Ce travail traite du problème de la simulation et de l'assistance par ordinateur d'une opération chirurgicale. Nous abordons trois aspects de ce problème. Tout d'abord, nous décrivons un système d'assistance en temps-réel à une opération chirurgicale particulière : la rétropéritonéoscopie. Ce système permet d'afficher en continu des images de synthèse en fonction des déplacements de l'instrument chirurgical. Le chirurgien dispose ainsi d'informations supplémentaires lui permettant de rendre son geste plus rapide et précis. Nous détaillons la conception et la réalisation de ce système, ainsi que les expérimentations sur spécimen anatomique. Ensuite, pour aller plus loin et simuler effectivement le comportement des organes du patient au cours de l'opération, nous avons conçu un nouveau modèle de système de solides. Ce modèle fait cohabiter des solides rigides polygonaux et des solides fortement déformables représentés par un maillage de type ''éléments finis''. L'hypothèse d'une évolution quasi-statique du système et l'utilisation de lois de comportement élastique issues de la mécanique permettent d'obtenir un modèle robuste et réaliste. Nous détaillons l'implémentation de ce modèle et présentons quelques résultats proches des comportements ''chirurgicaux''. Enfin, nous étudions quelques outils mathématiques et algorithmiques utilisés dans les deux systèmes précédents : la représentation des rotations, la mécanique des milieux continus, la mise en correspondance rigide de nuages de points appariés, et la détection d'objets circulaires et elliptiques et de grilles dans des images en niveaux de gris.

Depuis une dizaine d’années, l’essor des minivis d’ancrage orthodontique a été grandissant jusqu’à devenir, aujourd’hui, un outil incontournable dans l’arsenal thérapeutique de l’orthodontiste. Très peu d’études ont été publiées quant à la nature de la réponse tissulaire face à l’insertion et la mise en charge de ces minivis. De plus, une partie des patients concernés par l’orthodontie étant des adolescents, il serait intéressant de savoir si le tissu osseux en croissance est propice à l’utilisation de ces dispositifs. L’influence de la nature du matériau sur cette réaction tissulaire reste également à définir. L’objectif de cette étude a été d’évaluer la biointégration de deux systèmes de minivis orthodontiques présents sur le marché, l’un en acier chirurgical et l’autre en titane-aluminium-vanadium, en conduisant une analyse clinique, histomorphométrique et microtomographique chez le porc en croissance. Les résultats ont montré que la réponse osseuse se caractérise, dans un os en croissance peu compact, par un épaississement des travées osseuses au contact des dispositifs, probablement pour résister à la contrainte locale. Le tissu osseux en croissance permet la biointégration des minivis d’ancrage orthodontique, mais le taux de succès relativement faible observé implique l’adaptation des protocoles cliniques par une analyse préalable du ratio os trabéculaire/os cortical, une augmentation du délai avant mise en charge, et l’application de forces légères. La réponse tissulaire est similaire, quel que soit le système étudié. L’acier chirurgical, grandement utilisé en orthopédie, présente donc un intérêt en orthopédie dento-faciale, dans une indication temporaire / The miniscrew implants are increasingly used over the last decade in orthodontics and gradually replacing the use of extraoral forces because of their greater efficiency and because their effectiveness is not subject to patient compliance. Few studies seeking to understand the response to orthodontic anchorage devices at bone-tissue interface have been published over the last ten years. Despite the large use of miniscrews in teenagers, very few have included young subjects in their protocol. Furthermore, despite the use of stainless steel miniscrew implants, no studies have investigated biointegration of such devices. The aim of the present study was to evaluate tissue response to immediately loaded miniscrew implants (of Ti6Al4V and of stainless steel) in growing pigs in order to answer to the following questions: Is it possible to implant and load miniscrew implants in a growing bone? Does stainless steel devices present the same biointegration than titanium devices? A clinical evaluation, and histomorphometrical and micro-CT analyses were performed. Results showed that the growing bone seems compatible with the orthodontic anchorage. In the growing pig with low bone density areas, the trabecular thickness increase appears as the bone response to withstand the local strains induced by loaded orthodontic miniscrews. Stainless steel devices presented similar behavior to the Ti6Al4V devices in pigs. This study showed the possibility to place stainless steel miniscrew implants for orthodontic anchorage in growing models

