FR3035991A1

FR3035991A1 - METHOD FOR GENERATING A VIRTUAL MODEL IN THREE DIMENSIONS OF AT LEAST ONE PART OF A SKELETER OF AN INDIVIDUAL

Info

Publication number: FR3035991A1
Application number: FR1554148A
Authority: FR
Inventors: Wafa Skalli; Aurelien Laville
Original assignee: Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM; ARTS
Current assignee: Amvalor SAS
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2016-11-11
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: FR3035991B1; WO2016177792A1

Abstract

Procédé de génération d'un modèle virtuel en trois dimensions d'au moins une partie d'un squelette d'un individu, caractérisé en ce qu'à l'aide d'un dispositif d'imagerie (1) on observe l'individu (Ind) et: - d'une part, on génère une pluralité de paramètres extrinsèques au squelette de l'individu et représentatifs de la géométrie d'une enveloppe externe (E) ; et - d'autre part, on génère des images radiologiques sur lesquelles sont représentées ladite au moins une partie du squelette de l'individu ; et à l'aide desdits paramètres extrinsèques, on détermine dans les images radiologiques des zones d'intérêt à observer, puis on recherche dans ces zones d'intérêt des points caractéristiques d'os du squelette pour en déduire des positions relatives de ces os dans un référentiel spatial et ainsi générer ledit modèle virtuel en trois dimensions de ladite partie du squelette de l'individu.A method for generating a three-dimensional virtual model of at least a portion of a skeleton of an individual, characterized in that with the aid of an imaging device (1) the individual is observed (Ind) and: on the one hand, a plurality of extrinsic parameters are generated at the skeleton of the individual and representative of the geometry of an outer envelope (E); and on the other hand, radiological images are generated on which said at least part of the skeleton of the individual is represented; and with the aid of said extrinsic parameters, areas of interest to be observed are determined in the radiological images, and characteristic areas of bone of the skeleton are then sought in these zones of interest in order to deduce relative positions of these bones in a spatial reference and thus generate said virtual model in three dimensions of said part of the skeleton of the individual.

Description

1 L'invention concerne le domaine de la génération d'un modèle virtuel en trois dimensions d'au moins une partie d'un squelette d'un individu. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Dans le domaine de la reconstruction en trois dimensions 3D des squelettes humains, on connait notamment les documents brevet FR2856170 et W02008146069 qui illustrent des méthodes pour déterminer des représentations géométrique en trois dimensions de tout ou partie du squelette de l'individu à partir de deux images radiologiques en rayons X de l'individu. Ces solutions de construction de représentation nécessitent une expertise de l'opérateur de radiologie et un temps important pour rechercher des points caractéristiques osseux de l'individu. Il est donc nécessaire de simplifier les opérations nécessaires à la reconstruction du modèle virtuel d'au moins une partie de squelette d'un individu observé. OBJET DE L'INVENTION A cette fin, un objet de la présente invention est de fournir un procédé de génération d'un modèle virtuel en trois dimensions adressant tout ou partie des inconvénients précités de l'art antérieur. RESUME DE L'INVENTION A cette fin, il est proposé selon l'invention un procédé de génération d'un modèle virtuel en trois dimensions d'au moins une partie d'un squelette d'un individu, caractérisé en ce qu'à l'aide d'un dispositif d'imagerie on observe au moins une partie de l'individu et: - d'une part, on génère une pluralité de paramètres extrinsèques au squelette de l'individu et représentatifs de la géométrie d'une enveloppe externe de cet individu ; et - d'autre part, à l'aide d'une projection de 3035991 2 rayons X sur ladite partie observée de l'individu, on radiologiques sur génère des images représentées ladite au l'individu ; 5 et à l'aide paramètres extrinsèques l'enveloppe externe de lesquelles sont moins une partie du squelette de de certains au moins desdits représentatifs de la géométrie de l'individu, on détermine dans les images radiologiques des zones d'intérêt à observer, puis on recherche dans ces zones d'intérêt des points 10 caractéristiques d'os du squelette pour en déduire des positions relatives de ces os dans un référentiel spatial et ainsi générer ledit modèle virtuel en trois dimensions de ladite partie du squelette de l'individu.The invention relates to the field of generating a three-dimensional virtual model of at least a portion of a skeleton of an individual. BACKGROUND OF THE INVENTION In the field of the 3D three-dimensional reconstruction of human skeletons, patent documents FR2856170 and WO2008146069 are known which illustrate methods for determining three-dimensional geometric representations of all or part of the skeleton of the human skeleton. individual from two X-ray images of the individual. These representational construction solutions require expertise from the radiology operator and a significant amount of time to search for individual bone features. It is therefore necessary to simplify the operations necessary for reconstructing the virtual model of at least one skeletal part of an observed individual. OBJECT OF THE INVENTION To this end, an object of the present invention is to provide a method of generating a virtual model in three dimensions addressing all or part of the aforementioned drawbacks of the prior art. SUMMARY OF THE INVENTION To this end, it is proposed according to the invention a method of generating a three-dimensional virtual model of at least a portion of a skeleton of an individual, characterized in that With the help of an imaging device at least a part of the individual is observed and: on the one hand, a plurality of extrinsic parameters are generated at the skeleton of the individual and representative of the geometry of an outer envelope this individual; and - on the other hand, using a projection of 3035991 2 X-rays on said observed part of the individual, one radiographically generates images represented said to the individual; 5 and using extrinsic parameters the external envelope of which are less a part of the skeleton of at least some of said representative of the geometry of the individual, it is determined in the radiological images areas of interest to be observed, then these areas of interest are searched for characteristic skeletal bone points in order to deduce relative positions of these bones in a spatial reference frame and thus to generate said three-dimensional virtual model of said part of the skeleton of the individual.

15 Typiquement, l'enveloppe externe de l'individu est constituée par la surface externe de contour de cet individu, qui est constituée par l'interface entre la peau de l'individu et l'espace entourant l'individu. Cette enveloppe est particulièrement simple à observer, y 20 compris avec des images radiologiques obtenues par projection de rayons X. Alors que les limites entre des tissus osseux et des tissus mous entourant ces tissus osseux sont difficilement visualisables car internes à l'individu et donc sujettes au bruit, on constate que la 25 limite entre l'espace entourant l'enveloppe et l'enveloppe de l'individu est facilement observable tout en présentant l'avantage d'être peu bruitée. Ainsi, en utilisant des paramètres extrinsèques 30 représentatifs de la géométrie de l'enveloppe externe de l'individu, on peut avec une certaine précision cibler des zones d'intérêt dans les images radiologiques obtenues par projection de rayons X afin - d'y rechercher des points caractéristiques d'os 35 du squelette pour en déduire des positions relatives de 3035991 3 ces os dans un référentiel spatial ; et ainsi - générer ledit modèle virtuel en trois dimensions de la partie observée du squelette de l'individu.Typically, the outer envelope of the individual is the outer contour area of this individual, which is the interface between the skin of the individual and the space surrounding the individual. This envelope is particularly simple to observe, including radiological images obtained by X-ray projection. While the boundaries between bone tissues and soft tissues surrounding these bone tissues are difficult to visualize because internal to the individual and therefore subject to At the noise, it is found that the boundary between the space surrounding the envelope and the envelope of the individual is easily observable while having the advantage of being quiet. Thus, by using extrinsic parameters representative of the geometry of the outer envelope of the individual, it is possible with certain precision to target areas of interest in radiological images obtained by X-ray projection in order to search for them. skeletal bone feature points for deriving relative positions of these bones in a spatial reference frame; and thus - generating said three-dimensional virtual model of the observed portion of the individual's skeleton.

