Étiquette : Computer simulation

Chirurgie cardiaque · Vol. 20 Abstract 2016

C-37 – Chirurgie valvulaire aortique mini-invasive : développement d’un outil de planning et de simulation
Vito Giovanni Ruggieri, Hui Li, Reda Belhaj Soulami, Amedeo Anselmi, Miguel Castro, Antoine Lucas, Hervé Corbineau, Pascal Haigron, Jean-Philippe Verhoye Service de chirurgie thoracique et cardio-vasculaire, CHU Pontchaillou, Rennes – INSERM U1099, LTSI (laboratoire Traitement du signal et de l’image), université de Rennes-I, Rennes  Objectif Durant la dernière décennie, la chirurgie valvulaire aortique mini-invasive a connu un essor important. Néanmoins, sa diffusion demeure limitée par sa complexité technique et sa courbe d’apprentissage. Le planning préopératoire doit représenter une étape incontournable permettant aussi de choisir la voie d’abord (mini-sternotomie en J ou T inversé ou mini-thoracotomie) la plus appropriée à chaque patient. Dans cette perspective, nous avons développé un outil automatique pour simuler et optimiser l’approche mini-invasive à la valve aortique.  Méthode L’angioscanner thoracique de chaque patient était segmenté afin d’extraire et reconstruire la cage thoracique et les structures cardiaques. La détection automatique de la ligne centrale et du bord latéral droit du sternum et leur rapport à la position de l’aorte ascendante étaient utilisés pour définir l’approche mini-invasive. La détection automatique des espaces intercostaux et leur rapport à l’anneau aortique étaient utilisés pour définir l’espace intercostal approprié. De plus, le plan de l’anneau était visualisé dans la reconstruction 3D incluant le plan cutané du patient.  Résultat L’outil développé a été testé sur 30 cas. La qualité des résultats automatiques a été évaluée par 2 chirurgiens habitués au contexte mini-invasif : 93 % des espaces intercostaux, 96 % des bords latéraux droits et 93 % des lignes centrales du sternum étaient jugés parfaitement concordants. Dans les autres cas, l’erreur détectée était minime. La possibilité de modifier la taille de l’incision ainsi que l’intensité de l’écartement sternal/costal permettait d’optimiser l’accès. Enfin, une alerte liée à d’éventuelles difficultés techniques anatomiques a été implémentée (aorte ascendante trop profonde et anneau aortique trop bas).  Conclusion Notre outil prévoit la simulation de la vision chirurgicale réelle lors des abords mini-invasifs à la valve aortique, permettant au chirurgien de planifier sa procédure, d’identifier et d’optimiser la voie d’abord la plus appropriée. Une telle approche pourrait être particulièrement bénéfique pour les chirurgiens désireux de commencer un programme de chirurgie valvulaire aortique mini-invasive.     Patient-specific minimally invasive approach to the aortic valve- preoperative planning and simulation   Objectives During the last decades different less invasive surgical approaches to the aortic valve have been developed. However their global diffusion is still limited because of technical complexity comparing to full sternotomy. Preoperative planning allows to reduce the risk of anatomical unknowns, the rate of conversion to sternotomy and finally the risk for the patient. We developed an automatic tool for 3D preoperative planning to simulate, optimize and choose the patient-specific minimally invasive approach to the aortic valve.  Methods Patient-specific thoracic angio-CT-scan images were segmented to visualize 3D chest bones and heart structures meshes. The automatic detection of sternum right bordering and centerline related to the ascending aorta position allowed to identify the best minimally invasive patient-specific approach (J- or T-shaped mini-sternotomy or right mini-thoracotomy). The intercostal spaces from first to fourth were automatically detected by extracting the information of rib contour and related to the aortic valve position to choose the best intercostal space to approach the valve. The aortic valve plane and also its normal vector projected through the chest wall were computed and visualized into the 3D mesh including the patient skin.  Results The automatic tool was tested on 30 datasets. The quality of automatic results was verified by 2 surgeons that felt comfortable in minimally invasive setting and during different sessions: 93% of intercostal spaces, 96% of right sternum bordering and 93% of sternum centerlines were judged as perfectly detected by both surgeons. In remaining cases the error was minimal allowing to reach anyway a minimally invasive planning result. The possibility to modify the skin incision length and the sternal/ribs retraction width was also implemented in order to optimize the access. Moreover a warning concerning technical difficulty to anatomical features such as deep ascending aorta or very low aortic valve was included.  Conclusion The 3D reconstruction allowed to simulate the real surgical vision during minimally invasive approach to the aortic valve in order to choose the best access for each patient and to optimize it. This automatic tool could be helpful especially for surgeons starting their experience in minimally invasive aortic valve surgery.
