéale. Les organes pelviens étaient segmentés par méthode semiautomatique, puis leur maillage était réalisé. Les paramètres mécaniques et physiques de chaque organe étaient définis. La modélisation des organes pelviens était intégrée au sein d'un modèle de déformation physique. Les contraintes simulant les poussées abdominale et diaphragmatique étaient exercées sur le modèle. Les déformations étaient évaluées en recalant les images de la simulation et les images de l'IRM dynamique. Résultats : La durée d'acquisition des images IRM néces-saires à la modélisation était inférieure à sept minutes. La morphologie des organes pelviens après segmentation était spécifique à chaque acquisition. La modélisation dynamique a été possible dans tous les cas. La concordance entre les images IRM et les images de la modélisation était excellente au repos et satisfaisante lors des efforts de poussée. Les principales variations de volume concernaient la vessie. Conclusion : Ce travail a permis la création d'un modèle spécifique statique et dynamique de pelvis féminin. Il est la base indispensable à l'élaboration d'un simulateur de chirurgie pelvienne. Il pourra être un outil pour la planification du geste chirurgical, en permettant une évaluation fonctionnelle préopératoire de la correction des troubles de la statique pelvienne.Mots clés Modèle dynamique · Simulation patient-spécifique · Troubles de la statique pelvienne · IRM Abstract Significant progress has been made recently in developing surgical simulators. The aim of this work was to create a model of the female pelvic area for each patient, that would then serve as a basis for the development of a patient-specific simulator. Materials and methods: MRI scans were used to make three-dimensional reconstructions of the pelvic organs of 15 patients without pelvic floor disorders. Organ segmentation was performed semi-automatically, providing sets of points for the geometric modelling. From these images, 3D surface meshes of the pelvic viscera and bones were reconstructed. The mechanical and physical parameters of each organ were defined. The model of the pelvic organs was then superimposed on a model of physical deformation. Constraints representing abdominal and diaphragmatic pushes were imposed on the model. The deformations of the model were evaluated by stacking the simulation images and the dynamic MRI images. Results: Acquisition of the images required for segmentation took less than seven minutes. The segmentation results were similar to radiological data. Dynamic modelling of the pelvic organs was performed for the 15 patients. Agreement between the MR imaging and the images of the mod...

Fast computation of soft tissue deformations in real-time simulation with Hyper-Elastic Mass Links

“…Early model used linear stress-strain models and constrained themselves to small deformations to calculate a fast solution. In surgery simulation, scientists have mainly focused on the mass-spring models [6][7][8], due to their simplicity of implementation and their low computation complexity properties. However, they suffer from a lack of realism, which led to further research on extensions of the model.…”