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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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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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Perspectives et évolutions
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3. Résultats et conclusions
Le système PTM3D dispose d'une interface utilisateur conviviale qui permet une initiation rapide au logiciel après seulement quelques heures d'apprentissage. Par ailleurs, l'aide en ligne en trois langues constitue un outil important pour les utilisateurs occasionnels. Le système décrit a été utilisé dans la réalisation de 14 néphrolithotomies percutanées, 7 gastroplasties, 5 ponctions rénales et 4 ponctions hépatiques, dans une dizaine de centres hospitaliers en France et en Espagne. Dans tous les cas, la morphologie des patients (surpoids) n'avait pas permis l'utilisation d'échographes pour guider l'intervention.
L'installation au bloc opératoire d'un projecteur vidéo a été réalisée facilement et son utilisation a toujours été compatible avec les contraintes chirurgicales. Le temps gagné lors des interventions, la non irradiation des patients et du personnel sanitaire par l'élimination des rayons X et la confiance générée par la projection des images des organes et des lésions sur le corps du patient ont été mis en exergue dans tous les cas par les intervenants.
Hormis l'aide à la chirurgie, la segmentation 3D de PTM3D est un outil important dans le diagnostic et dans l'information du patient . La mise à disposition d'images 3D compréhensibles par tous, et très facilement interprétables, constitue un élément supplémentaire dans le diagnostic et l'évaluation de traitements. De plus, le positionnement précis des organes et des lésions conduit dans certains cas à modifier des prises de décisions thérapeutiques.
Il existe en médecine une obligation légale de « consentement éclairé » du patient. Il est souvent très difficile d'expliquer une pathologie à un patient quand on ne dispose que des images radiologiques difficilement interprétables et qui peuvent conduire à des problèmes d'ordre légal. Le fait de disposer d'un outil logiciel de segmentation 3D...
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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).
-
(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).
-
(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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