Les interrogations éthiques sur la greffe du visage semblent incontournables. Quels sont les risques tolérables, non pas de manière irresponsable, mais, en conscience, dans l'intérêt du patient ? Dans quelles mesures les questions éthiques ont-elles été abordées par les équipes chirurgicales avant la réalisation des greffes ? L'éthique peut-elle légitimer cette intervention ? Une étude de la littérature scientifique et de la littérature grise des équipes ayant réalisé une greffe de la face a été menée pour déterminer les questions éthiques soulevées par cette greffe. Elles touchent à la fois au donneur, à sa famille et au receveur. A partir de ces items, une enquête par questionnaire a été conduite auprès de ces mêmes équipes chirurgicales pour évaluer leur prise en charge. Pour ouvrir le débat, associer la collectivité à des fins pédagogiques et tracer la route des nouvelles acceptations, 1000 chirurgiens français ont aussi été interrogés par un questionnaire. Les résultats ont permis d'explorer le problème du consentement de la famille du donneur, la place des proches dans le respect de la mémoire et de la volonté du défunt. Explorer aussi le respect du cadavre, le secret médical, le respect de l'anonymat du donneur, le rôle des médias, et enfin la notion de consentement d'un patient vulnérable et celle de la balance bénéfice / risque pour un traitement dont les bénéfices sont encore incertains. Dans le cadre du visage, ces questions prennent une dimension humaine essentielle... Pour en témoigner les premiers travaux ont porté sur le symbolisme du visage, la défiguration, les enjeux historiques, juridiques, institutionnels et religieux. / The ethical questions about the face transplant seem unavoidable. What risks can be tolerated, not irresponsibly, but in conscience, in the interest of the patient ? To what extent the ethical issues have been addressed by surgical teams prior to the completion of transplants ? Can ethics justify this intervention? A study of the scientific literature and general press of every team having performed the face transplant was conducted to determine the ethical issues raised by this transplantation. They affect both the donor and his family and the recipient. From these items, a questionnaire survey was conducted with the same surgical team to assess the management of these ethical issues. To open the debate, involving the community for educational and trace the way of the new acceptances, 1000 French surgeons were also interviewed by a questionnaire. The results were used to explore the issue of consent of the donor's family, the place of family in respect of memory and the will of the deceased. Explorer also respect the body, medical confidentiality, respect for donor anonymity, the role of media in the first major surgery, and finally the concept of consent of a vulnerable patient and that of the risk / benefit ratio for treatment whose benefits are still uncertain. As part of the face such questions are essential human dimension ... To testify early work focused on the symbolism of the face, disfigurement, historical, legal, institutional, and religious challenges.

Les procédures chirurgicales intraoculaires sont des procédures difficiles par la précision qu’elles demandent, on parle de microchirurgie, mais aussi par la difficulté et la faible qualité de visualisation des tissus à traiter. En effet, dans la plupart des procédures intraoculaires le chirurgien utilise uniquement un microscope ophtalmologique qui ne permet la visualisation des tissus que par la pupille du patient et offre une perception limitée de la profondeur. La Tomographie en Cohérence Optique (OCT) fournit des images en profondeur des tissus sains de manière non invasive, elle est utilisée couramment en diagnostic ophtalmologique et est de plus en plus utilisée intra-opérativement. Dans cette thèse nous allons présenter deux systèmes OCT intra-opératifs qui visent à assister les chirurgiens sur deux procédures intraoculaires, la vitrectomie et l’injection sous-rétinienne. Pour ces deux projets nous avons utilisé le matériel chirurgical utilisé cliniquement pour plusieurs raisons : s’assurer d’utiliser des outils adéquats (dimensions, efficacité, sécurité) pour la procédure, garder des outils que les chirurgiens utilisent régulièrement et avec lesquels ils sont familiers et limiter les coûts de développement. Pour le système OCT nous avons utilisé des sondes OCT en fibre optique car elles sont flexibles, bon marché et de petit diamètre. Leur focalisation peut également être modifiée dépendamment de l’application avec une fibre optique GRIN à leur