juin 10, 2016
Chirurgie cardiaque · Vol. 20 Abstract 2016

C-27 – Analyse assistée par ordinateur et implantation virtuelle des assistances circulatoires de longue durée – prédictibilité des résultats cliniques
Amedeo Anselmi, Sophie Collin, Jean-Philippe Verhoye, Pascal Haigron, Erwan Flécher Service de chirurgie thoracique et cardio-vasculaire, CHU de Rennes – INSERM U1099, LTSI (laboratoire Traitement du signal et de l’image), université de Rennes-I, Rennes  Objectif Les assistances circulatoires mécaniques de longue durée (ACM) restent associées à des complications telles que la thrombose et le dysfonctionnement de pompe, les événements thromboemboliques, les arythmies ventriculaires sévères et les phénomènes de succion. Celles-ci sont possiblement associées à un positionnement non optimal. Nous présentons les résultats préliminaires d’un système de planification spécifique-patient et d’analyse du positionnement postopératoire.  Méthode Nous avons réuni une équipe pluridisciplinaire (chirurgiens cardiaques, ingénieurs biomédicaux et experts de traitement de l’image pour applications médicales). Nous avons élaboré des scanners postopératoires de 8 patients porteurs d’une ACM (segmentation semi-automatique). L’alignement de la canule apicale des ACM avec l’orifice mitral a été quantifié par un système de coordonnées (logiciel dédié interactif). Les patients ont été attribués au groupe 1 (37,5 %, au moins une complication au suivi comme défini ci-dessus) et au groupe 2 (62,5 %, pas de complication). Nous avons aussi développé un logiciel d’implantation virtuelle des ACM.  Résultat La rotation de la canule apicale en direction du septum interventriculaire (pourcentage de déviation de la valeur idéale) était de 73 % ± 28,6 (groupe 1) et 15 % ± 12,4 (groupe 2) (p = 0,006). La rotation de la canule en direction de la paroi antérieure ou inférieure du ventricule gauche (pourcentage de déviation de la valeur idéale) était de 50,9 % ± 27,2 (groupe 1) et 61,1 % ± 18,5 (groupe 2) (p = 0,54). L’implantation virtuelle d’une ACM a pu être réalisée par la première version du logiciel de simulation sur le scanner préopératoire de 5 patients.  Conclusion Plusieurs facteurs influencent les résultats des ACM. Nous proposons qu’ils puissent être améliorés par étude préopératoire (implantation virtuelle et dans l’avenir chirurgie assistée par ordinateur, sélection du site d’implantation idéale au niveau du myocarde, choix parmi différents dispositifs). L’étude postopératoire par reconstruction des images scanner peut dépister certains facteurs morphologiques associés aux complications (événements thromboemboliques).     Computer-assisted analysis and virtual implantation of long-term mechanical assist devices- predictability of clinical Results   Objectives Long-term left-ventricular assist devices (LVADs) remain associated with immediate and late complications. Pump thrombosis, pump failure, thromboembolic events, severe ventricular arrhythmias and suction events are possibly linked with suboptimal LVAD positioning. Our purpose is to develop a tool for patient-specific implantation planning and for postoperative analysis of LVAD positioning. We present the preliminary results of this research.  Methods We have assembled a multidisciplinary team (cardiac surgeons, biomedical engineers, experts in the treatment of images for medical applications). We have elaborated the postoperative CT-scans of 8 LVAD recipients (semi-automatic segmentation). The alignement of the LVAD apical cannula with the mitral orifice has been quantified by a coordinate system (dedicated interactive software). Patients have been attributed to either the Group 1 (37.5%, at least one complication at follow-up as defined above) or the Group 2 (65.5%, no complications). We have also developed a software for LVAD virtual implantation (segmentation of preoperative CT-scan by a multi-atlas method, semi-automatic positioning and analysis of chest wall conflict).  Results Average duration of follow-up was 22.3 months ±20.5 et 27.8 months ±13.7 (Groups 1 and 2, p=0.66). The rotation of the apical cannula towards the interventricular septum (expressed as percentage deviation with respect to the ideal value) was 73% ±28.6 (Group 1) and 15% ±12.4 (Group 2) (p=0.006). The rotation of the apical cannula towards the anterior of inferior left ventricular wall (percentage deviation with respect to the ideal value) was 50.9% ±27.2 (Group 1) and 61.1% ±18.5 (Group 2) (p=0.54). The LVAD virtual implantation was successfully performed using the first version of the dedicated simulation software on the preoperative CT-scan of 5 patients.  Conclusion Several different factors influence the results of LVAD treatment. We suggest that these results can be improved through preoperative planning (virtual implantation and later computer-assisted surgery, selection of ideal ventricular coring site and choice among alternative devices). Postoperative analysis through CT-scan reconstruction might identify morphological factors associated with complications at follow-up (thromboembolic events).