5 Le procédé selon l'invention permet de faciliter grandement l'identification de points caractéristiques d'os du squelette puisqu'à l'aide de paramètres extrinsèques au squelette, fiables et faciles à obtenir, 10 on cible des zones d'intérêt des images radiologiques et on limite ainsi l'étendue spatiale de la recherche. Il en résulte un gain de temps de recherche particulièrement important, ce qui permet de construire un modèle virtuel 3D avec une capacité de calcul 15 minimisée par rapport au cas où l'on devrait rechercher les points caractéristiques dans toutes les images radiologiques. Par ailleurs, pour les cas où la présence d'un opérateur est nécessaire, le fait de limiter le temps de 20 recherche et de faciliter cette recherche dans les images radiologiques limite le temps opérateur requis. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le modèle virtuel en trois dimensions de ladite partie du squelette de l'individu est généré à 25 l'aide des positions relatives des os dans le référentiel spatial qui ont été déduites à partir de points caractéristiques d'os du squelette qui ont été identifiés par la recherche dans les zones d'intérêt et ce modèle virtuel intègre des données morphologiques d'os obtenues 30 à partir d'observation des images radiologiques. Grâce à ce mode de réalisation des zones d'intérêt dites de « visibilité optimale » sont identifiées à partir de paramètres extrinsèques au squelette pour identifier facilement dans ces zones des 35 images radiologiques des points caractéristiques d'os du 3035991 4 squelette. Dans un second temps, ces points caractéristiques d'os identifiés dans les zones d'intérêt de « visibilité optimale » servent à localiser d'autres zones d'intérêt 5 dites à « visibilité intermédiaire » sur les images radiologiques car on sait, de manière statistique, localiser grossièrement certains os en utilisant des positions connues de points caractéristiques d'autres os. On peut ainsi repérer par itération, limiter des zones de 10 l'image qui seraient autrement difficilement délimitables en partant des seules radiologies au rayons X ou en partant de la seule enveloppe externe. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, lesdits paramètres extrinsèques au squelette 15 de l'individu et représentatifs de la géométrie de l'enveloppe externe comportent des paramètres morphologiques représentatifs de la morphologie de l'enveloppe externe et des paramètres de barycentre représentatifs de la localisation d'au moins un 20 barycentre d'une portion au moins de l'individu. A partir d'observation de l'individu, on peut déduire des paramètres de la morphologie de l'enveloppe extrinsèques au squelette et des paramètres de barycentre de portions de l'individu.The method according to the invention makes it possible to greatly facilitate the identification of characteristic bone points of the skeleton, since using extrinsic parameters with the skeleton, which are reliable and easy to obtain, areas of interest for the images are targeted. radiological studies and thus limit the spatial extent of research. This results in a particularly important search time saving, which allows to build a 3D virtual model with a minimized computational capacity compared to the case where one should search the characteristic points in all the radiological images. On the other hand, for cases where the presence of an operator is necessary, limiting the search time and facilitating this search in the radiological images limits the required operator time. In a preferred embodiment of the invention, the three-dimensional virtual model of said individual skeleton portion is generated using the relative positions of the bones in the spatial repository that were derived from points. Skeletal bone characteristics that have been identified by the search in the areas of interest and this virtual model integrates bone morphological data obtained from radiological image observation. With this embodiment of the so-called "optimum visibility" areas of interest are identified from extrinsic parameters to the skeleton to easily identify in these areas radiological images of the characteristic bone points of the skeleton. In a second step, these characteristic bone points identified in the areas of interest of "optimal visibility" serve to locate other areas of interest 5 called "intermediate visibility" on the radiological images because it is known statistically, roughly locate some bones using known positions of other bone features. It is thus possible to locate by iteration, to limit areas of the image which would otherwise be difficult to demarcate starting from X-ray radiologies alone or starting from the outer envelope alone. According to a preferred embodiment of the invention, said extrinsic parameters at the skeleton 15 of the individual and representative of the geometry of the outer envelope comprise morphological parameters representative of the morphology of the external envelope and representative barycenter parameters. the location of at least one barycentre of at least a portion of the individual. From observation of the individual, one can deduce parameters of the morphology of the extrinsic envelope to the skeleton and the barycenter parameters of portions of the individual.

25 Comme la morphologie de l'enveloppe est liée à la forme du squelette, il est possible en partant de paramètres morphologiques extrinsèques au squelette, de localiser des zones d'intérêt où se trouvent des points caractéristiques d'os à rechercher.Since the morphology of the envelope is related to the shape of the skeleton, it is possible starting from morphological parameters extrinsic to the skeleton, to locate areas of interest where there are characteristic points of bone to look for.

30 De même, on sait que le squelette a notamment pour fonction de soutenir les masses de l'individu et il est ainsi possible de partir de paramètres de barycentre de l'individu pour localiser des zones d'intérêt où se trouvent des points caractéristiques d'os à rechercher.Similarly, it is known that the function of the skeleton is, in particular, to support the masses of the individual, and it is thus possible to start from the individual's centroidal parameters to locate areas of interest where there are characteristic points of interest. to search.

35 Certains au moins des paramètres de barycentre 3035991 5 sont représentatifs de la localisation d'au moins un barycentre d'une portion au moins de la partie observée de l'individu. Par exemple, l'un au moins des paramètres de 5 barycentre est représentatif de la position d'une ligne de gravité de l'individu, par rapport au squelette de l'individu observé en position debout, cette ligne de gravité passant par un centre de gravité virtuel total estimé de l'individu.At least some of the centroidal parameters are representative of the location of at least one centroid of at least a portion of the observed portion of the individual. For example, at least one of the barycenter parameters is representative of the position of a line of gravity of the individual, relative to the skeleton of the individual observed in a standing position, this line of gravity passing through a center of gravity. estimated virtual total gravity of the individual.

10 En partant de la ligne de gravité de l'individu, on peut, dans l'hypothèse où une approche par symétrie serait pertinente pour l'individu observé, localiser des zones d'intérêt par symétrie vis-à-vis de cette ligne. De même, certains points caractéristiques d'os 15 peuvent être repérés statistiquement par rapport à d'autres points caractéristiques d'os en recherchant la distribution des projetées orthogonales de ces points caractéristiques d'os sur la ligne de gravité. Comme on le verra par la suite, ces répartitions statistiques 20 peuvent être utiles pour localiser automatiquement des zones d'intérêt devant contenir des points caractéristiques d'os du squelette par rapport à d'autres zones contenant des points caractéristiques d'os ou des paramètres barycentriques.Starting from the line of gravity of the individual, it is possible, in the event that a symmetry approach is relevant for the observed individual, to locate areas of interest by symmetry with respect to this line. Likewise, certain bone features may be statistically located with respect to other bone features by searching for orthogonal projection of these bone features on the gravity line. As will be seen later, these statistical distributions may be useful for automatically locating areas of interest to contain skeletal bone feature points relative to other areas containing bone feature points or parameters. barycentric.

25 Il est à noter qu'un paramètre de barycentre représentatif de la position de la ligne de gravité de l'individu en position / posture debout par rapport au squelette de l'individu en position / posture debout, est obtenu : 30 en réalisant ladite observation de l'individu alors qu'il est en position debout ; puis en estimant une enveloppe virtuelle représentative de l'enveloppe de l'individu ; puis en décomposant cette enveloppe virtuelle en sous- 35 ensembles virtuels ; puis 3035991 6 en calculant pour chaque sous-ensemble virtuel donné une position estimée de centre de gravité virtuel propre à ce sous ensemble virtuel donné ; puis en attribuant à chaque centre de gravité virtuel 5 propre à un sous ensemble virtuel donné une masse estimée de ce sous ensemble virtuel donné; puis à l'aide des positions de l'ensemble des centres de gravité virtuels et des masses estimées de l'ensemble des centres de gravité virtuels, on détermine une 10 position d'un centre de gravité virtuel total de l'ensemble de l'enveloppe virtuelle de l'enveloppe de l'individu ; puis la ligne de gravité de l'individu dans ladite position debout est définie par une ligne verticale 15 passant par ce centre de gravité virtuel total. On note qu'un sous-ensemble virtuel donné représente les caractères d'un sous ensemble réel correspondant de l'enveloppe de l'individu observé. Par ailleurs, chaque masse estimée attribuée à un 20 centre de gravité virtuel propre à un sous-ensemble virtuel donné est représentative d'une masse réelle du sous ensemble réel donné correspondant. Une masse estimée attribuée à un centre de gravité virtuel propre à un sous-ensemble virtuel donné peut être par exemple estimée 25 à l'aide du volume estimé pour ce sous ensemble virtuel auquel on attribue une masse volumique déterminée à partir de tables de données types de répartition de masses pour ce volume estimé. Ces tables sont déterminées statistiquement à l'aide d'une population donnée.It should be noted that a barycenter parameter representative of the position of the gravity line of the individual in upright position / posture relative to the individual's skeleton in upright posture / posture is obtained by performing said observation of the individual while standing then estimating a virtual envelope representative of the envelope of the individual; then decomposing this virtual envelope into virtual subsets; then 3035991 6 calculating for each given virtual subset an estimated position of virtual center of gravity specific to this given virtual subset; then assigning to each virtual center of gravity 5 specific to a given virtual subset an estimated mass of this given virtual subset; then using the positions of the set of virtual centers of gravity and the estimated masses of the set of virtual centers of gravity, a position of a total virtual center of gravity of the whole of the virtual envelope of the individual's envelope; and then the line of gravity of the individual in said standing position is defined by a vertical line passing through this total virtual center of gravity. We note that a given virtual subset represents the characters of a corresponding real subset of the envelope of the observed individual. Moreover, each estimated mass attributed to a virtual center of gravity specific to a given virtual subset is representative of a real mass of the corresponding given real subset. An estimated mass attributed to a virtual center of gravity specific to a given virtual subset can for example be estimated using the estimated volume for this virtual subset, which is assigned a density determined from standard data tables. mass distribution for this estimated volume. These tables are determined statistically using a given population.