extrémité pour augmenter le signal OCT. Nous avons ainsi attaché à ces outils chirurgicaux des sondes OCT en fibre optique. Pour le projet portant sur les injections sous-rétiniennes il a fallu dans un premier temps développer des sondes OCT avec des diamètres plus petits que ceux existant. Pour ce faire nous avons développé une méthode permettant de réduire le diamètre des sondes avec de l’acide fluorhydrique et grâce à un design permettant de conserver les propriétés optiques des sondes. Ce travail est présenté dans le premier article. Le second article présente un système permettant de guider les injections sous-rétiniennes. L’injection sous-rétinienne est une intervention chirurgicale de haute précision visant à restaurer et/ou préserver la vision des patients souffrant de maladies rétiniennes. Néanmoins, l’injection sous-rétinienne reste à la limite des capacités physiologiques humaines en raison des tremblements de la main et peut être compromise par le reflux du médicament si l’injection n’est pas assez profonde dans la rétine. Nous avons développé un système pour guider l’injection avec un micromanipulateur et donner des informations précises sur la profondeur au chirurgien avec l’OCT intra-opératif. Après avoir miniaturisé une sonde OCT en fibre optique avec la méthode présentée dans l’article 1 nous avons pu l’insérer dans une canule utilisée cliniquement. La sonde couplée à un système OCT que nous avons développé acquiert un signal A-scan qui va permettre de connaitre la distance entre la canule et la rétine mais aussi de sélectionner la profondeur de l’injection dans les couches rétiniennes. La canule est attachée à un micromanipulateur qui assure son déplacement dans l’œil. Une image M-scan est construite avec le signal OCT et le chirurgien peut directement sélectionner sur l’image la profondeur de l’injection. Nous avons développé l’interface sur Labview. Après avoir sélectionné la cible de l’injection le programme de guidage va déplacer la canule et injecter le volume adéquat grâce à une pompe contrôlable. Nous avons validé notre système de guidage sur des yeux de porcs ex-vivo. Sur 40 injections 38 présentaient un décollement rétinien ciblé et localisé, preuve de la réussie de l’injection rétinienne ce qui représente un taux de succès de 95% (CI : 83.1 – 99.4). Nous avons aussi grâce à un algorithme de traitement de l’image calculé le volume présent sous la rétine après l’injection que nous avons comparé au volume injecté. Nous avons ainsi trouvé que 75% du volume initialement injecté se retrouve bien sous la rétine. Le troisième article présente un système permettant d’arrêter automatiquement le vitrecteur lors d’une vitrectomie pour réduire les dommages accidentels sur la rétine. La survenue de déchirures rétiniennes iatrogèniques dans la vitrectomie par la pars plane est une complication qui compromet l’efficacité globale de la chirurgie. Un certain nombre de déchirures rétiniennes iatrogènes se produisent lorsque la rétine est coupée accidentellement par le vitrecteur. Nous avons développé un vitrecteur intelligent capable de détecter en temps réel une coupure rétinienne accidentelle et de désactiver rapidement la machine de vitrectomie pour les prévenir. Ce vitrecteur intelligent est composé d’une sonde OCT attachée au vitrecteur et va avoir comme rôle de détecter si le vitrecteur aspire la rétine et va endommager ces tissus sains. La sonde OCT agit comme un détecteur de présence devant l’ouverture du vitrecteur, ceci en comparant un signal de référence avec le signal en direct. Cette comparaison de signal OCT va commander un bras robotique pour actionner la pédale d’arrêt du vitrecteur. Ainsi le chirurgien n’a pas besoin d’interpréter un signal, la décision d’arrêt du vitrecteur dû à la présence de la rétine est prise automatiquement. Ceci va permettre de réduire grandement, de 300 ms à 29 ms, le délai de la prise de décision d’arrêt du vitrecteur précédemment limité par le temps de réaction du chirurgien. Nous avons développé les sondes OCT, le système OCT ainsi que l’algorithme d’arrêt automatique de ce système. Nous avons validé sur des yeux porcins in-vivo, deux chirurgiens ont utilisé notre système en essayant d’endommager les tissus rétiniens. 