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Une nouvelle méthode de conception pour imprimer des modèles anatomiques très détaillés

Représentations numériques de cerveaux humain créées à l'aide de la technique développée par des chercheurs de CU Boulder

Représentations numériques de cerveaux humain créées à l’aide d’une nouvelle méthode développée par des chercheurs de CU Boulder (Crédits : Jacobson, et al., 2022, 3D Printing and Additive Manufacturing; CC-BY 4.)

Si ces dernières années l’impression 3D a montré des progrès considérables dans sa capacité à reproduire nos organes, que ce soit sous la forme de modèles anatomiques hyper réalistes en couleur, ou de simulateurs de chirurgie, elle doit encore s’améliorer, notamment sur le plan de la conception. En effet, la réussite des impressions ne repose pas uniquement dans les performances des machines, mais aussi dans la qualité du modèle numérique 3D, parfois elle-même liée à celle de l’imagerie médicale.

Souhaitant progresser sur ce dernier aspect, une équipe de chercheurs de l’Université du Colorado a développé une nouvelle méthode pour transformer des images médicales telles que des tomodensitogrammes ou des IRM, en modèles 3D incroyablement détaillés. Une technique qui selon ses protagonistes permettrait d’imprimer des modèles réalistes jusqu’au plus petit des détails tels que les vaisseaux sanguins.

Dans une étude intitulée « Définir les tissus mous : Impression bitmap des tissus mous pour la planification chirurgicale », l’un d’entre-eux, un certain Robert MacCurdy, professeur adjoint au département d’ingénierie mécanique Paul M. Rady de CU Boulder, parle d’une méthode se basant sur les données de scan pour élaborer des cartes d’organes composées de milliards voxels. « Notre méthode répond au besoin critique de fournir aux chirurgiens et aux patients une meilleure compréhension de l’anatomie spécifique au patient avant que la chirurgie n’ait lieu. » Explique celui-ci.

« Nous voulons donc leur donner des modèles à la fois visuels et tactiles et aussi représentatifs que possible de ce à quoi ils vont être confrontés »

Méthode testée sur un rein

Démonstration de la méthode sur un rein (Crédits : Jacobson, et al., 2022, 3D Printing and Additive Manufacturing; CC-BY 4.)

Pour ce faire, MacCurdy et ses collègues s’appuient sur un fichier DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), qui est le standard international pour la gestion informatique des données issues de l’imagerie médicale. Les données sont ensuite converties en voxels à l’aide d’un logiciel personnalisé. L’étude explique que contrairement aux outils de conception classiques, cette technique de conversion d’images en mappages de bitmap est plus adaptée pour représenter avec précision les tissus mous à partir d’images radiologiques. Aucune donnée ne serait perdue.

« Cela confirme en outre les affirmations de la capacité de l’impression bitmap à traduire les données morphologiques et de radiodensité à partir d’images médicales sans perte ni altération des informations. » peut-on lire dans l’étude. « Actuellement, les professionnels de la santé tentent de capturer ces structures à l’aide d’une cartographie de « surface limite, qui représente essentiellement un objet sous la forme d’une série de surface. Pensez aux méthodes existantes comme représentant une orange entière en ne considérant que la peau d’orange extérieure Vu de cette façon, l’orange entière est une peau. »

Pour faire la démonstration de sa solution, l’équipe s’est appuyée sur des données de plusieurs organes dont celles d’un rein. Le modèle 3D obtenu aurait été suffisamment détaillé pour que des médecins puissent faire la distinction entre l’intérieur charnu du rein, ou medulla, et sa couche externe ou cortex, qui semblent tous deux roses à l’œil humain. « Les chirurgiens touchent et interagissent constamment avec les tissus », a déclaré MacCurdy, « Nous voulons donc leur donner des modèles à la fois visuels et tactiles et aussi représentatifs que possible de ce à quoi ils vont être confrontés. »

Alexandre Moussion