LA MÉDECINE EN IMMERSION Les médecins explorent, grâce à la Vi, des univers auparavant secrets

Pendant des siècles, les découvertes scientifiques et médicales ont été limitées par la capacité des chercheurs à constater de leurs propres yeux. Aujourd’hui, grâce aux avancées de l’informatique et à la virtualité immersive (Vi), les chercheurs sont équipés d’outils permettant d’examiner, pour la première fois, le battement d’un cœur humain depuis l’intérieur de ses cavités ou de visualiser comment se crée une cellule biologique et comment elle évolue.

La virtualité immersive (Vi) s’impose dans de nombreux domaines, et c’est dans l’univers de la science et de la médecine que son application est la plus innovante.

En médecine, par exemple, la rapidité, la précision et la sûreté d’une procédure sont parfois une question de vie ou de mort. Grâce à la réalité virtuelle (RV) et à la réalité augmentée (RA), les médecins disposent d’outils pour planifier et pratiquer des opérations complexes, sur des patients virtuels, sans risque. Les diagnostics numériques tels que la tomodensitométrie ou l’IRM peuvent même être personnalisés et adaptés à la physiologie spécifique d’un patient grâce à la RV.

C’était justement l’objectif de l’application Surgical Theater, créée par HTC Vive.

« Au départ, nous nous sommes intéressés aux tumeurs cérébrales chez les enfants, car l’espace pour opérer est très restreint », indique Hervé Fontaine, vice-président de la réalité virtuelle B2B chez HTC Vive. « Surgical Theater permet de générer un environnement de RV, plus grand que nature, dans lequel le chirurgien peut se déplacer et étudier la tumeur sous toutes ses coutures, afin de déterminer la meilleure voie d’accès possible pour la traiter. Cette application a augmenté le taux de réussite de manière significative. »

« IL N’EST PAS ENVISAGEABLE DE TESTER L’IMPLANTATION DE DIFFERENTES VERSIONS D'UN APPAREIL MEDICAL DANS LE CORPS D’UN PATIENT, MAIS IL EST POSSIBLE DE LE REALISER, DANS SON MODELE VIRTUEL ANATOMIQUE. ON PEUT TESTER DIFFERENTS ESSAIS D'IMPLANTS, AFIN DE DETERMINER LA MEILLEURE SOLUTION. »

ANDREW NARRACOTT MAITRE DE CONFERENCES EN PHYSIQUE MEDICALE, INSIGNEO INSTITUTE POUR LA MEDECINE IN SILICO, UNIVERSITE DE SHEFFIELD

La RV est également utilisée dans le cadre de la formation chirurgicale.« L’environnement de formation doit être extrêmement précis », affirme David Weinstein, directeur de la RV professionnelle chez NVIDIA, un leader en infographie. « Le modèle numérique du patient doit se comporter, d’un point de vue physique, comme celui d’un vrai patient. Cela nécessite un algorithme de suivi d’objet très complexe, qui doit pouvoir reconnaître que deux objets se rapprochent l’un de l’autre et identifier leurs réactions s’ils se touchent, comme, par exemple, un scalpel en contact avec de la chair. Nous travaillons donc à l’élaboration d’une bibliothèque de données audio et vidéo, pour développer les technologies haptiques. »

LA PHYSIOLOGIE DANS SES MOINDRES DÉTAILS

Pete Johnson est le vice-président Strategic Business Development chez zSpace, qui réalise des postes de travail personnalisés permettant d’examiner et de manipuler des modèles 3D médicaux en RV.

« Nous avons par exemple collaboré avec Dassault Systèmes (éditeur de Compass), ainsi qu’avec de nombreux scientifiques du monde entier, dans le cadre du projet Living Heart. L’objectif était de pouvoir observer le modèle précis d’un cœur en train de battre et d’étudier son fonctionnement à l’intérieur du corps, explique-t-il. Il est impossible de réaliser cette expérience sur un cadavre. Ce modèle comprend une mécanique et une dynamique des fluides complètes. Il peut ainsi faire l’objet d’usages multiples, pour la communication avec le patient, la recherche médicale ou la planification préopératoire. »

D’après Pete Johnson, les postes de travail de zSpace, dont la conception est unique, facilitent et encouragent les interactions entre les utilisateurs : un avantage précieux pour la science et la médecine.

