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Recalage 2D-3D dans le domaine fréquentiel pour l’étude du mouvement en condition quasi-statique : étude pilote sur l’articulation du genou - 18/02/12

Doi : 10.1016/j.irbm.2011.12.001 
T. Jerbi a, , b, d , V. Burdin a, b, d, C. Roux a, b, d, E. Stindel b, c, d
a Institut Télécom-Télécom Bretagne, Technopôle Brest Iroise, 29200 Brest, France 
b Inserm U1101 LaTIM, 29200 Brest, France 
c Service d’orthopédie-traumatologie, CHU de Brest, 29200 Brest, France 
d Université de la Bretagne occidentale, 29200 Brest, France 

Auteur correspondant.

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Résumé

Objectifs

L’étude de la cinématique de l’articulation du genou passe par une estimation de la position des structures osseuses. Nous proposons de faire cette estimation par une nouvelle méthode de recalage 2D-3D dans le domaine fréquentiel entre des paires de radiographies et une reconstruction 3D dans une position initiale.

Matériels et méthodes

Nous utilisons des données de deux sujets sains effectuant chacun des poses en extension, en flexion de genou de 30° et de 60°. À chaque pose, des acquisitions frontales et sagittales sont effectuées grâce à un nouveau système radiographique appelé EOS. Une reconstruction de l’enveloppe surfacique du fémur et du tibia est également effectuée grâce à ce système dans la position d’extension.

Résultats

Notre méthode de recalage agit dans le domaine fréquentiel et évite la génération de simulations de radiographies, une étape largement répandue lors des recalages 2D-3D. Les résultats que nous trouvons sont comparés à un recalage manuel des données 3D sur les radiographies. La précision obtenue par notre méthode est de l’ordre de 2° pour les rotations et de 2mm pour les translations.

Discussion

Lors des acquisitions, nous utilisons une modalité de radiographie basse dose, ce qui limite les doses d’irradiation de rayons X pour le patient. La précision que nous obtenons est acceptable dans ce type d’applications.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Objectives

In order to make kinematics studies, an estimation of the bones motions is necessary. In this paper, we develop a new method to make 2D-3D registration in order to estimate the bones motion of the knee (femur and tibia). Our registration is made in the frequency domain using different pairs of radiographs and 3D reconstruction of the bone in the initial position.

Material and method

We use the knee bones radiographs of two healthy persons. These acquisitions are made by a new low dose radiographic system called EOS. Acquisitions are made in full extension, in 30° and 60° of knee flexion. A 3D reconstruction of the bones is made in the extension position and a new 2D-3D registration method based on the frequency domain is applied to make the motion estimation for the flexion positions.

Results

Our registration method is made in the frequency domain and does not need to make radiograph simulations as it is commonly made in 2D-3D registration methods. We compare our results to a manual registration of the data. The precision we get is similar to the previous works precision.

Discussion

For acquisitions, we use a low dose radiographic system which limits the X-ray irradiation for the patients.

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Vol 33 - N° 1

P. 18-23 - février 2012 Retour au numéro
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