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Scoliose et posture: un outil d’évaluation. F Barral, JF Menudet page

Résonances Européennes du Rachis - Volume 15 N° 48 - 2000-2004, 2008

Introduction

Les recherches présentées ici concernent, entre autres, la part posturale de la scoliose. Une déformation scoliotique est décrite et évaluée par ses deux composants les plus visi-bles qui sont :- d’une part un ensemble d’altérations morphologiques (gibbosités, dos creux, etc…) qui, en termes d’imagerie cor-respondent à des modifications de la paroi externe du tronc.- D’autre part l’ensemble des déviations globales ou seg-mentaires (Déport de l’Axe Occipital, rotations, déjette-ment, etc…) qui sont des éléments en grande partie postu-raux, au moins au début.

Figure 1 : Examen clinique traditionnel.

Peut-on dissocier ces deux composants pour les analyser sé-parément ? Peut-on utiliser les acquisitions optiques comme outil d’évaluation ?

Rappels sur l’acquisition optique 3D

Orten a développé un système de numérisation 3D du corps humain, et en particulier du tronc. Ce capteur 3D est com-posé de caméras et de projecteurs de lumière structurée (franges). L’acquisition des images est synchronisée avec la projection des motifs, l’ensemble de la séquence d’acquisi-tion ne durant que 2 secondes (pour minimiser le mouve-ment du patient). Un logiciel traite ces images de façon semi-automatique et fournit une reconstruction 3D en 1 à 2 minutes.Cette reconstruction 3D est ensuite utilisée pour concevoir l’appareillage orthopédique adapté au patient. Ce système

Introduzione

Le ricerche qui presentate riguardano, tra l’altro, la parte posturale della scoliosi. Una deformazione scoliotica è des-crita e valutata dai i due componenti più visibili, che sono : - Da una parte un’insieme di alterazioni morfologiche (gib-bosità, dorso cavo...) che, in termine di imageria corrispon-dono a modifiche della parete esterna del tronco.- D’altra parte, l’insieme delle deviaizioni globali o segmen-tari (squilibrio dell’asse occipitale, rotazioni, disarmonia sa-gittale, ecc...) che sono degli elementi in grande parte pos-turali, almeno all’inizio.

Figura 1 : Esame cli-nico tradizionale.

Si possono dissociare queste due compo-nenti per analizzarli

separatamente ? Si possono utilizzare i screen shot ottichi come attrezzo di valutazione ?

Richiami sul screen shot ottico 3D

Orten ha sviluppato un sistema di numerizzazione 3D del corpo umano, e particolarmente del tronco. Questo cattore 3D è composto di video-camere e di proiettori di luce strut-turata (frangie). Il screen shot delle immagini è sincroniz-zato con la proiezione di motivi, l’insieme della sequenza di screen shot dura soltanto 2 secondi (per minimizzare il mo-vimento del paziente). Un sofware tratta le immagini in modo semi-automatico e fornisce una ricostruzione 3D in 1 a 2 minuti. Questa ricostruzione 3D è poi utilizzata per concepire l’at-trezzatura ortopedica adatta al paziente. Questo sistema è

Scoliose et Posture, un outil d’évaluation ?Scoliosi e Postura, un’attrezzo di valutazione ?

F. Barral, Lecante S.A., Lyon J.F. Menudet, Orten, Lyon

Groupe Lecante – 125 rue Bataille – 69 008 Lyon – [email protected] USA : SAINT MACAIRE, INC 790 IVY DENVER CO 80220 Mail: [email protected]

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est quotidiennement em-ployé pour la fabrication des corsets de scoliose. En revanche, le potentiel de ce système en tant qu’outil de suivi n’est pour l’instant pas exploité. C’est le but de ces travaux.

Figure 2 : Acquisition 3D par projection de lumière structurée.

Suivi de déforma-tions

Le suivi d’un patient demande la comparaison des acquisi-tions 3D de ce patient à deux instants donnés (avant et après une intervention chirurgicale par exemple). On pourrait penser que cette tâche est simple, or il n’en est rien.

Pour suivre l’évolution des déformations, il est en effet in-dispensable de dissocier les déformations locales des défor-mations globales. Par exemple, pour étudier une gibbosité, il faut pouvoir annuler les différences de posture.

Figure 3 : Deux acquisitions 3D d’un même patient, avant (maillage) et après (rendu peau) une intervention chirur-gicale.

Un calcul informatique est donc réa-lisé afin de « globalement superposer » les 2 formes, tout en conservant les différences locales significatives. Dans le cas d’un patient scoliotique, on met ainsi en évidence l’évolution d’une gibbosité. Figure 4 : A gauche : annulation de la part posturale de la dé-formation entre les 2 acquisitions.A droite : mise en évidence des zones de compression / expansion (à droite).