70% (CI : 56.39 – 82.02) des tentatives de dommages rétiniens des chirurgiens furent atténuées ou empêchées par notre système. Ce projet a abouti au dépôt d’un brevet ("Smart Vitrector", Provisional patent application, US 63109040). / Intraocular surgical procedures are difficult procedures because of the precision they require, they are often referred as microsurgery, but also by the little information available to the surgeon. In most intraocular procedures the surgeon only uses an ophthalmic microscope which allows visualization of tissue just through the patient’s pupil and offers limited depth perception. Optical Coherence Tomography (OCT) provides in-depth images of healthy tissue in a non-invasive manner, is commonly used in ophthalmologic diagnostics, and is increasingly used intraoperatively. In this thesis we will present two intraoperative OCT systems that aim to assist surgeons with two intraocular procedures, vitrectomy and subretinal injection. For these two projects we used the surgical equipment used clinically for several reasons : to make sure to use adequate tools (dimensions, efficiency, safety) for the procedure, to keep tools that surgeons use regularly and with which they are familiar and limit development costs. For the OCT system we used fiber optic OCT probes as they are flexible, cheap and small in diameter. Their focus can also be modified, depending the application, with a GRIN fiber at their tip to increase the OCT signal. We have attached optical fiber OCT probes to these surgical tools. For the subretinal injections project it was first necessary to develop OCT probes with smaller diameters than existing ones. To do this, we have developed a method to reduce the diameter of the probes with hydrofluoric acid and a design to maintain the optical properties of the probes. This work is presented in the first article. The second article presents a system for guiding subretinal injections. Subretinal injection of drugs is a challenging surgical intervention aiming to restore and/or preserve the vision of patients suffering from retinal diseases. Nevertheless, the subretinal injection remains at the edge of human physiological capacity because of hand tremor and can be mitigated by drug reflux if the injection is not deep enough in the retina. We developed a system to guide the injection with a micromanipulator and give precise depth information to the surgeon with intraoperative OCT. To do so we first miniaturized an optical fiber OCT probe with the method presented in article 1, we were able to insert it into a cannula used clinically. The probe coupled to an OCT system that we have developed acquires an A-scan signal which enables to know the distance between the cannula and the retina but also to select the depth of the injection into the retinal layers. The cannula is attached to a micromanipulator that moves it inside the eye. An M-scan image is built with the OCT signal and the surgeon can directly select on the image the depth of the injection. We developed the interface on Labview. After selecting the injection target, the guidance program will move the cannula and inject the appropriate volume using a controllable pump.We have validated our guidance system on pig eyes ex-vivo. Out of 40 injections, 38 presented a retinal detachment, proof of a successful retinal injection, which represents a success rate of 95% (CI : 83.1 – 99.4). Thanks to an image processing algorithm, we also calculated the bleb volume under the retina after the injection, which we compared to the initial injected volume. We have found that 75% of the injected volume ends in the subretinal space. The third article presents for automatically stopping the vitrector during a vitrectomy. The occurrence of iatrogenic retinal breaks in pars plana vitrectomy is a complication that compromises the overall efficacy of the surgery. A subset of iatrogenic retinal break occurs when the retina is cut accidentally by the vitrector. We developed a smart vitrector that can detect in real-time potential accidental retinal cut and activate promptly a vitrectomy machine to prevent them. To do so an OCT probe is attached to the vitrector and will have the role of detecting if the vitrector sucks the retina and will damage these healthy tissues. The OCT probe acts as a presence detector in front of the vitrector opening, by comparing a reference signal with the live signal. This OCT signal comparison will control a robotic arm to operate the vitrector stop pedal. Thus, the surgeon does not need to interpret a signal, the decision to stop the vitrector due to the presence of the retina is taken automatically. This will greatly reduce, from 300 ms to 29 ms, the delay to stop the vitrector previously limited by the reaction time of the surgeon. We have developed the OCT probes, the OCT system, and the automatic shutdown algorithm for this system. We validated our system on in-vivo porcine eyes, two surgeons used the modified vitrector trying to damage retinal tissue. 70% (CI : 56.39 – 82.02) of surgeons’ retinal damage attempts were mitigated or prevented by our system. This project resulted in a patent ("Smart Vitrector", Provisional patent application, US 63109040).