30 Ainsi, un paramètre de barycentre peut être la localisation supposée d'un barycentre d'une portion de la partie observée de l'individu, cette localisation supposée étant calculée à l'aide de la forme de l'enveloppe externe observée.Thus, a barycenter parameter may be the assumed location of a barycenter of a portion of the observed portion of the individual, which assumed location is calculated using the shape of the observed outer envelope.

35 Selon un mode de réalisation complémentaire des 3035991 7 précédents, à partir d'au moins un paramètre morphologique généré par observation d'une caractéristique morphologique de l'enveloppe externe de l'individu observée avec le dispositif d'imagerie, on 5 identifie le positionnement dans le référentiel spatial d'au moins une partie du squelette associée à ce paramètre morphologique. Un paramètre morphologique peut être une bosse, un creux, une courbure typique d'une morphologie qui est 10 identifiable en observant un paramètre extrinsèque au squelette tel que l'enveloppe E. Il est à noter que parmi les paramètres morphologiques extrinsèques au squelette, on peut avoir des dimensions de l'enveloppe mesurées sur l'enveloppe à 15 l'aide du dispositif d'imagerie, comme par exemple un tour de taille. Par exemple, on peut localiser des zones d'intérêt des images radiologiques contenant les épines iliaques du bassin de l'individu en observant simplement 20 des bosses de l'enveloppe externe qui sont des paramètres morphologiques extrinsèques au squelette. Selon ce mode de réalisation, une caractéristique morphologique de l'enveloppe de l'individu est observée à l'aide du dispositif d'imagerie, cette caractéristique 25 est représentée par un paramètre morphologique et à l'aide de ce paramètre morphologique le logiciel positionne spatialement dans le référentiel spatial, référentiel anatomo-gravitaire, une partie du squelette associé à ce paramètre morphologique.According to a complementary embodiment of the above, from at least one morphological parameter generated by observation of a morphological characteristic of the external envelope of the individual observed with the imaging device, the positioning in the spatial reference of at least part of the skeleton associated with this morphological parameter. A morphological parameter can be a hump, a hollow, a typical curvature of a morphology which is identifiable by observing an extrinsic parameter at the skeleton such as the envelope E. It should be noted that among the extrinsic morphological parameters at the skeleton, may have envelope dimensions measured on the envelope using the imaging device, such as a waist circumference. For example, areas of interest may be located radiological images containing the iliac spines of the individual's pelvis by simply observing bumps in the outer envelope that are extrinsic morphological parameters to the skeleton. According to this embodiment, a morphological characteristic of the envelope of the individual is observed by means of the imaging device, this characteristic is represented by a morphological parameter and with the aid of this morphological parameter the software positions spatially in the spatial reference system, an anatomo-gravity reference system, a part of the skeleton associated with this morphological parameter.

30 Une caractéristique morphologique peut être par exemple une bosse visible sur l'enveloppe et générée par une épine iliaque postéro antérieure. A l'aide du dispositif d'imagerie, on estime un paramètre morphologique extrinsèque au squelette et que l'on 35 associe à la présence d'une caractéristique morphologique 3035991 8 intrinsèque au squelette, en l'occurrence une forme caractéristique de l'épine iliaque postéro antérieure. Selon une première méthode d'enrichissement du 5 modèle virtuel en trois dimensions du squelette, à l'aide du paramètre morphologique extrinsèque au squelette de l'individu et à l'aide d'une base de données statistique obtenue par observation d'un groupe d'individus et reliant statistiquement des paramètres 10 morphologiques extrinsèques de squelettes du groupe d'individus et des positions de parties de squelettes associées de ce groupe d'individus, on génère des zones d'intérêt à observer dans les images radiologiques. On suppose que ces zones d'intérêt à observer des 15 images contiennent une représentation d'un point caractéristique de l'os, en l'occurrence la forme caractéristique de l'os iliaque. Idéalement, la détermination dans les images radiologiques des zones d'intérêt à observer est 20 effectuée par une exécution d'un programme informatique de localisation de zones (ci-après aussi appelé moteur de recherche informatisé) utilisant une base de données statistique de détection de zones d'intérêt. Cette base de données contient des liens indiquant chacun la 25 localisation statistique d'une zone d'intérêt dans une image radiologique donnée à partir de la localisation observée d'un paramètre extrinsèque caractéristiques l'enveloppe externe d'un individu donné.A morphological characteristic may be, for example, a bump visible on the envelope and generated by a posterior anterior iliac spine. With the aid of the imaging device, an extrinsic morphological parameter is estimated at the backbone and is associated with the presence of a morphological characteristic intrinsic to the backbone, in this case a characteristic form of the spine. posterior anterior iliac. According to a first method of enrichment of the three-dimensional virtual model of the skeleton, using the extrinsic morphological parameter at the skeleton of the individual and with the aid of a statistical database obtained by observation of a group of individuals and statistically relating extrinsic morphological parameters of skeletons of the group of individuals and positions of associated skeletal parts of this group of individuals, areas of interest to be observed are generated in the radiological images. It is assumed that these areas of interest to observe images contain a representation of a characteristic point of the bone, in this case the characteristic form of the pelvic bone. Ideally, the determination in the radiological images of the areas of interest to be observed is performed by executing a computer program for localization of areas (hereinafter also called computerized search engine) using a statistical database of detection of areas of interest. areas of interest. This database contains links each indicating the statistical location of an area of interest in a given radiological image from the observed location of an extrinsic parameter characteristic of the outer envelope of a given individual.

30 A l'aide d'un moteur de recherche informatisé associé à une base de données statistique de caractéristiques d'os d'individus, on recherche dans les zones d'intérêt des images radiologiques, la position du point caractéristique de l'os concerné et lorsque cette 35 position est identifiée, on complète le modèle virtuel en 3035991 9 indiquant la position de l'os concerné et préférentiellement des données morphologiques de cet os identifiées par le moteur de recherche. Selon cette première méthode d'enrichissement du 5 modèle virtuel, dans un premier temps on détermine automatiquement des zones d'intérêt dans les images radiologiques et on recherche automatiquement, dans les zones d'intérêt et grâce au moteur de recherche informatisé, les caractéristiques morphologiques d'os du 10 squelette et on positionne les os ainsi identifiés dans le modèle virtuel ainsi que des données morphologiques de ces os comme des surfaces osseuses estimées à partir des images radiologiques.With the aid of a computerized search engine associated with a statistical database of bone characteristics of individuals, the areas of interest are searched for radiological images, the position of the characteristic point of the bone concerned. and when this position is identified, the virtual model is completed by indicating the position of the bone concerned and preferentially morphological data of that bone identified by the search engine. According to this first method of enrichment of the virtual model, in a first step, areas of interest are automatically determined in the radiological images and the morphological characteristics are automatically searched for in the areas of interest and thanks to the computerized search engine. of bone in the skeleton and the bones thus identified in the virtual model are positioned as well as morphological data of these bones as bone surfaces estimated from the radiological images.