« Les casques immersifs (HMD) favorisent l’isolement. Ils empêchent les interactions avec d’autres personnes. Au contraire, notre modèle agit comme un plan de travail scientifique, permettant un degré élevé de collaboration et d’implication entre les utilisateurs, qu’il s’agisse d’étudiants dans une salle de classe ou de chercheurs dans un laboratoire. »

LE CORPS HUMAIN VIRTUEL

À l’Insigneo Institute de l’université de Sheffield, spécialisé dans la médecine in silico, dans le cadre du projet Virtual Physiological Human (VPH) financé par l’Union européenne, les chercheurs mettent au point des modèles 3D des systèmes de base du corps humain.

« Le projet VPH consiste à développer des simulations et des modèles du corps humain qui pourront être utilisés conjointement ou séparément, pour résoudre des problèmes complexes de recherche : par exemple, pour améliorer les traitements des maladies du système cardiovasculaire, du système musculaire, de la vision ou de la digestion », explique Andrew Narracott, maître de conférences en physique médicale à l’université. « L’objectif est désormais de traduire ces découvertes en paramètres cliniques, afin que les médecins puissent les utiliser au quotidien. »

En chirurgie, « la possibilité d’expérimenter différents scénarios, qu’il serait trop risqué de tester dans le monde réel, est un avantage indéniable », affirme Andrew Narracott. « Par exemple, il n’est pas envisageable de tester l’implantation de différentes versions d’un appareil médical dans le corps d’un patient, mais il est possible de le réaliser dans son modèle virtuel anatomique. On peut tester différents essais d’implants, afin de déterminer la meilleure solution. Bien entendu, il est également possible de réaliser ces tests sur un écran d’ordinateur, mais la RV apporte de nouveaux moyens d’interagir avec les résultats de ces simulations. »

Selon John Fenner, également maître de conférences en physique médicale de l’université de Sheffield, la RV permet aussi d’améliorer la communication entre les médecins qui collaborent au traitement d’un patient.

« La communication représente une partie importante de la médecine », indique-t- il. « Les chirurgiens communiquent avec les radiologues pour mettre en place une procédure chirurgicale ; les médecins communiquent avec leurs patients, afin qu’ils comprennent le traitement prescrit. La RV permet de transmettre ces informations plus clairement qu’avec des mots, des schémas ou même des vidéos. »

LES SECRETS DES CELLULES RÉVÉLÉS

Si les chercheurs en médecine appliquent la RV à différents scénarios de traitements, les scientifiques utilisent cette technologie pour comprendre les principes de base des constituants biologiques d’un organisme.

« Tout le monde sait à quoi servent les cellules, mais la manière dont elles fonctionnent... c’est encore un grand mystère », affirme Reza Sadeghi, directeur général des logiciels de recherche scientifique chez BIOVIA. « On ne peut pas insérer de caméra dans une cellule, mais nous en savons désormais assez pour pouvoir créer des simulations. Et nous disposons de suffisamment de puissance de calcul pour créer des algorithmes qui traduisent des équations en expériences. »

Reza Sadeghi prévoit qu’ensemble, la RV et les avancées de l’informatique transformeront le monde de la recherche scientifique.

« Lorsque nous serons capables de voir réellement ce qu’il se passe, il sera bien plus facile de combler les lacunes de nos connaissances, » déclare-t-il. « Les simulations ne sont pas encore arrivées à ce stade, mais nous nous en approchons. Nous disposons désormais d'une plate-forme qui réunit toutes les spécialités dans un véritable environnement collaboratif ce qui nous ouvre les portes vers de nouvelles découvertes scientifiques passionnantes. »◆

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by Joseph Knoop

Découvrez comment UCLA utilise le Surgical Theatre de HTC :
http://3ds.one/SurgicalVR