Le délai optimal entre une lésion médullaire traumatique (LMT) et la chirurgie demeure indéterminé. Cependant, la relation entre la prévention de complications et le délai chirurgical n’a jamais été spécifiquement étudiée. L’objectif principal de ce travail était de détecter si les taux de complications chez des LMT étaient associés avec le délai chirurgical. L’objectif secondaire était d’identifier si le délai chirurgical est un prédicteur indépendant de la survenue de complications. Un premier article présente l’analyse d’une cohorte rétrospective de 431 LMTs. Une chirurgie réalisée dans un délai inférieur à 24h (ou inférieur à 72h si un délai de 24h ne peut être respecté) prédisait une diminution du taux de l’ensemble des complications, du taux de pneumonies et du taux de plaies de pression. Les autres facteurs prédictifs de complications identifiés étaient : l’âge, la sévérité de l’atteinte neurologique de la lésion selon l’échelle ASIA, un traumatisme cervical plutôt que thoracique, la présence de comorbidités, la sévérité du traumatisme selon l’échelle ISS et la complexité de la chirurgie. Les connaissances actuelles suggèrent qu’une opération chirurgicale rapide n’a que peu d’effet sur la récupération neurologique chez les LMTs complètes (interruption complète des fonctions sensorimotrices). Pour cette raison, notre second article analyse l’impact du délai chirurgical sur la survenue des complications à partir d’une sous-population de 197 LMTs complètes de notre cohorte. Un délai chirurgical supérieur à 24h prédisait une augmentation des complications, notamment les pneumonies et les infections urinaires. Bien que des études prospectives randomisées sont nécessaires pour confirmer nos conclusions, nos études supportent un délai chirurgical rapide afin de diminuer le taux de complications non neurologiques chez les LMTs. / Optimal timing of surgery after traumatic spinal cord injury (SCI) is one of the most controversial subjects in spine surgery. However, the relationship between prevention of peri-operative complications and timing of surgical decompression was never specifically studied. The primary goal of our study was to evaluate if the peri-operative complication rate was associated with surgical timing. The secondary goal of our study was to identify if surgical timing is an independent predictor of complications. A first publication presents the analysis of a retrospective cohort of 431 cases of traumatic SCI. A reduction in the global rate of complications as well as the incidence of pneumonia and pressure ulcer were predicted by surgery performed earlier than 24 hours (or earlier than 72 hours if the surgery could not be performed within 24 hours following the SCI). Other predictors where statistically related to the occurrence of complications: increasing age, severity of neurological injury, a cervical rather than a thoracic lesion, medical comorbidities, the severity of trauma, and the complexity of surgery. Previous studies suggest that early surgery is of little benefit for neurological recovery in complete traumatic SCI (with complete interruption of sensorimotor function). Therefore our second publication analyzed the impact of early surgical intervention in the sub-population of 197 complete SCI. Surgical timing later than 24 h was a predictor of complications, specifically pneumonia and UTI. Although a randomized controlled trial is needed to confirm our findings, our studies support that early surgical timing after traumatic SCI (typically within 24 hours) could decrease the rate of non neurological complications.

