Étude de l'impact de l'incertitude des processus de reconstruction 3D et de recalage sur l'analyse de la cinématique du genou

Analyser la cinématique du genou d'un patient permet aux médecins d'évaluer sa mobilité. Pour effectuer cette analyse, il est nécessaire d'acquérir les données cinématiques du patient pendant le mouvement et de les traiter. L'évaluation à travers le temps est effectuée en comparant les caractéristiques du mouvement issues du traitement des données entre chaque acquisition. Cependant, les variations de ces caractéristiques peuvent être dues à un changement réel du mouvement effectué pendant l'acquisition ou à des erreurs de mesure ou des erreurs de modélisation. Ainsi, distinguer les sources de ces variations permettrait aux cliniciens de minimiser le risque de mauvaise interprétation. Ce projet de maîtrise s'intéresse aux erreurs de traitement des données issues du processus d'acquisition des données lui-même. S'intéressant aux processus visualisant en temps réel le mouvement anatomique du genou, ce projet porte sur l'acquisition de données cinématiques mais aussi des données morphologiques. Ainsi, des étapes de reconstruction 3D des os et de recalage seront des étapes déterminantes du processus. Ce projet étudie l'impact des incertitudes des étapes de reconstruction 3D et de recalage du processus d'acquisition sur l'imprécision du traitement de ces données acquises. Aussi, ce projet propose une intégration des imprécisions du traitement des données dans leur visualisation en temps-réel. Pour cela, un simulateur du mouvement de l'articulation du genou développé par l'entreprise partenaire, a permis d'obtenir des données cinématiques de ce mouvement. Ces données ont été traitées par une décomposition du mouvement selon ses six degrés de liberté. L'incertitude du processus d'acquisition des données cinématiques est simulée par la méthode de Monte Carlo. Vingt-quatre paramètres déterminant l'incertitude des étapes de reconstruction 3D et de recalage du processus ont été étudiés. Le lien entre l'incertitude du processus d'acquisition et la quantification de la marche est établi grâce à une équation mathématique obtenue par validation croisée et régression pas à pas avant. Une interface utilisateur a été implémentée pour illustrer un exemple de visualisation des résultats de caractérisation prenant en compte ces imprécisions. Les résultats de la méthode de Monte Carlo et de la modélisation indiquent que les erreurs d'analyse de la cinématique par la décomposition en six degrés de liberté du mouvement sont fortement corrélées aux valeurs des incertitudes de l'étape de recalage (le coefficient de corrélation maximum est de 0.85). Les incertitudes de la reconstruction sont moins corrélées que celles du recalage aux valeurs des erreurs. Ainsi, cette étude permet de mettre en évidence l'importance de la résolution de l'étape de recalage. Également, elle appuie les bonnes pratiques déjà entamées en reconstruction 3D par l'ensemble de la communauté scientifique. En effet, la minimisation de l'influence des incertitudes de la reconstruction est due à l'utilisation de points issus de formes géométriques recalées sur des régions des reconstructions 3D, par opposition à des points acquis individuellement. Il serait donc pertinent d'accentuer les études de réduction de l'incertitude de l'étape de recalage.