Towards a Toolbox for Quantitative and Automatic Evaluation of 3D Trunk Motion in Patients with AIS

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une déformation en trois dimensions de la colonne vertébrale et de la cage thoracique, qui affecte l’apparence générale du tronc. Si elle n’est pas traitée, la scoliose idiopathique de l’adolescent peut évoluer pendant la poussée de croissance et réduire la qualité de vie des patients. Les méthodes existantes d’évaluation de la scoliose, qu’elles soient que ce soit par radiographie ou topographie de surface, sont toutes basées sur des acquisitions statiques. Or, la colonne vertébrale est une structure articulée, qui permet la mobilité du tronc. L’évaluation du tronc sous des conditions cinématiques permet de comprendre la rigidité de la scoliose. L’exercice d’autocorrection et le test de flexion latérale sont deux exemples de mouvements utilisés par les physiothérapeutes et les orthopédistes respectivement, pour évaluer la flexibilité du tronc. Ces informations, bien que principalement qualitatives, sont prises en compte pour la planification du traitement. Ce projet est le premier à explorer la topographie de surface dynamique pour l’évaluation quantitative de la mobilité du tronc. À l’aide de modèles d’apprentissage profond 3D pré-entraînés, nous développons une boîte à outils pour la quantification automatique de la mobilité du tronc pendant des séquences de flexion latérale et d’exercices d’autocorrection. La boîte à outils que nous proposons offre des fonctionnalités telles que la détection de repères anatomiques de la surface du dos, la segmentation anatomique de la surface du dos, la quantification des paramètres de la surface du tronc au fil du temps, et la visualisation des trajectoires des points de repère au cours d’une séquence de mouvement. Malgré certaines limites, nos expérimentations montrent des résultats prometteurs quant à l’application clinique potentielle de la méthode proposée. Dans l’ensemble, ce travail constitue un premier pas vers l’automatisation de l’évaluation quantitative dynamique du mouvement du tronc et fournit une base pour les travaux futurs dans cette direction