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L'intégration de systèmes robotiques au sein du bloc opératoire a modifié le déroulement de certaines interventions, laissant ainsi place à des pratiques favorisant le bénéfice médical rendu au patient en dépit des aspects conventionnels. Dans ce cadre, de récentes études de la Haute Autorité de Santé ont mis en avant les effets indésirables graves intervenant au cours des procédures chirurgicales robotisées. Ces erreurs, majoritairement dues aux compétences techniques du praticien, remettent ainsi en cause la formation et les techniques d'apprentissage pour la chirurgie robotisée. Bien que l'utilisation abondante de simulateurs facilite cet apprentissage au travers différents types d'entraînement, le retour fourni à l'opérateur reste succinct et ne lui permet pas de progresser dans de bonnes conditions. De ce fait, nous souhaitons améliorer les conditions d'entraînement en chirurgie laparoscopique robotisée. Les objectifs de cette thèse sont doubles. En premier lieu, ils visent le développement d'une méthode pour la segmentation et la reconnaissance des gestes chirurgicaux durant l'entraînement en se basant sur une approche non-supervisée. Utilisant les données cinématiques des instruments chirurgicaux, nous sommes capables de reconnaître les gestes réalisés par l'opérateur à hauteur de 82%. Cette méthode est alors une première étape pour l'évaluation de compétences basée sur la gestuelle et non sur l'ensemble de la tâche d'entraînement. D'autre part, nous souhaitons rendre l'entraînement en chirurgie robotisée plus accessible et moins coûteux. De ce fait, nous avons également étudié l'utilisation d'une nouvelle interface homme-machine sans contact pour la commande des robots chirurgicaux. Dans ces travaux, cette interface a été couplée au Raven-II, un robot de téléopération dédié à la recherche en robotique chirurgicale. Nous avons alors évalué les performances du système au travers différentes études, concluant ainsi à la possibilité de téléopérer un robot chirurgical avec ce type de dispositif. Il est donc envisageable d'utiliser ce type d'interface pour l'entraînement sur simulateur afin de réduire le coût de la formation, mais également d'améliorer l'accès et l'acquisition des compétences techniques spécifiques à la chirurgie robotisée. / Integration of robotic systems in the operating room changed the way that surgeries are performed. It modifies practices to improve medical benefits for the patient but also brought non-traditional aspects that can lead to serious undesirable effects. Recent studies from the French authorities for hygiene and medical care highlight that these undesirable effects mainly come from the surgeon's technical skills, which question surgical robotic training and teaching. To overcome this issue, surgical simulators help to train practitioner through different training tasks and provide feedback to the operator. However the feedback is partial and do not help the surgeon to understand gestural mistakes. Thus, we want to improve the surgical robotic training conditions. The objective of this work is twofold. First, we developed a new method for segmentation and recognition of surgical gestures during training sessions based on an unsupervised approach. From surgical tools kinematic data, we are able to achieve gesture recognition at 82%. This method is a first step to evaluate technical skills based on gestures and not on the global execution of the task as it is done nowadays. The second objective is to provide easier access to surgical training and make it cheaper. To do so, we studied a new contactless human-machine interface to control surgical robots. In this work, the interface is plugged to a Raven-II robot dedicated to surgical robotics research. Then, we evaluated performance of such system through multiple studies, concluding that this interface can be used to control surgical robots. In the end, one can consider to use this contactless interface for surgical training with a simulator. It can reduce the training cost and also improve the access for novice surgeons to technical skills training dedicated to surgical robotics.

Le Syndrome d'Apnées Obstructives du Sommeil est caractérisé<br />par la survenue fréquente d' épisodes d' obstruction<br />des voies aériennes supérieures. L'intérêt d'une modélisation physique<br />est qu'elle autorise une compréhension<br />plus fine du phénomène, et laisse espérer une amélioration<br />des traitements. <br />Le but a donc été de concevoir, puis<br />de valider, un algorithme de simulation numérique de<br />l'interaction entre les tissus vivants et le flux<br />d'air à l'origine d'un épisode apnéique. Afin d'alléger<br />les calculs et de réduire le temps de simulation, des hypothèses<br />simplificatrices ont été envisagées. D'une part, en ce qui concerne<br />les tissus vivants, la méthode des éléments finis permet une<br />prédiction réaliste de leur déformation. Le cadre<br />des petites perturbations et de l'élasticité linéaire implique<br />de plus un calcul rapide de la réponse mécanique. <br />D'autre part, la simulation<br />de l'écoulement d'air se fait via une formulation<br />asymptotique des équations de Navier-Stokes (équations<br />de Navier-Stokes Réduites / Prandtl), qui facilite la résolution<br />numérique.<br />Afin de valider hypothèses physiques et méthode de résolution<br />numérique, une maquette in-vitro a été utilisée. Celle-ci<br />permet de reproduire, dans des conditions contrôlées, une<br />interaction entre flux d'air et paroi déformable analogue<br />à celle qui se produit à la base de la langue en début d'obstruction.<br />Une mesure précise de la déformation du conduit d'écoulement<br />est obtenue à l'aide d'une caméra digitale.<br />Une série de comparaisons quantitatives <br />a montré qu'en dépit des simplifications effectuées, l'erreur entre prédiction<br />et mesures est faible.<br />Finalement, pour se rapprocher de la réalité clinique,<br />des modèles de voies aériennes supérieures de quatre patients apnéiques ont<br />été construits à partir de radiographies sagittales.<br />Des comparaisons entre simulations à partir de radiographies<br />pré-opératoires et post-opératoires ont montré<br />que les prédictions étaient globalement cohérentes avec les conséquences<br />du geste chirurgical. Elles ont pû également<br />mettre en évidence certaines limites de notre approche,<br />dûes à la complexité du phénomène.

