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23 janvier 2012

La technologie 3D au service de la médecine

Chirurgiens, radiologues, orthopédistes et autres toubibs voient d’un bon œil l’arrivée de la troisième dimension dans leur métier. Eléments d’explications, entre reconstruction d’images et capture de mouvements.

Trois dimensions en chirurgie
Durant l'intervention, les chirugiens utilisent l'image en trois dimensions pour localiser très précisément la zone à traiter. (Photo LDD)

Pratiquer une intervention chirurgicale à distance, tester une prothèse – avant même de l’installer – sur une jambe virtuelle, compléter le dossier de chaque patient avec son clone en 3D... Ah, la médecine du futur nous réserve de belles surprises, assurément! Mais foin de science-fiction: l’avenir pourrait pointer le bout de son nez plus tôt que prévu. La troisième dimension a d’ores et déjà ses entrées dans le monde médical et nombre de praticiens voient l’exercice de leur métier amélioré par l’apparition de techniques dernier cri.

Les nouveaux scanners et le logiciel Osirix permettent une reconstitution 3D des organes.
Les nouveaux scanners et le logiciel Osirix permettent une reconstitution 3D des organes. (Photo LDD)

Développé en 2003 par deux radiologues romands, le logiciel libre Osirix permet par exemple de reconstituer, à partir des milliers d’images obtenues par la nouvelle génération de scanners, une version 3D de notre corps. «Un outil de travail inestimable pour les chirurgiens, s’enthousiasme le professeur Osman Ratib*, l’un des concepteurs du logiciel. Il leur donne le moyen de voir à l’avance ce qui les attend lors d’une intervention, de repérer les éventuelles anomalies. Il est fini le temps où l’on se disait: ouvrons, on verra bien ce que l’on trouve!»

Au-delà de cette fonction de préparation – qui se décline jusqu’à la simulation préopératoire, offrant la possibilité au chirurgien de pratiquer son geste avant même l’intervention – la reconstruction 3D est aussi utilisée en salle d’opération. «On projette sur le corps du patient la représentation exacte de ses organes internes: le médecin peut ainsi mieux s’orienter, notamment lors d’une intervention par laparoscopie», explique Osman Ratib.

Et d’évoquer également les avantages de ces images en trois dimensions lorsqu’il s’agit de communiquer avec les patients. «Elles sont beaucoup plus parlantes pour eux qu’une radio en 2D. Dans le cas d’un organe complexe, comme le cerveau et ses vaisseaux, on peut par exemple identifier avec précision où se situe un anévrisme devant être opéré.»

Les senseurs placés sur le corps permettent d'btenir une image virtuelle du corps humain.
Les senseurs placés sur le corps permettent d'btenir une image virtuelle du corps humain.

La prochaine étape? «Bientôt, on sera capable de repérer dans l’espace l’instrument utilisé pour l’intervention.»

Ne nous y trompons pas, la chirurgie n’est pas la seule discipline à tirer avantage de la 3D. L’orthopédie voit également d’un œil favorable l’arrivée de ces nouvelles technologies, notamment lorsqu’elles permettent de prendre en compte les mouvements. Un excellent moyen d’étudier par exemple les effets de ceux-ci sur les diverses articulations de notre corps.

Mais comment intégrer la dimension cinématique à une image 3D? De la même manière que l’on insuffle la vie aux avatars et aux créatures des jeux vidéo et des films d’animation, pardi! Si l’on parle beaucoup de capture de mouvement 3D dans ces domaines, son application médicale est beaucoup moins connue. Créée en juillet 2011, la fondation genevoise Artanim, spécialisée dans cette technologie, consacre justement une grande partie de ses activités à la recherche scientifique.

Caecilia Charbonnier, co-fondatrice d’Artanim, fondation spécialisée dans la capture en trois dimensions, espère multiplier les projets de recherche en milieu médical.
Caecilia Charbonnier, co-fondatrice d’Artanim, fondation spécialisée dans la capture en trois dimensions, espère multiplier les projets de recherche en milieu médical.«Cette technique n’est pas invasive»

«Nous sommes sur le point de démarrer un projet qui donnera le moyen de simuler l’utilisation d’une prothèse de hanche, avant même qu’elle soit implantée sur le patient, explique Caecilia Charbonnier, co-fondatrice d’Artanim. L’anatomie diffère d’un individu à l’autre et personne ne bouge de la même manière. Bien souvent, on se rend compte après coup que la prothèse posée ne convient pas: on assiste à ce qu’on appelle des conflits articulaires et il est fréquent que l’on doive réopérer.» Le projet MyHip (n.d.l.r.: ma hanche, en anglais), permettra donc d’intégrer une composante cinématique, très utile pour la phase de planification chirurgicale.

Le sujet de thèse de Caecilia Charbonnier, effectuée au sein du laboratoire genevois MIRALab (lire encadré) portait quant à lui sur les conséquences des mouvements extrêmes des danseuses professionnelles. En demandant à des ballerines d’effectuer diverses figures après avoir revêtu une combinaison munie de senseurs, la scientifique a pu constater sur les images 3D les effets de l’exercice sur les cartilages de la hanche. «Etant donné qu’il existe une marge d’erreur avec la capture de mouvement – les senseurs n’étant pas fixés directement sur les articulations – j’ai validé mes résultats grâce à l’imagerie par résonance magnétique. C’est d’ailleurs la technique utilisée par MIRALab pour reconstruire les articulations en trois dimensions. L’avantage de la capture de mouvement, c’est qu’elle n’est pas invasive et qu’elle offre la possibilité d’étudier des gestes plus amples.»

Grâce à cette nouvelle technologie, on comprend mieux les effets des mouvements sur les articulations (ici, une hanche).
Grâce à cette nouvelle technologie, on comprend mieux les effets des mouvements sur les articulations (ici, une hanche).

On l’aura compris, la trois dimensions a de beaux jours devant elle. Si l’on en croit le professeur Ratib, on pourrait même déjà parler de 4D et de 5D, puisque la reconstruction d’images par scanner permet même d’intégrer une composante de temps et d’observer par exemple le battement du cœur. «L’étape suivante consiste à injecter un traceur qui offre la possibilité, entre autres, de suivre l’itinéraire d’une molécule dans notre corps ou d’étudier les phénomènes métaboliques. On parle alors, un peu pompeusement, de cinquième dimension...»

* Le professeur Osman Ratib dirige aux Hôpitaux universitaires genevois le département d’imagerie et des sciences de l’information médicale ainsi que le service de médecine nucléaire du département de radiologie. Le logiciel Osirix est disponible gratuitement

La Fondation Artanim sur le Net

Auteur: Tania Araman

Photographe: Alban Kakulya