15 Cette première méthode a l'avantage d'être très précise pour positionner les os dans le modèle virtuel par rapport à d'autres os et à un référentiel spatial, mais elle nécessite une recherche dans la zone d'intérêt à l'aide d'un moteur de recherche, ce qui peut être 20 coûteux en temps de calcul. Dans certains cas où la corrélation entre le paramètre morphologique extrinsèque au squelette de l'individu observé sur l'enveloppe de l'individu est 25 considérée comme suffisamment précise, on peut utiliser une seconde méthode d'enrichissement du modèle virtuel. Il est à noter que ces deux méthodes d'enrichissement du modèle virtuel sont utilisées à tour de rôle ou simultanément pour enrichir un même modèle virtuel de 30 squelette d'un individu. Selon la seconde méthode d'enrichissement du modèle virtuel en trois dimensions du squelette, à l'aide du paramètre morphologique extrinsèque au squelette de 35 l'individu et à l'aide d'une base de données statistique 3035991 10 obtenue par observation d'un groupe d'individus et reliant statistiquement des paramètres morphologiques extrinsèques de squelettes du groupe d'individus et des positions de parties de squelettes associées de ce groupe 5 d'individus, on génère non pas des zones d'intérêt à observer dans les images radiologiques, mais on complète directement le modèle virtuel en indiquant la position de l'os concerné telle que calculée à partir de la position observée sur l'enveloppe de l'individu du paramètre 10 morphologique extrinsèque au squelette et de données statistiques de positionnement relatif entre paramètres morphologiques extrinsèques au squelette et paramètres morphologiques intrinsèques au squelette, ces données statistiques de positionnement étant contenues dans la 15 base de données statistique formée à l'aide du groupe d'individus. Cette seconde méthode d'enrichissement repose sur des observations statistiques de positions relatives entre paramètres morphologiques extrinsèques au squelette 20 et paramètres morphologiques intrinsèques au squelette. Comme elle ne comporte pas de recherche de caractéristiques osseuse dans une zone d'intérêt, elle est plus rapide mais sa précision est plus faible car elle dépend de l'écart existant entre la base de données 25 statistique et la réalité de l'individu observé. Ainsi, cette seconde méthode est privilégiée uniquement pour positionner dans le modèle virtuel des os bien identifiables à partir de l'observation de 30 l'enveloppe externe de l'individu, tels que l'épine iliaque postero antérieure. Selon un mode préférentiel, des caractéristiques intrinsèques au squelette visibles sur les images radiologiques et au moins un des paramètres extrinsèques 35 au squelette sont respectivement positionnés dans un même 3035991 11 référentiel spatial. Idéalement, ce référentiel spatial est un repère tel qu'un repère anatomo-gravitaire qui est un repère anatomique orienté selon l'axe de gravité de l'individu 5 observé en position debout. Cet axe de gravité est noté axe Z qui correspond à un axe vertical passant par le centre de gravité supposé de l'individu observé dans la position de prise de vue des images radiologique.This first method has the advantage of being very precise for positioning the bones in the virtual model with respect to other bones and a spatial reference, but it requires a search in the area of interest using a search engine, which can be expensive in computing time. In some cases where the correlation between the extrinsic morphological parameter to the individual's skeleton observed on the individual's envelope is considered sufficiently accurate, a second method of enrichment of the virtual model may be used. It should be noted that these two methods of enriching the virtual model are used in turn or simultaneously to enrich the same virtual skeleton model of an individual. According to the second method of enrichment of the three-dimensional virtual model of the skeleton, using the extrinsic morphological parameter at the skeleton of the individual and with the aid of a statistical database 3035991 obtained by observation of a group of individuals and statistically relating extrinsic morphological parameters of skeletons of the group of individuals and positions of associated skeletal parts of this group of individuals, not generating areas of interest to be observed in the radiological images , but the virtual model is directly completed by indicating the position of the bone concerned as calculated from the position observed on the envelope of the individual of the extrinsic morphological parameter at the skeleton and of statistical data relative positioning between parameters. extrinsic morphology of the skeleton and morphological parameters intrinsic to the skeleton, these statistical data of positio are contained in the statistical database formed using the group of individuals. This second enrichment method relies on statistical observations of relative positions between extrinsic morphological parameters with backbone and morphological parameters intrinsic to the backbone. Since it does not include a search for bone characteristics in an area of interest, it is faster but its accuracy is lower because it depends on the gap between the statistical database and the reality of the observed individual. . Thus, this second method is privileged only for positioning in the virtual model well identifiable bones from the observation of the outer envelope of the individual, such as the posterior anterior iliac spine. According to a preferred embodiment, intrinsic skeletal features visible on the radiological images and at least one of the extrinsic parameters 35 to the skeleton are respectively positioned in the same spatial reference system. Ideally, this spatial reference is a landmark such as an anatomo-gravity landmark which is an anatomical landmark oriented along the axis of gravity of the individual 5 observed in the standing position. This axis of gravity is denoted Z axis which corresponds to a vertical axis passing through the supposed center of gravity of the individual observed in the shooting position of the radiological images.

10 Ce repère est défini par deux autres axes, X et Y, chacun de ces trois axes X, Y, Z du repère est orienté par rapport aux deux autres axes du repère d'un angle de 900. Idéalement chaque axe est défini par un vecteur directeur placé à l'origine du repère et présentant une 15 norme identique à la norme des deux autres axes. Ainsi le repère anatomo-gravitaire est un repère orthonormé permettant de localiser et orienter chaque partie de l'individu par rapport à ce même repère.This mark is defined by two other axes, X and Y, each of these three axes X, Y, Z of the mark is oriented relative to the other two axes of the mark by an angle of 900. Ideally each axis is defined by a vector director placed at the origin of the marker and having a standard identical to the standard of the other two axes. Thus the anatomo-gravity landmark is an orthonormal landmark allowing to locate and orient each part of the individual with respect to this same landmark.