Les déformations rachidiennes se réfèrent aux patients avec une courbure anormal de la colonne vertébrale qui ont terminé leur croissance. Par leur prévalence, leur impact clinique, et le taux relativement élevé d'échecs chirurgicaux, elles représentent un défi thérapeutique. La recherche a permis de démontrer que la préservation ou la restauration de l'alignement, sont des éléments clé du traitement chirurgical. L'objectif de cette thèse était d'analyser le traitement des patients avec DR, avec un intérêt particulier pour la restauration de l'alignement sagittal et l'évaluation musculaire. Fondé sur une analyse rétrospective d'une base de données multicentriques, les deux premiers articles présentent une évaluation du traitement chirurgical en termes d'efficacité clinique et de réalignement radiographique. Les écarts entre la planification préopératoire et l'exécution opérationnelle ont aussi été étudiés avec une collecte de données prospectives, et ont mis en évidence la nécessité de mieux comprendre le rôle des muscles dans le maintien de la posture. Par conséquent, deux protocoles pour la caractérisation des principaux muscles impliqués dans l'alignement sagittal ont été validés. Les deux méthodes sont basées sur la segmentation manuelle d'acquisition IRM spécifique (méthode de Dixon) afin d'obtenir l'infiltration graisseuse en plus du volume musculaire. Une des méthodes permet d'obtenir la reconstruction 3D des muscles et donc de générer des modèles musculo-squelettiques personnalisés. L'autre ouvre la voie à une pratique clinique car nécessite seulement la segmentation de quatre coupes pour obtenir une évaluation des principaux groupes musculaires. Enfin, à partir de la première méthode, le système musculaire de patients avec DR a été décrit. / Adult spinal deformity(ASD) refers to abnormal curvatures of the spine in patients who have completed their growth. Due to its prevalence, clinical impact, and the relatively high rate of surgical failures, they represent a therapeutic challenge. Research has been able to demonstrate that the preservation or the restoration of the sagittal alignment, are key objectives of surgical treatment. The objective of this thesis is to analyze the treatment of ASD patients, with particular interest in restoration of sagittal alignment and to develop tools to assess the spino-pelvic musculature of ASD patients. Based on an analysis of a multicenter database, the first two articles present an evaluation of the surgical treatment in term of clinical effectiveness and radiographic realignment. In addition, the discrepancies between surgical preoperative planning and operative execution have been studied with a prospective data collection, and have highlighted the necessity to understand better the role of the muscles in the maintaining of the posture. Therefore two methods for the characterization of the muscles involved in the sagittal alignment have been validated. Both methods are based on manual segmentation of specific MRI acquisition (Dixon methods) in order to obtain precise fat infiltration quantification in addition to muscular volume. One method permits to obtain 3D reconstruction able to generate patient–specific musculoskeletal model. The other one open the path to a clinical purpose, because necessitate only segmentation of four slices to obtain an relevant evaluation of the muscular system. Finally, thanks to the first protocol the muscular system of ASD patients have been described.