juin 10, 2016
Chirurgie cardiaque · Vol. 20 Abstract 2016

C-14 – Simlife® – vers une approche plus réelle de la simulation chirurgicale. Première expérience du groupe HUGO avec l’AJCTCV
Christophe Jayle, Pierre Corbi, Charles Henri David, Jean-Louis de Brux, Olivier Baron, Jean-Philippe Verhoye, Jamil Hajj-Chahine, Géraldine Allain, Cyril Brecque, Jean-Pierre Richet Service de chirurgie thoracique et cardiaque, CHU de Poitiers – AJCTCV, Paris – Service de chirurgie cardiaque, CHU d’Angers – Institut du thorax, clinique chirurgicale thoracique et cardio-vasculaire, Nantes – Service de chirurgie thoracique, cardiaque et vasculaire, hôpital Pontchaillou, Rennes – Laboratoire d’anatomie et de simulation, faculté de Médecine et de Pharmacie, université de Poitiers  Objectif « Jamais la première fois sur un patient ! » La formation chirurgicale doit comprendre des outils de simulation performants. Il s’agit de répondre à des objectifs de formation initiale ou de formation continue sur des dispositifs d’évolution technologique. Différents modèles sont accessibles : simulation sur ordinateur, mannequin humanisé, petits et gros mammifères, cadavres humains. Nous présentons ici une première expérience de simulation sur Simlife®.  Méthode Le laboratoire d’anatomie de la faculté de médecine de Poitiers a développé un modèle de cadavre perfusé pulsatile (Simlife®). Sur ce modèle, nous avons simulé une chirurgie complète du RVAo destinée aux juniors et une chirurgie du remplacement de la crosse aortique par prothèse composite destinée à des chirurgiens plus aguerris. Les techniques de fermeture en milieu hostile ont également pu être abordées. Sur une journée, 12 juniors membres de l’AJCTCV, encadrés par les enseignants de l’interrégion ouest (HUGO), ont pu réaliser ces deux interventions sur 4 Simlife. L’ensemble des temps opératoires ont pu être réalisés. Des binômes d’internes étaient constitués, laissés en autonomie, contrôlés par un enseignant. Un questionnaire de satisfaction a été réalisé en fin de formation.  Résultat Seniors comme juniors ont trouvé le modèle extrêmement réaliste, très proche des conditions chirurgicales que l’on connaît, permettant d’aborder l’ensemble des points clés de ces deux chirurgies sans contrainte temporaire et dans un environnement identique à celui du bloc opératoire. La satisfaction était complète. L’ensemble de la chirurgie a pu être réalisé, avec un encadrement serein et personnalisé. La découverte de dispositifs moins répandus (valve à déploiement rapide, Evita-Open®, Flexigrip®) a pu être abordée.  Conclusion Le Simlife® est certainement le simulateur le plus proche de la réalité. Il permet une formation réaliste et de qualité au cours de séances de formation personnalisées. La simulation de la chirurgie cardiaque est tout à fait adaptée à ce simulateur, y compris dans le cadre de la chirurgie coronarienne. Il permet à la fois l’apprentissage et le contrôle des connaissances pratiques en permettant une réelle « épreuve de capacités opératoires ». Son extension à la chirurgie thoracique est en cours. Il doit trouver une place sans doute importante dans l’arsenal des différents procédés de simulation.     Simlife®- towards a more real approach to surgical simulation. First experience with the group HUGO and AJCTCV   Objectives “Never the first time on a patient!” Surgical training must include efficient simulation tools. This is to respond to initial training objectives (resident) as well as continuing education on technological change devices. Different models are available: computer simulation, humanized model, small and large mammals, human corpses. Here we present a first simulation experiment cadaver pulsatile perfused (Simlife®).  Methods The anatomy laboratory of the Faculty of Medicine of Poitiers developed a pulsatile perfused body model (Simlife®). On this model, we simulated a complete AVR surgery designed for juniors and surgery of the aortic arch replacement by composite prosthesis intended for more experienced surgeons. In hostile environments closure techniques have also been addressed. On one day, 12 members of the AJCTCV, supervised by teachers from the west inter-region (HUGO), have made these two interventions on 4 perfused cadavers. All the operating times could be made in adaptation of each. Resident pairs consisted, some autonomous left their procedure for each table, checked by a teacher. A satisfaction survey was conducted in the end of training.  Results For seniors, all stakeholders found a very realistic model, very similar to surgical conditions that we know, for addressing all of the key points of these two surgeries without a temporary constraint and an identical environment the operating room. For juniors, the satisfaction is complete. The entire surgery was achieved with a serene and custom framing. The discovery of less common device (rapid deployment valve, Evita-open ®, Flexigrip®) has been tackled.  Conclusion The pulsatile perfused body model is certainly the closest simulation of reality. It allows a realistic and quality education during one training session. Simulation of heart surgery is quite suitable for this simulator including within coronary surgery. It allows both learning but control practical knowledge enabling a real “test of operational capabilities”; Its extension to the thoracic surgery is underway, with associated pulmonary ventilation. It probably has to find a prominent place in the arsenal of different simulation methods.
juin 10, 2016