20 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans 25 lesquels: - La figure 1 présente un dispositif d'imagerie 1 pour la mise en oeuvre de l'invention, - La figure 2 présente le résultat d'une estimation automatisée de localisation de zones d'intérêt 30 dites de « visibilité optimale » pour y localiser des positions en trois dimensions dans le repères anatomiques intrinsèques au squelette du sommet de l'odontoïde, du centre de vertèbre T9 et des têtes fémorales droite et gauche CTFd, CTFg ; 35 - La figure 3 présente le résultat d'une 3035991 12 estimation automatisée de localisation de zones d'intérêt dites de « visibilité intermédiaire» pour y localiser des positions en trois dimensions dans le repères anatomiques intrinsèques au squelette des vertèbres C7, L3 et Si en 5 utilisant des estimations de positions de caractéristiques d'os préalablement identifiées dans des zones d'intérêt de « visibilité optimale » ; - La figure 4 Présente un diagramme illustrant les différentes étapes chronologiques du procédé selon 10 l'invention, telles quelles sont exécutées par un calculateur utilisant : - des bases de données mettant en relation statistiques, des caractéristiques morphologiques, barycentriques de population et des zones d'intérêt dans 15 des images de radiologie ; - des moteurs de recherche dans des zones d'intérêt d'images radiologiques ; - logiciels pour compléter le modèle virtuel à l'aide de données du squelette identifiées par le moteur 20 de recherche. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les images de ladite partie du squelette obtenues par projection de rayons X sont obtenues par 25 radiographies mono-planaire ou radiographies multiplanaires ou par tomodensitométrie. Le dispositif d'imagerie 1 permettant d'obtenir de telles images comporte : au moins une source de rayons X, en l'occurrence 30 deux Sl, S2 qui peuvent être fixes ou mobiles ; au moins une surface de détection, en l'occurrence deux Dl, D2, chaque surface Dl, D2 étant adaptée pour détecter des valeurs d'intensités de rayons X projetées par une des sources Sl, S2 correspondantes et 35 reçus en différents points de la surface détection 3035991 13 correspondante Dl, D2. L'enveloppe externe E, le squelette et les tissus mous placés autour des os du squelette dans l'enveloppe externe E atténuent la propagation des rayons X qui sont 5 projetés sur les surfaces de détection. Les images radiologiques Iml, Im2 générées par le dispositif 1, en fonction des intensités des rayons X détectés en différents points des surfaces de détection Dl, D2 sont donc représentatives des différents niveaux d'atténuation 10 d'intensité de chacun des rayons X détectés. Ces images sont donc des projections des différents coefficients d'absorption de rayons par les tissus de l'individu traversé par ces rayons. Par analyse des niveaux de gris de ces images Iml, Im2 ou d'autres paramètres tels que 15 des niveaux de contrastes ou niveaux de couleurs, on peut obtenir des représentations biplanes de l'enveloppe E de l'individu observé, de ses tissus mous et de ses tissus osseux qui forment son squelette.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which is given below, by way of indication and in no way limitative, with reference to the appended drawings, in which: FIG. an imaging device 1 for implementing the invention, - Figure 2 shows the result of an automated estimation of location of areas of interest 30 called "optimal visibility" to locate three-dimensional positions in the anatomical landmarks intrinsic to the skeleton of the odontoid vertex, vertebral center T9 and left and right femoral head CTFd, CTFg; FIG. 3 presents the result of an automated estimation of the location of so-called "intermediate visibility" zones of interest for locating three-dimensional positions in the anatomical landmarks intrinsic to the skeleton of vertebrae C7, L3 and Si. using previously identified bone feature position estimates in areas of "best visibility" interest; FIG. 4 presents a diagram illustrating the different chronological steps of the method according to the invention, as they are executed by a computer using: databases relating statistics, morphological characteristics, barycentric population and d-zones; interest in X-ray images; search engines in areas of radiological image interest; software to complete the virtual model using skeletal data identified by the search engine. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Images of said skeletal portion obtained by X-ray projection are obtained by single-planar radiographs or multiplanar x-rays or by computed tomography. The imaging device 1 making it possible to obtain such images comprises: at least one X-ray source, in this case two S1, S2 which can be fixed or mobile; at least one detection surface, in this case two D1, D2, each surface D1, D2 being adapted to detect X-ray intensity values projected by one of the corresponding sources S1, S2 and received at different points of the corresponding detection surface 3035991 13 D1, D2. The outer envelope E, the skeleton and the soft tissues placed around the skeletal bones in the outer envelope E attenuate the propagation of X-rays that are projected onto the sensing surfaces. The radiological images Im1, Im2 generated by the device 1, as a function of the intensities of the X-rays detected at different points of the detection surfaces D1, D2, are therefore representative of the different intensity attenuation levels of each of the detected X-rays. These images are therefore projections of the different coefficients of absorption of rays by the tissues of the individual crossed by these rays. By analyzing the gray levels of these images Im1, Im2 or other parameters such as contrast levels or color levels, it is possible to obtain biplane representations of the envelope E of the observed individual, of his soft tissues. and bone tissue that forms his skeleton.

20 Le dispositif d'imagerie 1 comprend en outre un calculateur Cal relié aux surfaces de détection Dl, D2 et sources de rayons X, Si, S2. Ce calculateur en fonction des positions relatives connues et calibrées entre les surfaces Dl, D2 et les sources Si, S2, met en oeuvre le 25 procédé selon l'invention en exécutant un ou plusieurs logiciels. Les logiciels exécutés par le calculateur réalisent : Une fonction de moteur de recherche informatisé 30 associé à une base de données statistique de caractéristiques d'os d'individus, pour générer automatiquement des zones d'intérêt dans les images radiologiques IM1, IM2, en fonction de paramètres extrinsèques au squelette ; et 35 Une fonction de moteur de recherche pour 3035991 14 rechercher automatiquement ou semi automatiquement dans ces zones d'intérêt (à visibilité optimale ou intermédiaire) des images radiologiques IM1, IM2, les positions de points caractéristiques de os concernés ; 5 Une fonction de logiciel pour positionner automatiquement dans le référentiel spatial (référentiel anatomo-gravitaire orthonormé ayant des axes X, Y, Z, l'axe Z étant l'axe vertical) des parties du squelette identifiées dans les zones d'intérêt, et pour compléter 10 automatiquement le modèle virtuel en 3D du squelette en indiquant les positions d'os identifiés et préférentiellement des données morphologiques identifiées par le moteur de recherche de cet os.The imaging device 1 further comprises a calculator Cal connected to the detection surfaces D1, D2 and X-ray sources, Si, S2. This calculator according to the known and calibrated relative positions between the surfaces D1, D2 and the sources Si, S2, implements the method according to the invention by executing one or more software programs. The software executed by the calculator realizes: A computerized search engine function associated with a statistical database of bone characteristics of individuals, to automatically generate areas of interest in radiological images IM1, IM2, based on extrinsic parameters to the skeleton; and a search engine function to search automatically or semi automatically in these areas of interest (at optimum or intermediate visibility) radiological images IM1, IM2, the positions of the characteristic bone points concerned; A software function for automatically positioning in the spatial repository (orthonormal anatomo-gravity repository having X, Y, Z axes, the Z axis being the vertical axis) of the skeleton parts identified in the areas of interest, and to automatically complete the 3D virtual model of the skeleton by indicating the identified bone positions and preferentially morphological data identified by the search engine of this bone.

15 En recherche automatique, l'opérateur n'est pas sollicité et le calculateur génère lui-même des zones d'intérêt et des résultats de recherches qu'il effectue dans ces zones d'intérêt. Le logiciel présente préférentiellement une fonction de quantification de 20 risque d'erreur et en cas de risque trop important dans la détection de caractéristiques morphologiques du squelette observé sur les images IM1, IM2, il génère une alerte à l'attention de l'opérateur pour lui demander de confirmer ou modifier des zones du squelette supposées 25 identifiées. Il s'agit alors d'une recherche semi automatisée puisque le calculateur identifie une caractéristique supposée d'un os et demande à l'opérateur de valider ou éventuellement corriger cette caractéristique identifiée avant qu'elle ne soit utilisée 30 pour enrichir le modèle virtuel en trois dimensions. Pour faciliter l'interaction homme machine, le dispositif 1 comporte également un environnement relationnel homme / machine pouvant comporter écran(s) tactile(s) ou non, clavier et pointeur manuel.In automatic search, the operator is not requested and the calculator itself generates areas of interest and search results that it performs in these areas of interest. The software preferentially has a function of quantification of the risk of error and in case of too great a risk in the detection of morphological characteristics of the skeleton observed on the images IM1, IM2, it generates an alert to the attention of the operator for ask him to confirm or modify identified areas of the skeleton identified. It is then a semi-automated search since the calculator identifies an assumed characteristic of a bone and asks the operator to validate or possibly correct this identified characteristic before it is used to enrich the virtual model by three dimensions. To facilitate the human-machine interaction, the device 1 also includes a man / machine relationship environment that may include touch screen (s) or not, keyboard and hand pointer.

35 3035991 15 La géométrie d'une partie de squelette de l'individu Ind est caractérisée par des paramètres appelés paramètres intrinsèques au squelette. Une caractéristique de forme estimée d'un os du squelette ou 5 la position estimée de cet os ou de cette caractéristique de l'os ou son orientation estimée par rapport à d'autres os ou des dimensions estimées de cet os constituent des exemples de paramètres intrinsèques au squelette de l'individu donné Ind.The geometry of a skeletal portion of the individual Ind is characterized by parameters called parameters intrinsic to the skeleton. An estimated shape characteristic of a bone of the skeleton or the estimated position of this bone or bone characteristic or its estimated orientation relative to other bone or estimated dimensions of this bone are examples of parameters. intrinsic to the skeleton of the given individual Ind.