A l’inverse, on peut également chercher à mesurer le désé-quilibre du tronc en négligeant (temporairement) les défor-mations morphologiques. Cette évaluation de la posture demande cependant la définition une position « significati-ve » que le patient devra prendre lors de l’acquisition.

quotidianamente impie-gato per la fabbricazione dei corsetti di scoliosi. In compenso, il potenziale di questo sistema in quan-to attrezzo di controllo non è per ora sfruttato. E’ lo scoppo di questi la-vori.

Figura 2 : Screen-shot 3D con proiezione di lucce strutturata.

Controllo di defor-mazioni

Il controllo di paziente richiede di mettere in confronte i screen shot 3D di questo paziente a due momenti dati (pri-ma e dopo un’intervento chirurgico per esempio). Si po-trebbe pensare che questo lavoro è semplice, assolutamente no. Per seguire l’evoluzione delle deformazioni, è in effetti in-dispensabile dissociare le deformazioni locali dalle deforma-zioni globali. Per esempio, per studiare una gibbosità, biso-gna potere annulare le diverse posture.

Figura 3 : Due screen shot 3D di uno stesso paziente, prima (rete) e dopo (ef-fetto pelle) un’intervento chirurgico.

Un calcolo informatico è quindi rea-lizzato per «globamente superpporre » le 2 forme, conservando le diffe-renze locali significative. Nel caso di un paziente scoliotico, si mette cosi in evidenza l’evoluzione di una gib-bosità.

Figura 4 : A sinistra : annulazione della parte posturale della deformazione tra i due screen shot.A destra : messa in evidenza di zone di compressione/ espan-sione (a destra).

Al contrario, si puo’ ugualmente cercare a misurare lo squi-librio del tronco trascurando (temporaneamente) le defor-mazioni morfologiche. Questa valutazione della postura ri-chiede tuttavia la definizione una posizione « significativa » che il paziente dovrà prendere al momento del screen shot.

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Evaluation de la posture

Lors des acquisitions dédiées au corset, le patient se tient des deux mains, un peu comme à des « bâtons de ski », ce qui présente trois intérêts :- dégager les flancs pour une lecture complète- rester plus ou moins immobile pendant deux secondes- obtenir une orientation du profil favorable à la réalisation du corset.

Figure 5 : Acquisition pour la réalisation d’un corset.

L’inconvénient de ce mode opératoire est d’influencer la posture qui n’est plus naturelle, devient opérateur-dépen-dante, et est difficilement reproductible.Par ailleurs, des statistiques préliminaires effectuées sur de petites séries suggèrent que plus on « normalise » les équili-bres du tronc et moins les mesures issues du capteur sont significatives. Autrement dit, quand on supprime la part posturale, on n’a plus de corrélation avec les mesures clini-ques du dossier médical (DAO, gibbosité, Cobb).

Il faut donc envisager une seconde position d’acquisition avec conservation des éléments posturaux. Heureusement, une fois le patient installé dans le capteur, il est très facile et rapide d’effectuer cette seconde prise.

La position choisie est encore à discuter, en particulier avec les « posturologues », puisque c’est une position érigée spon-tanée, dans des conditions visuelles mal définies, chez des adolescents dont on connaît la fragilité du contrôle postu-ral. Il faut noter qu’une plateforme de stabilométrie a été prévue sur la table du capteur, afin de noter à chaque fois la position du centre de gravité.

Valutazione della postura

Al momento dei screen-shot dedicati al corsetto, il paziente tenendosi colle due mani, un po’ come coi bastoni di sci, cio’ che presenta tre interessi : - liberare i fianchi per una lettura completa- rimanere più o meno immobile durante due secondi- ottenere un’orientazione del profilo favorevole alla realiz-zazione del corsetto.

Figura 5 : Screen-shot per la realizzazione di un corsetto.

L’inconveniente di questo modo operatorio, è di influenzare la postura laquale non è più naturale, diventa operatore-di-pendente, è difficilmente riproduttibile. Inoltre, statistiche preliminari effetuate su piccole serie sug-geriscono che più si « normalizzano » gli equilibrii del tron-co, e meno le misure del cattore sono significative. In altri termini, quando si sopprime la parte posturale, non si c’è più correlazione colle misure cliniche della cartella medica (DAO, gibbosità, Cobb).

Bisogna considerare una seconda posizione di screen-shot con conservazione degli elementi posturali. Per fortuna, una volta sistemato il paziente nel cattore, è facilissimo e rapido realizzare una seconda presa.

La posizione scelta è ancora di dibattere, specialmente con i « posturologhi », poichè è una posizione in piedi spontanea, nelle condizioni visuali male definite, dagli adolescenti, si sa la difficoltà per controllare l’atteggiamento. Bisogna notare che una piattaforma di stabilometria è stata prevista sul ta-volo del cattore, per potere segnare ogni volta la posizione del centro di gravità.

