Aide au diagnostic et réalisation optimale d’actes chirurgicaux
Luc SOLER
IRCAD VIRTUALS
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Si limagerie médicale offre aujourdhui une vision précise de lanatomie interne des patients, son interprétation reste cependant complexe. En effet, la représentation du patient sur un ensemble de coupes 2D (TDM ou IRM) rend difficile la reconstruction mentale de lanatomie 3D réelle du patient. Le rendu volumique, proposé sur les dernières générations dimageur, bien quaméliorant cette interprétation, reste très nettement insuffisant tout en étant complexe à mettre en uvre. Face à ces handicaps, les travaux développés au sein de léquipe VIRTUAL-Surg proposent une reconstruction 3D automatique du patient à partir de limagerie médicale standard, mais également leur visualisation interactive depuis un simple ordinateur multimédia. Ils offrent ainsi une vision nouvelle de lanatomie, qui nest plus un schéma général accompagné dexceptions, mais une définition au cas par cas, propre à chaque patient.
Ainsi, dans le cas du foie, les méthodes développées permettent de détecter et délimiter automatiquement à partir dune image TDM, la peau, les côtes, les poumons, laorte, la région du cur, les reins, la rate, le foie, les veines hépatiques et porte ainsi que les lésions du foie (figure 1). A cette information tirée de limage, un second système ajoute une information fonctionnelle invisible et pourtant essentielle au chirurgien, la segmentation anatomique selon la définition de Couinaud, en 8 régions dinfluence de la veine porte. Les validations médicales réalisées à ce jour montrent non seulement que le système détecte les lésions à partir de 3 mm dépaisseur avec une précision inférieure au millimètre, mais également une amélioration significative des actes chirurgicaux grâce à lapport de la reconstruction 3D du patient et de ses segments avant et pendant lopération.
Lextension de ces outils à dautres régions permettent maintenant de nouvelles applications. Dans le cas dimages TDM de la trachée, ils offrent la reconstruction de la peau, des os, des voies aériennes et des poumons (figure 2). Dans le cas dimages IRM du colon, ils offrent une reconstruction complète du colon permettant de repérer facilement les polypes (figure 3). Dans le cas dimages de Cholangio-IRM, cest le réseau biliaire qui est alors reconstruit, les calculs pouvant là encore être facilement détectés (figure 3). Ces dernières applications font aujourdhui lobjet de travaux supplémentaires dans lobjectif de réaliser une détection et une reconstruction automatique des polypes et des calculs.
Afin doffrir le maximum dintérêt médical, ces reconstructions doivent pouvoir être accessibles à partir doutils simples de visualisation. Cest pourquoi nous avons ajouté à ces outils de reconstruction, une interface homme-machine simple et ergonomique fonctionnant sur un PC multimédia standard ainsi que sur les portables avec carte 3D. Le praticien peut ainsi, en préopératoire, planifier une intervention et même simuler une résection virtuelle, puis visualiser en peropératoire le patient virtuel copie conforme du vrai patient (figure 4). Nous avons également développé une interface spécifique pour le patient, qui permet, aux travers doutils simples et didactiques, de comprendre rapidement et efficacement lanatomie et les pathologies du patient. Cette interface a été largement plébiscitée par le grand public lors de sa présentation à la citée des Sciences et de lIndustrie en décembre 2000, montrant ainsi toute limportance que représente laccès à linformation pour le patient.
Ces nouvelles images 3D, interactives et accessibles au bloc opératoire, apporte dès aujourdhui une aide per-opératoire considérable qui ne fera que grandir. En effet, par la reconstruction précise du patient, la réalité augmentée, qui permet de voir le patient ou ses organes en transparence virtuelle, fera très prochainement son apparition dans le bloc opératoire. En couplant cette réalité augmentée à un robot de télé-chirurgie, lautomatisation de certains gestes deviendra possible et représentera, sans doute, la grande révolution de la chirurgie du XXIème siècle. Mais en attendant cette révolution attendue, lutilisation des reconstructions 3D doit se répandre et devenir routinière. LIRCAD travaille donc activement à lélaboration dun laboratoire de traitement dimages médicales qui fournira une analyse des images sous la forme dune reconstruction 3D des patients. Cette analyse, facturée à un faible coût, représente sans doute lun des meilleurs moyens doffrir à tout hôpital une reconstruction qui reste aujourdhui souvent cantonnée aux services de recherches ou aux services de radiologie. Ce laboratoire MEDIC@ (Modélisation Et Analyse 3D-4D des Images médicales pour la Chirurgie Abdominale) sera sans doute le précurseur des laboratoires de traitement dimages en ligne de demain.