10 L'enveloppe externe E de l'individu Ind ne fait pas partie du squelette de l'individu, et elle est par conséquent définie par des paramètres extrinsèques au squelette. Ces paramètres extrinsèques au squelette, sont 15 par exemple : des paramètres barycentriques de tout ou partie de l'individu ; et des paramètres représentatifs de caractéristiques géométriques d'au moins une partie de l'enveloppe externe 20 de l'individu qui est traversée ou non par les rayons X pour obtenir les images radiologiques. Ces paramètres extrinsèques ne sont donc pas des paramètres caractérisant la géométrie / forme du squelette. Parmi ces paramètres extrinsèques, on peut 25 trouver la position de la ligne de gravité de l'individu en position debout, des centres de gravité virtuels propres à des sous-ensembles virtuels de l'enveloppe ainsi que leurs positions estimées, des dimensions externes de l'enveloppe de l'individu, des formes de 30 cette enveloppe, telles que des courbures, des bosses ou des creux caractéristiques, des primitives géométriques approximant des morphologies correspondantes de l'enveloppe de l'individu ainsi que des paramètres descripteurs de telles primitives géométriques.The outer envelope E of the individual Ind is not part of the individual's skeleton, and is therefore defined by extrinsic parameters in the skeleton. These extrinsic parameters at the skeleton are, for example: barycentric parameters of all or part of the individual; and parameters representative of geometric characteristics of at least a portion of the outer envelope of the individual that is traversed or not by X-rays to obtain the radiological images. These extrinsic parameters are therefore not parameters characterizing the geometry / shape of the skeleton. Among these extrinsic parameters, one can find the position of the standing line of gravity of the individual, virtual centers of gravity peculiar to virtual subsets of the envelope and their estimated positions, external dimensions of the envelope of the individual, shapes of this envelope, such as curvatures, characteristic bumps or depressions, geometric primitives approximating corresponding morphologies of the individual's envelope as well as descriptor parameters of such primitives geometric.

35 On note comme exemple de dimensions externes de 3035991 16 l'enveloppe un tour de hanches, un tour de torse, des longueurs de membres ou de portions de membres telle qu'une distance bassin-genou, une distance entre des centres de gravités de sous-ensembles virtuels de 5 l'enveloppe, comme une distance entre le centre de gravité de la tête et un centre de gravité du tronc de l'individu. Comme exemple de primitive géométrique approximant une morphologie correspondante de 10 l'enveloppe, on peut avoir une ellipse de tour de bassin approximant la forme du bassin vue dans un plan de coupe transversale virtuel de l'enveloppe de l'individu et passant par des points caractéristiques du bassin de l'individu observé. De cette primitive géométrique 15 dépend une position statistique du bassin et une information statistique de largeur de bassin qui permettent de définir une zone d'intérêt sur les images au rayons X pour par exemple y rechercher la présence de têtes fémorales.As an example of the external dimensions of the envelope, the envelope is a hip circumference, a torso circumference, lengths of limbs or limb portions such as a pelvic-knee distance, a distance between centers of gravity of virtual subsets of the envelope, such as a distance between the center of gravity of the head and a center of gravity of the individual's trunk. As an example of a geometric primitive approximating a corresponding morphology of the envelope, one can have a basin tower ellipse approximating the shape of the basin seen in a virtual cross sectional plane of the individual's envelope and passing through points. characteristics of the basin of the observed individual. From this geometric primitive 15 depends a statistical position of the pelvis and a statistical information of pelvic width which make it possible to define an area of interest on X-ray images for example to search for the presence of femoral heads.

20 Comme autre exemple de primitive géométrique approximant une morphologie correspondante du squelette, on peut avoir une courbure supposée de la colonne vertébrale de l'individu reconstituée à partir d'une observation de formes caractéristiques de l'enveloppe se 25 trouvant le long de la colonne vertébrale. Comme autre exemple de primitive géométrique approximant une morphologie correspondante du squelette, on peut avoir une courbe d'enveloppe du tronc observée selon un plan de coupe transversal de l'enveloppe de 30 l'individu, permettant de générer une primitive elliptique approximée de la courbe d'enveloppe du tronc (on note que cette courbe d'enveloppe du tronc peut être obtenue uniquement à partir d'une observation de l'enveloppe de l'individu sans utiliser l'imagerie au 35 rayons X). A partir de cette primitive géométrique on 3035991 17 peut facilement automatiser l'approximation de données intrinsèques au squelette comme des dimensions supposées de la cage osseuse thoracique ou des dimensions de côtes et ainsi générer des zones d'intérêt à observer dans les 5 images au rayon X ainsi pour affiner ces dimensions morphologiques supposée du squelette. Comme autre exemple de paramètre extrinsèque utile, on sait mesurer une longueur de cuisse et en déduire à l'aide de données statistiques une longueur 10 supposée du fémur correspondant pour ainsi cibler des zones d'intérêt à rechercher dans les images aux rayons X pour y trouver des caractéristiques du fémur telles que le col du fémur ainsi que, si nécessaire, d'autres caractéristiques intrinsèques au squelette telles que des 15 positions supposées d'autres points morphologiques du squelette corrélés statistiquement à la valeur de longueur supposée du fémur. Le choix des paramètres extrinsèques permet de cibler les données importantes permettant de localiser 20 les zones d'intérêt à rechercher sur les images rayons X et on limite ainsi la capacité de calcul nécessaire à la reconstruction du squelette. EXEMPLE DE DETERMINATION D'UN MODELE VIRTUEL DE 25 COLONNE VERTEBRALE D'UN INDIVIDU Comme on le voit sur la figure 4, une première étape du procédé selon l'invention consiste en l'observation d'au moins une partie de l'individu via : 30 au moins des images radiologiques par rayons X, en l'occurrence deux IM1, IM2, qui représentent au moins une partie du squelette de l'individu; éventuellement via la génération d'une représentation en trois dimensions d'au moins une partie 35 de l'enveloppe externe de l'individu.As another example of a geometric primitive approximating a corresponding skeletal morphology, it is possible to have an assumed curvature of the spine of the reconstituted individual from an observation of characteristic shapes of the envelope lying along the column. spinal. As another example of a geometric primitive approximating a corresponding skeletal morphology, one can have a trunk envelope curve observed along a transverse sectional plane of the individual's envelope, making it possible to generate an approximate elliptic primitive of the curve. trunk envelope (it is noted that this trunk envelope curve can be obtained only from an observation of the individual's envelope without using X-ray imaging). From this geometric primitive one can easily automate the approximation of intrinsic data to the skeleton as supposed dimensions of the thoracic bone cage or rib dimensions and thus generate areas of interest to be observed in the 5 images at the radius. X thus to refine these supposed morphological dimensions of the skeleton. As another example of a useful extrinsic parameter, it is known to measure a thigh length and to deduce therefrom using statistical data an assumed length of the corresponding femur so as to target areas of interest to be found in X-ray images for find features of the femur such as the femoral neck and, if necessary, other intrinsic skeletal features such as presumed positions of other skeletal morphological points statistically correlated with the assumed femur length value. The choice of extrinsic parameters makes it possible to target the important data making it possible to locate the areas of interest to be found on the X-ray images and thus limits the computing capacity necessary for the reconstruction of the skeleton. EXAMPLE OF DETERMINING A VIRTUAL VERTEBRAL COLUMN MODEL OF AN INDIVIDUAL As seen in FIG. 4, a first step of the method according to the invention consists in observing at least a part of the individual via At least X-ray radiological images, in this case two IM1, IM2, which represent at least a part of the skeleton of the individual; possibly by generating a three-dimensional representation of at least a portion of the outer envelope of the individual.

3035991 18 Il est à noter que les documents brevet Fr 2 856 170 et W02008146069 décrivent des méthodes d'observation de caractéristiques du squelette via des 5 images radiologiques au rayons X. Le dispositif d'imagerie 1 peut dans certains cas comprendre, outre les moyens d'imagerie par rayons X utilisant des rayons X pour générer lesdites images 10 radiologiques IM1, IM2, des moyens optiques Opt reliés au calculateur et spécifiquement adaptés à générer une image externe de l'enveloppe de l'individu. Ces moyens optiques Opt sont ainsi reliés aux moyens d'imagerie par rayons X.It should be noted that the documents Patent No. 2,856,170 and WO2008146069 describe methods for observing skeletal characteristics via X-ray radiological images. The imaging device 1 may in certain cases comprise, in addition to the means X-ray imaging system using X-rays to generate said radiological images IM1, IM2, Opt optical means connected to the computer and specifically adapted to generate an external image of the envelope of the individual. These Opt optical means are thus connected to the X-ray imaging means.

