Génération de maillages surfaciques pour la création de modèles biomécaniques du cerveau

Le planning préopératoire en neurochirurgie est réalisé à partir d'images structurelles et fonctionnelles du patient. Cependant l'intervention chirurgicale réalisée à partir de ce planning se fonde sur l'hypothèse que les structures anatomiques ne bougent pas pendant l'opération. En réalité, pendant l'opération, le cerveau se déforme de sorte que les images préopératoires, sur lesquelles se base le neurochirurgien, ne correspondent plus à la réalité anatomique du patient. Un approche envisagée pour résoudre ce problème est de modéliser, par la méthode des éléments finis, le comportement mécanique du cerveau pendant l'opération. Ceci permettrait de fournir au chirurgien, tout au long de l'intervention, des images mises à jour de la même qualité que les images préopératoires. La création du maillage du modèle biomécanique du cerveau à partir d'images IRM préopératoires fait l'objet de ce travail.

La première et majeure partie du travail est consacrée à l'élaboration d'un mailleur surfacique. L'extraction de la surface, définie soit à l'aide d'une fonction implicite, soit à l'aide d'une image tridimensionnelle, se fait au moyen de la méthode Marching Tetrahedra. Le maillage ainsi obtenu étant inadapté au calcul éléments finis, il est ensuite simplifié et amélioré de manière à obtenir un maillage de bonne qualité. Afin de découpler la taille des mailles générées de la distance inter-slices, une méthode d'interpolation entre images a également été implémentée.

La seconde partie est l'intégration du mailleur surfacique créé dans l'embryon du système de neuronavigation en cours de développement à l'ULg. Par simplicité, le cerveau est considéré comme un milieu homogène et seul le phénomène du brain shift est modélisé. De plus, les images IRM sont supposées avoir été préalablement corrigées, segmentées et recalées. Les résultats obtenus après calcul éléments finis similaires à ceux trouvés dans la littérature.