Analyse de la forme de l’articulation de la cheville chez les enfants atteints de paralysie cérébrale avec l’IRM pédiatrique

Cerebral palsy (CP), a common physical disability in childhood, often causes abnormal movement patterns and posture, resulting in an abnormality in musculoskeletal morphometry. However, the bone deformation occurring in the CP population remains unclear. To better understand the pathology and improve the rehabilitation of patients, the main objective of this thesis is to comprehensively analyze the morphological change in children with CP based on image studies. In the first step, the normal bone shape of typical developing (TD) children is modeled with statistical shape modeling (SSM). A mean shape template called atlas of TD population is created as a reference. To locate the possible abnormal area, we analyze the bone morphometry of the CP population in a multi-resolution manner. The bone shape is analyzed from the global, region-based and voxel-based scales. For voxel-based scale analysis, in order to cope with the limited size of the pediatric dataset, we introduce a voxel-based anomaly detection method adapted to the small dataset. Moreover, due to the variability between individuals and the requirement of personalized medical care, we study bone shape at both populational and personal levels. Besides, we compare the results of our voxel-based approach and one state-of-the-art SSM tool called ShapeWorks. The comparison demonstrates the consistency between methods, confirming the reliability of the obtained results.La paralysie cérébrale (PC), un handicap physique fréquent chez l’enfant, entraîne souvent des anomalies dans les mouvements et la posture, ce qui se traduit par une morphométrie musculo-squelettique anormale. Cependant, la déformation osseuse qui se produit dans la population atteinte de la PC reste peu claire. Afin de mieux comprendre la pathologie et d’améliorer la rééducation des patients, l’objectif principal de cette thèse est d’analyser de manière exhaustive les changements morphologiques chez les enfants atteints de PC en se basant sur des études d’images. Dans un premier temps, la forme osseuse normale des enfants au développement typique (TD) est modélisée à l’aide de la modélisation statistique de la forme (SSM). Un modèle de forme moyenne appelé atlas de la population TD est créé comme référence. Pour localiser les éventuelles zones anormales, nous analysons la morphométrie osseuse de la population CP de manière multi-résolution. La forme des os est analysée à l’échelle globale, à l’échelle régionale et à l’échelle du voxel. Pour l’analyse à l’échelle du voxel, nous introduisons une méthode de détection des anomalies basée sur le voxel, adaptée à la taille limitée de l’ensemble de données pédiatriques. De plus, en raison de la variabilité entre les individus et de l’exigence de soins médicaux personnalisés, nous étudions la forme des os à la fois au niveau de la population et au niveau personnel. En outre, nous comparons les résultats de notre approche basée sur les voxels et d’un outil de SSM de pointe appelé ShapeWorks. La comparaison démontre la cohérence entre les méthodes, confirmant la fiabilité des résultats obtenus