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Déformations de la colonne vertébrale : défi majeur pour la visualisation et l’analyse mathématique

Les maladies orthopédiques les plus fréquentes chez les enfants sont les déformations de la colonne vertébrale. La scoliose est une malformation multifactorielle en trois dimensions (3D) qui implique toujours des déformations élémentaires dans les trois plans principaux : courbure latérale dans le plan frontal, déviation (principalement auto-adaptable) antéropostérieure dans la rotation sagittale et (très caractéristique) la rotation axiale vertébrale dans le plan horizontal.

Malgré les preuves évidentes de la nature tridimensionnelle de la scoliose, la visualisation du plan horizontal, l'élément le plus important du développement d'une malformation de la colonne vertébrale – en l'absence de moyens techniques appropriés –, n'était pas disponible.

Les symptômes associés à la scoliose adulte sont principalement dus à la dégénérescence de structures qui soutiennent la colonne vertébrale. Ces changements, qui sont souvent appelés « arthrite de la colonne vertébrale », peuvent se produire à tous les niveaux du dos. Avec le vieillissement et l'arthrite, un progressif rétrécissement des espaces de disques entre les vertèbres, ainsi que le rétrécissement de l'espace disponible pour les nerfs (sténose lombaire) peuvent se développer.
La dégénérescence de la colonne vertébrale fait partie du processus normal de vieillissement chez toutes les personnes ; dans la plupart des cas, la colonne vertébrale devient plus rigide avec l'âge mais ne développe pas beaucoup de courbures anormales et cause seulement très peu ou pas de douleur.

Dans d'autres cas, la colonne vertébrale perd sa stabilité structurelle avec l'âge et développe progressivement des courbures anormales qui peuvent être douloureuses et causer des symptômes dont des maux de dos, posture voûtée, problèmes de jambe (engourdissement, lourdeur, picotements, douleur et faiblesse) qui nécessitent de fréquentes périodes de repos et limitation d’activités.
"La visualisation de tout ce qui est 3-dimensionnel est un grand défi"
L'approche adoptée par le « Scoliosis Research Society Working Group on 3 D Terminology of Spinal Deformities » en 1994, utilise des plans « auxiliaires » sur lesquels la colonne vertébrale est projetée. Ces plans ne sont pas véritablement 3D, mais cette approche consiste à « utiliser des mesures de "quasi-3D", un compromis raisonnable entre la pureté mathématique et les limites conceptuelles et pratiques ». (Stokes IA. Terminologie tridimensionnelle de déformation de la colonne vertébrale. Un rapport présenté à la « Scoliosis Research Society » par le « Scoliosis Research Society Working Group on 3-D terminology of spinal deformity. Spine 1994 January 15 ; 19 (2) : 236-48) ».

Un nouveau concept de vecteurs de vertèbres basé sur les reconstructions d’images de 2D EOS, un appareil d'imagerie nouvelle à faible dose de rayons x, a été récemment proposé afin de faciliter l'interprétation des données 3D EOS, surtout en ce qui concerne les images de plan horizontal.

L'analyse des données vectorielles de la vertèbre peut conduire à une meilleure compréhension de la scoliose idiopathique et dégénérative et promouvoir le développement d'une base de nouveaux concepts dans les procédures thérapeutiques.

Coordination du projet

>Prof. Tamas Illés

Prof. Tamas Illés
Déformations de la colonne vertébrale : défi majeur pour la visualisation et l’analyse mathématique