INTRODUCTION: Obtenir un résultat orthodontique idéal et un profil facial équilibré peut nécessiter un traitement combinant orthodontie et chirurgie orthognathique. Bien que les avantages esthétiques et fonctionnels de ces procédures soient évidents pour l'orthodontiste, il ne décide pas du traitement. Malgré les connaissances, les recommandations et la bienveillance de l’orthodontiste, le dernier mot revient au patient. Il peut donc évidemment refuser un traitement orthodontique chirurgical. L’obtention du consentement éclairé, avant de débuter le traitement, est une première étape décisive. Afin d’améliorer ce processus, il est essentiel de connaître et de comprendre davantage les facteurs décisionnels qui influencent le choix du patient face à un traitement orthodontique chirurgical. OBJECTIFS: Cette étude qualitative vise à déterminer les motifs pour lesquels les patients refusent le traitement orthodontique chirurgical lorsqu’il est l’option privilégiée par l’orthodontiste. Une meilleure compréhension du raisonnement et des motivations des patients permettra d’améliorer et de rendre l’approche du praticien davantage proactive afin de favoriser un réel consentement éclairé. MÉTHODES: Cette étude a été menée par entrevue verbale semi-structurée immédiatement suivant la consultation orthodontique initiale. Les entretiens individuels ont été enregistrés, retranscrits et analysés en continu. À l’aide du logiciel NVivo 12, les données ont été catégorisées par codage ouvert. RÉSULTATS: Quatre thèmes sont ressortis de cette étude : l'inconfort, la vision facultative du traitement par le patient, le changement d'apparence du visage et les contraintes à débuter le traitement. L'inconfort était un thème récurrent exprimé par tous les participants. CONCLUSION: Bien que les motifs contribuant au refus d'un traitement orthodontique chirurgical soient multiples, l’inconfort est un sujet qui interpelle tous les patients. Sans être forcément la raison principale menant au refus de ce type d'intervention, l'inconfort est un thème répétitif et à intensité variable dans la prise de décision. Il est particulièrement modulé par le vécu personnel du patient, mais aussi fortement influencé par celui de son entourage. Afin de favoriser un consentement plus éclairé, il est pertinent pour le praticien en orthodontie d’aborder ce sujet en profondeur au moment de la consultation. D’autres sujets devraient aussi être couverts selon les circonstances: la vision facultative du traitement par le patient, le changement d'apparence du visage et les contraintes. / INTRODUCTION: Achieving ideal orthodontic results and a balanced facial profile may require a combined orthodontic and orthognathic surgical treatment. Although the esthetic and functional advantages of these procedures are obvious to the orthodontist, patients may opt for a nonsurgical approach. Despite the knowledge, recommendations and good intentions of the orthodontist, the fact remains that the decision to proceed with treatment ultimately rests with the patient. Providing informed consent is a decisive step in the course of initiating treatment. To improve this process, it is essential to better understand the decision-making factors that influence the patient's choice for surgical orthodontic treatment. OBJECTIVES: The main objective of this study was to determine the motives that influence patients’ refusal of surgical orthodontic treatment even when it is the option of choice according to the orthodontist. Learning and understanding these factors can improve how we explain our treatment options by addressing information correctly, thus improving the process of obtaining informed consent. METHODS: This study was conducted using semi-structured verbal interviews immediately following the initial orthodontic consultation. Individual interviews were recorded, transcribed, and continuously analyzed. Using NVivo 12 software, an open coding analysis method was used. RESULTS: Four themes emerged from this study: discomfort, treatment viewed as elective by the patient, change in facial appearance and constraints to beginning treatment. Discomfort was a recurrent theme expressed by all participants. CONCLUSION: Although the reasons for refusing surgical orthodontic treatment are numerous, discomfort is a subject that concerns all patients. Without necessarily being the main reason for refusing surgical orthodontic treatment, discomfort is variable in intensity and a recurring theme in the patient's decision-making. It is particularly modulated by the patient's personal experience, but it is also strongly influenced by the experience of people around them. To promote a betterinformed consent, it is relevant for the orthodontic practitioner to cover this subject in depth during a consultation. Depending on the circumstances, other subjects should also be covered such as: the optional view of the treatment by the patient, the change in appearance of the face and the constraints.