15 Dans ce mode, le dispositif d'imagerie permet de visualiser un même individu se trouvant dans une position définie, préférentiellement debout à l'aide des moyens d'imagerie par rayons X et à l'aide des moyens optiques spécifiquement adaptés à générer une image externe de 20 l'enveloppe de l'individu. Ces images externes et les images radiographiques sont préférentiellement réalisées simultanément pour pouvoir positionner ces images externes et radiographiques dans le même référentiel spatial et pouvoir ainsi augmenter le nombre 25 d'informations disponibles et exploitables sur l'individu observé. Ces moyens optiques Opt sont sélectionnés dans le groupe de moyens optiques comprenant un scanner de corps, 30 optique à frange de moiré dispositif à rayon laser, optoélectronique, stéréoscopique, caméra infrarouge. Qu'ils soient liés en simultané ou en différé, les moyens d'imagerie X et moyens optiques fonctionnent ensemble. Ces moyens optiques sont une première source 35 possible d'observation de paramètres extrinsèques au 3035991 19 squelette. Les images radiologiques obtenues par projection de rayons X sont une autre source d'observation de ces paramètres extrinsèques.In this mode, the imaging device makes it possible to visualize the same individual in a defined position, preferably standing with the aid of the X-ray imaging means and with the aid of optical means specifically adapted to generating a external image of the individual's envelope. These external images and the radiographic images are preferably carried out simultaneously in order to be able to position these external and radiographic images in the same spatial reference system and thus be able to increase the number of available and exploitable information on the observed individual. These Opt optical means are selected from the group of optical means comprising a body scanner, optical moiré fringe device with laser beam, optoelectronic, stereoscopic, infrared camera. Whether they are linked simultaneously or deferred, the means of X-ray imaging and optical means work together. These optical means are a first possible source of observation of extrinsic parameters at the backbone. Radiological images obtained by X-ray projection are another source of observation of these extrinsic parameters.

5 En effet, certains paramètres extrinsèques sont observables sur les images radiologiques et dans ce cas, on peut utiliser les images radiologiques pour générer ces paramètres extrinsèques au squelette. Ceci est possible pour des paramètres extrinsèques tels que la 10 forme ou la position de l'enveloppe de l'individu que l'on peut identifier par différence de contrastes et/ou couleurs et/ou niveau de couleur comme le niveau de gris sur la radiologie.Indeed, certain extrinsic parameters are observable on the radiological images and in this case, the radiological images can be used to generate these extrinsic parameters at the skeleton. This is possible for extrinsic parameters such as the shape or position of the individual's envelope that can be identified by contrast difference and / or color and / or color level such as the gray level on the screen. radiology.

15 L'observation de l'individu permet de définir plusieurs paramètres extrinsèques au squelette (comme ceux visibles à la figure 2) : - Centre de gravité total du corps humain, permettant de définir la ligne de gravité (LG): 20 - Centre de gravité de la tête (CGTET): - Centre de gravité du tronc (CGTR): - Contour du bassin C défini dans un plan horizontal par une Ellipse passant au mieux par ce contour ; 25 - un repère anatomo-gravitaire Rb, avec comme ordonnée l'axe Z vertical, et comme axes X et Y respectivement les petit et grand axe de l'ellipse bassin ; - Un certain nombre de primitives géométriques 30 complémentaires peuvent être également définies, par exemple la localisation très approximative des Epines Iliaques Antéro-Supérieures droite et gauche EIASd, EIASg et Epines Iliaques Postéro-Supérieures droites et gauches dans le repère Rag (respectivement EIPSd et, 35 EIPSg) 3035991 20 Comme on le voit sur la figure 4, une fois les différents paramètres extrinsèques au squelette identifiés, on a deux options qui dépendent de la 5 facilité de détermination des zones d'intérêt recherchées sur les images radiologiques. Selon la première option, on détermine des zones d'intérêt à « visibilité optimale » dans les images 10 radiologiques par rayons X, pour y retrouver des caractéristiques morphologiques du squelette particulièrement visibles comme le Centre de Tête Fémoral droit CTFd, le Centre de Tête Fémoral gauche CTFg, OdC2, vertèbre T9) 15 Comme on le voit sur la figure 2 : a. A partir de la ligne de gravité LG et des paramètres bassin, nous pouvons estimer la position approximative des centres des têtes fémorales droit CTFd et gauche CTFg, en utilisant par exemple les méthodes de 20 Bell, Davis, ou des méthodes améliorées par inférences statistiques. Ces positions nous permettent d'avoir la zone d'intérêt de la recherche sur des radiographies frontale et sagittale IM1. L'utilisation de techniques de traitement d'image 25 (moteur de recherche) permettent d'avoir la détection automatisée sur la vue de face du contour de la tête fémorale, et ainsi d'en déduire la position de la projection sur la vue de face de CTFG et CTFD, ainsi qu'un estimé du rayon des sphères approximant les têtes 30 fémorales. En utilisant ces informations, ainsi que les lignes épipolaires permettant de mettre en correspondance la vue de face et la vue de profil, il est possible de 35 déduire la position de la projection sur la vue de profil 3035991 21 de CTFD et CTFG, et au final de déduire la position 3D de CTFd et CTFg. b. A partir du centre de gravité de la tête CGTET 5 et de LG, il est possible d'estimer la zone d'intérêt pour la détection par traitement d'image du sommet de l'odontoïde sur la vue de profil. En utilisant cette information, ainsi que les lignes épipolaires permettant de mettre en correspondance la vue de face et la vue de 10 profil, il est possible de déduire la position de la projection du sommet de l'odontoïde sur la vue de face, et au final de déduire la position 3D de l'odontoïde. c. A partir du centre de gravité du tronc 15 (CGTRONC) nous pouvons estimer la position de la vertèbre 19 à partir d'informations statistiques. Cette position peut être ajustée par traitement d'image lorsque l'information correspondante n'est pas trop bruitée. Ainsi, à la fin de l'étape c, nous avons de 20 manière automatisée, en utilisant les informations extrinsèques, des données statistiques et du traitement d'image, un estimé de la position 3D de repères anatomiques intrinsèques pour le sommet de l'odontoïde, le centre de 19 et des têtes fémorales CTF. 25 d. Comme illustré à la figure 4, à partir de LG, nous pouvons par exemple nous appuyer sur l'article de Steffen et al. 2009 (Localisation des vertèbres et de l'axe des têtes fémorales par rapport à la ligne de 30 gravité (Steffen et al, Eur Spine J 2009), pour définir les coordonnées X et Y approximatives du milieu du plateau de Si, et du centre des corps vertébraux (ou des plateaux vertébraux) des vertèbres Tl, L3, et Si, et des coordonnées X de la vertèbre 14. Le centre du corps 35 vertébral (ou les centres des plateaux de C7), peut aussi 3035991 22 être estimé. Il manque les coordonnées en Z de ces différents repères anatomiques. e. A partir de statistiques longitudinales sur 5 une base de données de reconstructions 3D obtenues grâce au recherches dans les zones d'intérêt à visibilité optimale, les données issues de l'étape c seront utilisées pour définir la position Z estimée des différents repères anatomiques mentionnés en étape d. 10 f. A l'issue de l'étape e, nous avons l'estimation des zones d'intérêt de certaines vertèbres spécifiques, et nous pouvons, par traitement d'image, détecter automatiquement des informations en termes de 15 contours ou de points permettant d'avoir la position ajustée des repères anatomiques définis en étape d et e. g. A l'issue de l'étape f nous disposons d'une information riche concernant plusieurs paramètres 20 intrinsèques, en plus des paramètres extrinsèques. Des statistiques longitudinales, complétées éventuellement par des statistiques entre paramètres extrinsèques et intrinsèques, permettent alors d'avoir un premier estimé de l'ensemble de la colonne vertébrale. 25 h. Dans une autre forme de l'invention l'étape g peut être remplacée comme suit. Un modèle générique global comportant l'enveloppe externe et le squelette peut être déformé par une méthode de transformation 30 géométrique (MLS, Krigeage, ou autre), en utilisant des points de contrôle résultant des paramètres extrinsèques et intrinsèques pour aboutir à une solution initiale. La solution initiale peut ensuite être ajustée par des méthodes manuelles ou automatiques. L'intérêt de 35 la méthode est que la méthode initiale ainsi produite 3035991 23 utilise un nombre plus grand de paramètres intrinsèques que ceux résultant d'une saisie manuelle, permettant ainsi d'améliorer aussi cette solution par rapport à l'existant, ce qui conduit à limiter le nombre 5 d'ajustements nécessaires pour la reconstruction 3D. Dans d'autres formes de l'invention, les paramètres extrinsèques pourraient être issus d'autres informations, par exemple des marqueurs radio-opaques 10 placés sur la peau, une plateforme de force donnant la ligne de gravité, ou encore des dimensions très globales telles que taille, tour de hanches, etc.") Cet exemple détaillé illustré par les figures 2, 15 3 et 4 permet donc la construction d'un modèle virtuel de la colonne vertébrale et du bassin d'un individu observé.The observation of the individual makes it possible to define several extrinsic parameters with the skeleton (like those visible in FIG. 2): - Total center of gravity of the human body, allowing to define the line of gravity (LG): 20 - Center of gravity head gravity (CGTET): - Center of gravity of the trunk (CGTR): - Contour of the basin C defined in a horizontal plane by an ellipse passing at best by this contour; An anatomo-gravity landmark Rb, with the vertical axis Z as ordinate, and the small and long axes of the basin ellipse as X and Y axes respectively; A number of complementary geometric primitives may also be defined, for example the very approximate location of the right and left iliac anterior superior iliac spines EIASd, EIASg and left and right posterior superior iliac spines in the reference frame Rag (respectively EIPSd and, As can be seen in FIG. 4, once the various identified extrinsic parameters to the skeleton have been identified, there are two options which depend on the ease of determining the areas of interest sought on the radiological images. According to the first option, zones of interest at "optimal visibility" are determined in x-ray radiological images, in order to find particularly visible skeleton morphological characteristics such as the CTFd Right Femoral Head Center, the Femoral Head Center. left CTFg, OdC2, vertebra T9) As seen in FIG. 2: a. From the LG gravity line and pelvic parameters, we can estimate the approximate position of the CTFd and left CTFg femoral head centers, using for example the Bell, Davis methods, or methods improved by statistical inferences. These positions allow us to have the area of interest of the research on IM1 frontal and sagittal radiographs. The use of image processing techniques (search engine) makes it possible to have the automated detection on the front view of the contour of the femoral head, and thus to deduce the position of the projection on the view of the femoral head. CTFG and CTFD face, as well as an estimate of the radius of the spheres approximating the femoral heads. Using this information, as well as the epipolar lines for matching the front view and the side view, it is possible to deduce the position of the projection on the CTFD and CTFG side view. final to deduce the 3D position of CTFd and CTFg. b. From the center of gravity of the CGTET 5 head and LG, it is possible to estimate the area of interest for the detection by image processing of the top of the odontoid on the profile view. Using this information, as well as the epipolar lines for matching the front view and the profile view, it is possible to deduce the position of the projection of the odontoid vertex on the front view, and the final to deduce the 3D position of the odontoid. vs. From the center of gravity of the trunk 15 (CGTRONC) we can estimate the position of the vertebra 19 from statistical information. This position can be adjusted by image processing when the corresponding information is not too noisy. Thus, at the end of step c, we have automated, using extrinsic information, statistical data and image processing, an estimate of the 3D position of intrinsic anatomical landmarks for the top of the odontoid, the center of 19 and CTF femoral heads. 25 d. As illustrated in Figure 4, from LG, we can for example rely on the article by Steffen et al. 2009 (Location of the vertebrae and the axis of the femoral heads with respect to the gravity line (Steffen et al, Eur Spine J 2009), to define the approximate X and Y coordinates of the middle of the Si plateau, and the center vertebral bodies (or vertebral plateaus) of the vertebrae T1, L3, and Si, and X coordinates of the vertebra 14. The center of the vertebral body 35 (or the centers of the C7 trays), can also be estimated. The Z-coordinates of these anatomical landmarks are missing.e From longitudinal statistics on a database of 3D reconstructions obtained through searches in areas of interest at optimal visibility, the data from step c will be used to define the estimated Z position of the various anatomical landmarks mentioned in step D. f After completing step e, we have the estimation of the areas of interest of certain specific vertebrae, and we can, by image processing, automatically detecting information in terms of contours or points for having the adjusted position of the anatomical landmarks defined in steps d and e. boy Wut. At the end of step f, we have rich information concerning several intrinsic parameters, in addition to the extrinsic parameters. Longitudinal statistics, supplemented possibly by statistics between extrinsic and intrinsic parameters, then make it possible to have a first estimate of the whole of the vertebral column. 25 h. In another form of the invention step g can be replaced as follows. A global generic model including the outer envelope and the skeleton can be deformed by a geometric transformation method (MLS, Kriging, or other), using control points resulting from extrinsic and intrinsic parameters to arrive at an initial solution. The initial solution can then be adjusted by manual or automatic methods. The advantage of the method is that the initial method thus produced uses a larger number of intrinsic parameters than those resulting from manual input, thus making it possible to improve this solution also with respect to the existing one. leads to limiting the number of adjustments required for 3D reconstruction. In other forms of the invention, the extrinsic parameters could be derived from other information, for example radio-opaque markers placed on the skin, a force platform giving the line of gravity, or even very global dimensions. such as waist, hips, etc. ") This detailed example illustrated by FIGS. 2, 3 and 4 thus allows the construction of a virtual model of the spine and pelvis of an observed individual.

