reconstruction de formes pour la chirurgie assistée par ordinateur basée sur l'enregistrement - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Shape Reconstruction for Computer Assisted Surgery based on Non-Rigid Registration of Statistical Models with Intra-Operative Point Data and X-ray Images

reconstruction de formes pour la chirurgie assistée par ordinateur basée sur l'enregistrement

Résumé

This thesis addresses the problem of reconstructing 3D anatomical surfaces based on intraoperatively acquired sparse scattered point data and few calibrated X-ray images. The approacli consists in matching the data with a statistical deformable shape rnodel thus incorporating a priori knowledge into the reconstruction process. Computing such a statistical model requires prior shape analysis in a given population. A new method based on a generic model of the object is used to segment training shapes and to establisli point to point correspondence simultaneously in a set of CT images. Scattered point data are then matched witli the statistical model using a non rigid 3D/3D registration algorithm. The application of this method for intra and extrapolation of sparse point data is demonstrated within a system for computer assisted reconstruction of the anterior cruciate ligament. To reconstruct a surface from few calibrated X-ray images the statistical shape model is matched to the object contours segmented on the calibrated X-ray images based on a new non rigid 3D/2D registration method. Experiments are performed on a statistical model of lumbar vertebrae for the clinical application of pedicle screw placement. It is further shown that hybrid matching combining both, 3D/3D and 3D/2D registration, miglit be an interesting option for certain Computer Assisted Surgery Applications. Abstract
L'objectif de cette thèse est la reconstruction de surfaces anatomiques à partir d'un nombre restreint de radiographies et de points acquis en phase per-operatoire. L'approche proposée repose sur une mise en correspondance des données avec un modèle déformable statistique afin d'incorporer de la connaissance à priori sur la forme de l'objet à reconstruire. L'élaboration d'un tel modèle statistique nécessite l'analyse de forme dans une population donnée. Pour cette analyse un modèle générique de l'objet est utilisé afin d'effectuer simultanément la segmentation des structures et la mise en correspondance de points appariés dans un ensemble d'examens tomodensitométriques. La reconstruction à partir d'un nuage de points est effectuée par une méthode de recalage 3D/3D non rigide. L'application de cette technique d'interpolation et d'extrapolation de données incomplètes est montrée dans un système pour la reconstruction du ligament croisé antérieur. Pour la reconstruction à partir de radiographies une méthode de recalage 3D/2D non rigide est proposée afin de mettre en correspondance le modèle statistique avec les contours de l'objet segmenté dans les radiographies calibrées. Des expérimentations ont été effectuées avec un modèle statistique de vertèbres lombaires, en vue de l'application clinique du vissage pédiculaire. De plus il est montré que la mise en correspondance hybride combinant le recalage 3D/3D et le recalage 3D/2D pourrait être une option intéressante pour certaines applications dans le domaine des Gestes Médicaux Chirurgicaux Assistés par Ordinateur.
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Dates et versions

tel-00005365 , version 1 (17-03-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00005365 , version 1

Citer

Markus Fleute. reconstruction de formes pour la chirurgie assistée par ordinateur basée sur l'enregistrement. Autre [q-bio.OT]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00005365⟩
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