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A partir de là, que peut-on mesurer ?

Possibilités actuelles

Les éléments posturaux sont mesu-rés à partir de points de repère posi-tionnés sur le patient. Les points utilisés sont au choix de l’utilisateur mais certains semblent assez incon-tournables (C7, T8, L3, S1, S3). Les points sont reconstruits en 3D et on peut alors calculer différentes distances entre ceux-ci : DAO, flè-ches de cyphose / lordose,…

Figure 6 : Mesures 3D à partir de points de repère.

Contrairement aux mesures réali-sées lors de l’examen clinique, les résultats obtenus par cette méthode devraient être fiables et reproductibles (sous réserve d’une position d’acquisition correcte).

Perspectives

Une première amélioration possible serait d’automatiser le traitement des points de repère. Il est pour l’instant manuel et prend environ 5 minutes.

La mesure 3D est actuellement réalisée par un capteur qui permet une analyse précise des déformations locales. Mal-heureusement, ce système n’est pas disponible dans tous les lieux de consultation. Une voie très prometteuse serait d’uti-liser à la place un simple appareil photo numérique.

A cet effet, une autre solution d’Orten pourrait être em-ployée : OrtenPIX. Son principe est de calculer un modèle 3D à partir de 2 photos face/profil du patient. Cette solu-tion basée sur un appareil photo standard est moins com-plète que le système de numérisation 3D (pas de lecture des gibbosités par exemple). Elle pourrait cependant être suffi-sante lorsque la posture seule doit être évaluée. La simplicité et le faible coût de cette solution permettent surtout d’envi-sager une utilisation à plus large échelle des outils informa-tiques présentés ici.

Partendo da li’, cosa si puo’ misurare ?

Possibilità attuali

Gli elementi posturali sono misu-rati a partire di punti di riferimento posizionati sul paziente. I punti uti-lizzati sono a scelta dell’utente, ma alcuni sembrano obbligatori (C7, T8, L3, S1, S3). I punti sono ricos-truiti in 3D e allora si possono cal-colare diverse distanze tra loro : DAO, freccie di cifosi/lordosi...

Figura 6 : Misure 3D a partire di punti di riferimento.

Al contrario Contrairement aux mesures réalisées lors de l’examen clinique, les résultats obtenus par cette méthode devraient être fiables

et reproductibles (sous réserve d’une position d’acquisition correcte).

Perspettive

Un primo miglioramento possibile, sarebbe di automatiz-zare il trattamento dei punti di riferimento. Per ora, si fa ancora a mano e prende circa 5 minuti.

La misura 3D è attualmente realizzata da un cattore che permette un’analisi precisa delle deformazioni locali. Pur-troppo, questo sistema non è disponibile in tutti i centri di consulto. Una via promettente sarebbe di utilizzare una macchina fotografica numerica al posto.

A quest’effetto, un’altra soluzione di Orten potrebbe essere utilizzata : OrtenPIX. Il suo principio è di calcolare un mo-dello 3D a partire di 2 foto fronte/profilo del paziente. Questa soluzione basata su una macchina fotografica stan-dard è meno completa del sistema di numerizzazione 3D (nessuna lettura delle gibbosità per esempio). Potrebbe tut-tavia bastare quando la postura sola dev’essere valutata. La semplicità e il minimo costo di questa soluzione permet-tono soprattutto di pensare ad un’utilizzazione a più grande scalla degli attrezzi informatici qui presentati.

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Figura 7 : OrtenPIX, modelizzazione 3D a partire di mac-china fotografica numerica.

Conclusione

Iniziamo oggi a sistematizzare i « doppi screen shot » con piattaforma di stabilometria. L’obbiettivo è di ottenere una buona correlazione tra le ciffre date dal cattore in condizioni riproduttibili e le misure classiche del medico (Angolo di Cobb, gibbosità, freccie, DAO...). A termine, si potrebbe cosi immaginare che la macchina fo-tografica sostituirà vantaggiosamente il filo di piombo, pro-babilmente troppo artiggianale.

Figure 7 : OrtenPIX, modélisation 3D à partir d’un appareil photo numérique.

Conclusion

Nous commençons aujourd’hui à systématiser les « doubles acquisitions » avec plateforme de stabilométrie. L’objectif est d’obtenir une bonne corrélation entre les chiffres issus du capteur dans des conditions reproductibles et les mesures classiques du praticien (Angle de Cobb, gibbosités, flèches, DAO,…)

A terme, on pourrait ainsi imaginer que l’appareil photo nu-mérique vienne remplacer avantageusement le vieux fil à plomb, sans doute trop artisanal.

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