Claims

REVENDICATIONS1. A method for generating a three-dimensional virtual model of at least a portion of a skeleton of an individual, characterized in that with the aid of an imaging device (1) at least one part of the individual (Ind) and: on the one hand, a plurality of extrinsic parameters are generated at the skeleton of the individual and representative of the geometry of an external envelope (E) of this individual (Ind); and on the other hand, by means of an X-ray projection on said observed part of the individual, radiological images are generated on which said at least part of the skeleton of the individual is represented; and using at least some of said extrinsic parameters representative of the geometry of the outer envelope of the individual, radiological images are determined areas of interest to be observed, and then in these areas of interest are sought skeletal bone characteristic points to deduce relative positions of these bones in a spatial reference frame and thus generate said three-dimensional virtual model of said part of the skeleton of the individual.

A method of generating a virtual model according to claim 1, wherein said three-dimensional virtual model of said individual skeleton portion is generated using the relative positions of the bones in the spatial repository that have been deduced from characteristic skeletal bone points that have been identified by the search in the areas of interest and this virtual model integrates morphological bone data obtained from observation of the radiological images.

3. A method according to any one of claims 1 or 2, wherein said extrinsic parameters at the skeleton of the individual and representative of the geometry of the outer envelope comprise morphological parameters representative of the morphology of the outer envelope and centroidal parameters representative of the location of at least one centroid of at least a portion of the individual.

The method of claim 3, wherein at least some of the centroid parameters are representative of the location of at least one barycenter of at least a portion of the observed portion of the individual.

5. The method according to at least one of claims 3 or 4, wherein at least one of the barycenter parameters is representative of the position of a line of gravity of the individual, relative to the skeleton of the individual observed in a standing position, this line of gravity passing through an estimated total virtual center of gravity of the individual. 25

The method according to any of claims 3 to 5, wherein from at least one morphological parameter generated by observing a morphological characteristic of the outer envelope of the individual observed with the imaging device. , it identifies the positioning in the spatial reference of at least part of the skeleton associated with this morphological parameter. 35

A method according to any one of claims 3 to 6, wherein a barycenter parameter may be the assumed location of a barycenter of a portion of the observed portion of the individual, which assumed location is calculated at 5 using the shape of the outer shell observed.

A method according to any one of the preceding claims, wherein said determining in X-ray images of areas of interest to be observed is performed by executing a computer program for localization of areas using a statistical detection database. of interest areas, this database containing links each indicating the statistical location of an area of interest in a given radiological image from the observed location of an extrinsic parameter characteristic of the outer envelope of a given individual. 20

9. The method as claimed in claim 1, in which skeletal intrinsic characteristics visible on the radiological images and at least one of the extrinsic parameters at the skeleton are respectively positioned in the same spatial reference system.

The method of any of the preceding claims, wherein at least some of said backbone extrinsic parameters are derived from an X-ray image analysis.

The method of any of the preceding claims, wherein the imaging device comprises X-ray imaging means using X-rays to generate said X-ray images and optical means specifically adapted to generate a X-ray image. external image of the envelope of the individual, these optical means being connected to the X-ray imaging means.

12. The method according to the preceding claim, wherein said optical means specifically adapted to generate an external image of the envelope of the individual are selected from the group of optical means comprising a body scanner, optical moire fringe device. laser beam, optoelectronic, stereoscopic, infrared camera.