CT/US Registration Methods. Application to Percutaneous Renal Puncture Surgical Navigation

Percutaneous renal puncture is a common urologic procedure preliminary to stone ablation. The reduced size of renal cavities, the proximity of noble structures, as well as the limited information conveyed by interventional imaging devices, make the insertion of the puncture needle more complex. In collaboration with the urologists of Pitié Salpêtrière hospital, we have studied the feasibility of a computer-assisted puncture system. Our study was twofold. On the one hand, a protocol based on the planning/registration/guidance flowchart was validated. It relies on the manual segmentation of pre-operative CT images and intra-operative US images, and on a 3D/3D point matching algorithm. On the other hand, and afterwards, a new registration method avoiding any segmentation step was developed. Those two approaches were implemented and tested on phantoms, cadavers and patient data. We present their basis and evaluation.
La ponction rénale percutanée est un geste d'urologie courant préliminaire à l'ablation de calculs. La taille réduite des cavités rénales, la présence de structures nobles, et l'information limitée que fournit l'imagerie interventionnelle, rendent complexe l'insertion de l'aiguille de ponction. En collaboration avec le service d'urologie de la Pitié-Salpêtrière, nous avons étudié la faisabilité d'un système d'assistance informatisée au geste de ponction. Notre travail a connu deux phases. D'abord, un protocole basé sur le triptyque planification/recalage/guidage a été validé ; il repose sur la segmentation manuelle des images scanner pré-opératoires et échographiques per-opératoires et sur un algorithme de recalage de nuages de points 3D. Dans un deuxième temps, une nouvelle méthode de recalage iconique permettant de s'affranchir des étapes de segmentation a été mise au point. Ces deux approches ont été mises en œuvre et expérimentées sur des fantômes, des pièces anatomiques et sur des données de patients. Nous en présentons les fondements et l'évaluation.