Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article présente un système informatique d'aide à la réalisation d'actes chirurgicaux mini-invasifs (cœlioscopies, ponctions ou thérapies interventionnelles). Ce logiciel segmente notamment des formes 3D à partir d'images DICOM (scanner, IRM, échographie) conduisant à la localisation précise et à la mesure des volumes des organes et des lésions. Il peut ainsi être utilisé dans le diagnostic et dans l'évaluation de traitements. La projection des segmentations 3D sur le corps du patient, et le pistage d'outils à partir du traitement avancé d'images, aident notablement le praticien dans l'accomplissement de l'acte chirurgical.
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This article presents a computer assistance system for minimally invasive surgical procedures (laparoscopic surgery, lumbar punctures or interventional therapies). This software segments 3D shapes from Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) (scanner, MRI, echography) resulting in the precise localization and measurement of the volume of organs and lesions. It can thus be used in the diagnosis and evaluation of treatments. The projection of 3D segments on the body of the patient, as well as tool tracking from the advanced image processing, significantly assists surgeons in performing the surgical procedure.
Auteur(s)
-
Angel OSORIO Y SAINZ : Docteur ès sciences physiques - Docteur en médecine - Directeur de recherche au CNRS - LIMSI-CNRS, Orsay, France
INTRODUCTION
Cet article présente un système informatique d'aide à la réalisation d'actes chirurgicaux mini-invasifs (cœlioscopies, ponctions ou thérapies interventionnelles). Ce logiciel segmente notamment des formes 3D à partir d'images DICOM (scanner, IRM, échographie) conduisant à la localisation précise et à la mesure des volumes des organes et des lésions. Il peut ainsi être utilisé dans le diagnostic et dans l'évaluation de traitements. La projection des segmentations 3D sur le corps du patient, et le pistage d'outils à partir du traitement avancé d'images, aident notablement le praticien dans l'accomplissement de l'acte chirurgical.
This paper presents new software to help in performing surgical acts (laparoscopies, punctures and interventional therapies). It realizes 3D segmentations from DICOM images (CT, MR US slices) leading to a precise localization and volumes measurements of organs and lesions which helps in the diagnostic and follow up of patients. The program allows projecting the organs and lesions shapes, realistically reconstructed and scaled, over the patient's body, using a standard video projector. Moreover the automatic tools tracking, using an image advanced process, give the surgeon the necessary feedback to control the surgical act.
Cœlioscopie, Radiologie, Segmentation 3D, Réalité Augmentée, Pistage d'outils chirurgicaux.
Laparoscopy, Radiology, 3D segmentation, Augmented Reality, Surgical tools tracking.
Domaine : Traitement et analyse d'images pour la chirurgie
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : imagerie radiologique, modèles 3D, reconnaissance de formes
Domaines d'application : chirurgie, évaluation en médecine, diagnostic
Principaux acteurs français : CNRS, INSERM, INRIA
Pôles de compétitivité : Systematic, Medicen, Advencity
Centres de compétence : N/A
Industriels : fabricants de scanners et IRM
Autres acteurs dans le monde : centres de recherche hospitaliers, fabricants de scanners et IRMS
Contact : [email protected] et http://www.perso.limsi.fr/osorio/
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Matériels et méthodes
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1. Contexte
La situation de la médecine dans le monde est vraiment complexe : de plus en plus de patients, de moins en moins de praticiens, des coûts de plus en plus élevés, voire rédhibitoires. L'une des pistes à suivre est l'utilisation avancée des techniques actuelles, notamment l'informatique, pour aider les professionnels dans l'accomplissement de leurs tâches. Deux aspects sont très importants en chirurgie : la planification et la réalisation en salle d'intervention. Très souvent, le volet planification nécessite plus de temps de travail que l'intervention proprement dite. L'objectif global du projet décrit dans cet article a été la conception et la mise en œuvre d'un système informatique d'aide aux chirurgiens et aux radiologues, dans leurs actes cliniques, tant dans la phase pré-opératoire que lors de leur réalisation. L'objectif in fine est la mise à disposition d'outils efficaces, leur permettant un gain important de temps et l'augmentation de leurs performances, mais en aucun cas leur remplacement par un ordinateur.
Les interventions chirurgicales sont de plus en plus conduites sous cœlioscopie. Cette technique réduit considérablement les risques cliniques et conduit à des durées d'hospitalisation beaucoup plus courtes que les interventions à ciel ouvert. Néanmoins, leur utilisation implique une parfaite connaissance de l'anatomie du patient et de sa pathologie, souvent obtenues à partir d'examens radiologiques effectués avant l'intervention (scanner ou IRM notamment). Le défi est la mise en correspondance précise des images pré-opératoires avec le corps du patient lors de la réalisation d'interventions. De plus, les rares complications qui apparaissent lors des cœlioscopies sont dues, majoritairement, à des problèmes issus de la phase d'insertion des trocarts .
Au cours des quinze dernières années, nous avons conçu et mis en œuvre un système informatique très novateur, opérationnel sur PC standard, dont l'objectif est d'apporter une aide aux praticiens dans la réalisation de ponctions et lors des interventions sous cœlioscopie. Ce système PTM3D (pour Poste de Travail Médical...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHAMPAULT (G.), CAZACU (F.), TAFFINDER (N.) - Serious trocar accidents in laparoscopic surgery : a French survey of 103 852 operations. - Surgical Laroscopy and Endoscopy, vol. 6, no 5, p. 367-370 (1996).
-
(2) - OSORIO Y SAINZ (A.), MERRAN (S.), BEDELET (O.) - PC based software for 3D instant volumes measurements on CT images : application to lymph nodes measurements in lymphomas follow-up. - RSNA 1999, infoRAD, Supplement to Radiology, vol. 213, p. 577 (1999) http://www.perso.limsi.fr/osorio/ in RSNA 1999
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(3) - LOPES (A.), BRODLIE (K.) - Improving the robustness and accuracy of the marching cubes algorithm for isosurfacing - . IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 9, no 1, p. 16-29 (2003).
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(4) - KASS (M.), WITKIN (A.), TERZOPOULOS (D.) - Snakes : active contour Models - . In International Journal of Computer Vision, vol. 1, no 4, p. 321-331 (1988).
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(5) - MCINERNEY (T.), TERZOPOULOS (D.) - T-snakes : topology adaptative snakes. - Medical Image Analysis, vol. 4, no 2, p. 73-91 (2000).
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