C'est en forgeant qu'on devient forgeron

Le chirurgien étudie le visage d'un adolescent dont la mâchoire supérieure et la joue ont été détruites par le cancer il y a des années. Levant sa main droite gantée, il désigne une zone juste en dessous de l'un des yeux du patient. Comme par magie, une incision apparaît dans la joue du garçon, révélant la zone de tissus et d'os à reconstruire. Pointant à nouveau, le chirurgien commence une procédure compliquée pour transplanter des os et des tissus de la hanche du garçon à son visage.

Dans le passé, les chirurgiens plasticiens devaient être dans la salle d'opération pour essayer de telles procédures. Aujourd'hui, certains utilisent un outil expérimental de visualisation informatique appelé Immersive Workbench, développé par des chercheurs de l'Université de Stanford et du NASA Ames Research Center, pour planifier et pratiquer des opérations difficiles. Le logiciel combine les données des tomodensitogrammes, des images par résonance magnétique et des ultrasons pour créer des images haute résolution de patients individuels et les afficher dans un environnement virtuel.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de mars 1998

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Contrairement à d'autres outils logiciels développés pour visualiser les résultats de la chirurgie plastique, qui reposent sur des modèles physiques standard d'hommes et de femmes, l'Immersive Workbench génère des images qui décrivent les déformations ou les blessures spécifiques de patients particuliers. Le dernier prototype du logiciel va plus loin, permettant aux médecins portant des lunettes à obturateur suiveur et des gants spéciaux de tester rapidement des approches chirurgicales spécifiques pour voir laquelle produit les meilleurs résultats.

L'idée est de pouvoir interagir avec l'environnement virtuel de la même manière que vous interagissez avec un patient dans la vie réelle, d'une manière qui ne nécessite pratiquement aucune formation pour l'utilisateur, explique le directeur du projet, le Dr Michael Stephanides de la division de l'Université de Stanford. de Chirurgie Plastique.

Le projet a débuté en 1991, lorsque les chercheurs de Stanford ont commencé à développer des rendus graphiques bidimensionnels de patients à partir de données d'imagerie. Il y a trois ans, Stephanides a demandé à la NASA Ames de créer un logiciel sophistiqué permettant de créer des portraits de patients en trois dimensions à partir des données recueillies lors des tomodensitogrammes. À cette époque, les ingénieurs de la NASA Ames passaient le plus clair de leur temps à créer des visualisations de systèmes biologiques pour des applications spatiales, mais la collaboration du laboratoire avec Stanford a conduit à la création du NASA Ames's Biocomputation Center, un nouveau centre national de recherche dans les environnements virtuels. pour la planification chirurgicale.

La chirurgie plastique offre un défi particulièrement rigoureux aux ingénieurs en logiciel et aux chercheurs en médecine qui développent des outils de réalité virtuelle (VR), car les rendus informatisés des patients doivent ressembler presque exactement à ce qu'ils sont dans le monde réel. Ce n'est pas une mince tâche d'afficher des parties du corps humain à la haute résolution nécessaire, explique Kevin Montgomery, le chef du groupe Ames de la NASA participant à ce projet. Selon Montgomery, un rendu 3D d'un visage et d'une tête humains contient 8 millions de minuscules tranches d'image qui doivent être mises à jour à une vitesse de 10 images par seconde, ce qui approche les limites théoriques des ordinateurs actuels ; en conséquence, les chercheurs de la NASA Ames ont dû trouver des moyens ingénieux de supprimer une grande partie des données brutes des images des patients. Néanmoins, le groupe de Montgomery a pu générer des images hautement résolues détaillant des caractéristiques aussi subtiles que de petites crêtes de tissu, l'impression d'une veine sous la peau sur un cuir chevelu humain et les détails fins de l'oreille interne d'un patient.

Les médecins ont déjà utilisé l'Immersive Workbench pour planifier une quinzaine d'interventions chirurgicales impliquant la reconstruction de défauts osseux du squelette du visage et du crâne. Mais Montgomery et Stephanides préviennent que l'outil est encore au stade expérimental. Ils s'attendent à un déploiement clinique dans trois à cinq ans, lorsque la prochaine génération de processeurs et de cartes graphiques rendra les ordinateurs de bureau à 10 000 $ aussi rapides et puissants que les stations de travail graphiques à 100 000 $ maintenant nécessaires pour exécuter le logiciel. D'ici là, les chercheurs espèrent améliorer le programme en créant une interface utilisateur graphique plus intuitive, décrivant plus précisément les instruments chirurgicaux virtuels et développant la capacité de mettre à jour les images des patients en temps quasi réel pendant que les médecins pratiquent leurs procédures.

Lorsque les coûts du matériel ne seront plus un facteur limitant, Stephanides pense que la technologie VR remplacera les méthodes actuelles de planification chirurgicale et deviendra un outil important pour la formation des médecins dans les facultés de médecine.

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