Voyage à l’intérieur du corps humain

Siemens Healthineers révolutionne l’imagerie bio-médicale avec des méthodes inspirées de la cinématographie. Le procédé Cinematic Rendering est une technologie de visualisation permettant d’obtenir des illustrations photoréalistes en trois dimensions de l’intérieur du corps humain, et représente une étape majeure dans le développement de l’imagerie médicale en 3D. Chercheur à l’Institut de médecine légale de l’Université de Zurich, le Dr. Lars Ebert utilise cette technique et est très impressionné par le réalisme des images obtenues.

Cinematic Rendering s’inspire des effets spéciaux utilisés par l’industrie cinématographique pour obtenir des animations de synthèse d’un réalisme époustouflant. Pensez au personnage de Gollum dans «Le Seigneur des anneaux»: son apparence est obtenue grâce à une technique d’imagerie de synthèse qui imite l’interaction entre lumière et matière réelle. Un panorama de synthèse à 360°, par exemple, sera restitué en captant l’environnement lumineux exact d’une sphère réfléchissante réelle, afin de l’appliquer par la suite à tous les éléments qui constitueront l’image de synthèse finale. C’est également sur cette technique que s’appuie Cinematic Rendering pour représenter les images du corps humain. Pour trouver les algorithmes adéquats, les chercheurs de Siemens Healthcare ont d’abord tâtonné, essayant, développant, rejetant, réinventant les processus jusqu’à obtenir une image de synthèse photoréaliste de l’intérieur du corps humain.   

Une autre perspective sur le corps humain

Les procédés existants, tels que la tomographie assistée par ordinateur (CT) et la tomographie par résonance magnétique nucléaire (IRM) fournissent les données de base permettant à la technologie Cinematic Rendering de générer des images d’un réalisme époustouflant. Le programme permet de masquer les tissus mous, la musculature et les vaisseaux sanguins afin de libérer la vision sur la structure osseuse. L’observateur peut par exemple masquer ou ajouter certains tissus et obtenir ainsi une vision différente de l’intérieur du corps du patient. La technologie Cinematic Rendering n’a pas encore été validée en tant que procédé de visualisation pour les examens cliniques, mais elle est d’ores et déjà mise à disposition pour la recherche sur la plate-forme du logiciel d’imagerie «syngo.via Frontier». La phase d’expérimentation, avec des scientifiques provenant du monde entier, progresse à grands pas. A l’Institut médico-légal de l’Université de Zurich, cette technologie est d’ailleurs déjà utilisée pour l’examen médico-légal des cadavres.

 

Chercheur au sein de cet Institut, le Dr. Lars Ebert est très impressionné par les possibilités du logiciel: «Ces images réalistes et esthétiques sont très importantes pour la médecine légale. Grâce à leur projection en perspective, elles deviennent rapidement compréhensibles et fournissent des informations précieuses.» Les images obtenues n’ont jamais vu un seul rayon de lumière, mais elles ressemblent très fortement à des images «réelles» grâce au traitement Cinematic Rendering novateur. Les images en 3D, avec ou sans Cinematic Rendering, peuvent également être imprimées en trois dimensions. Cette impression 3D chronophage et onéreuse est toutefois rarement demandée durant les enquêtes judiciaires. «Les images 3D sont très bien acceptées auprès des procureurs, car elles permettent de rapidement comprendre les résultats de l’investigation», explique le Dr. Lars Ebert.

Une minute par image

Les avantages concrets du procédé Cinematic Rendering se manifestent par exemple durant l’examen d’une blessure par balle. Tandis que la restitution (Rendering) d’une seule image durant la production d’un film tel que «Le Seigneur des anneaux» peut demander jusqu’à 48 heures, elle nécessite nettement moins de temps en médecine légale: «Nous obtenons environ une image par minute. Les images sont restituées après les diagnostics posés par nos radiologues. Dans de nombreux cas, nous avons déjà les premiers résultats des investigations après 30 minutes.» Jusqu’à deux jours peuvent s’écouler jusqu’à ce que l’examen d’un cadavre soit complètement terminé, car l’autopsie virtuelle («virtopsy») ne représente qu’une petite partie du processus intégral, qui englobe la sécurisation des preuves, les examens au laser, le balayage des surfaces et la documentation photographique. L’expertise et la reconstitution des faits peuvent alors nécessiter plusieurs semaines ou mois supplémentaires. Lorsque l’intégralité de l’investigation ne dure que quelques heures, comme par exemple dans des séries policières télévisées telles que «Les Experts: Manhattan», on se trouve dans le registre du «conte de fées» moderne, nous explique Dr. Lars Ebert. Bien que de nombreuses technologies soient d’ores et déjà utilisées de manière similaire, l’imagerie en médecine légale n’est de loin pas aussi avancée aux USA qu’elle ne l’est en Europe.

Un effet renforcé de la profondeur de champ

Avec le procédé Cinematic Rendering, il ne s’agit pas de décrire un diagnostic, mais de le représenter de manière réaliste. Tandis qu’une image CT traditionnelle brille fortement et présente peu de contraste, le traitement Cinematic Rendering de l’image permet d’obtenir une structure plus fine avec une qualité globale améliorée. Grâce à de meilleures informations de profondeur, par exemple par l’ombrage et la profondeur de champ, les diagnostics sont mieux représentés et les interprétations erronées sont ainsi réduites pour les non-spécialistes. «Il se peut parfois qu’une image en 3D n’améliore rien du tout, et nous utilisons alors d’autres méthodes d’investigation», explique le Dr. Lars Ebert. Pour les cadavres en particulier, il peut s’avérer difficile d’obtenir un positionnement correct dans le tomodensitomètre à cause de la rigidité cadavérique. Un avantage supplémentaire du procédé Cinematic Rendering est une représentation «moins invasive des cadavres fortement modifiés», par exemple lors d’une décomposition avancée ou d’un accident ferroviaire. L’optimisation de la profondeur de champ offre une meilleure perception visuelle, particulièrement en cas de petites fractures multiples, selon le Dr. Lars Ebert.

Une technique inappropriée dans certains cas

Lors d’une enquête, les images axiales et en deux dimensions sont toujours restituées en premier, et le procédé Cinematic Rendering ne sera appliqué qu’ultérieurement en cas de besoin. «Des blessures au crâne seront par exemple mieux décelées en trois dimensions. Les images en 3D captent également mieux les objets métalliques ou les corps étrangers tels que les boulettes de drogue. Les images en 3D conviennent toutefois moins bien pour déceler les liquides ou lors de très petites investigations. D’autres cas, comme les attaques cérébrales, seront également nettement mieux restituées en 2D», explique le Dr. Lars Ebert-

Une vision d’avenir

Le Dr. Lars Ebert et son équipe rêvent déjà d’autres fonctionalités: «Une attribution appropriée des données aux différents tissus ainsi que la segmentation directe dans le logiciel seraient très utiles, ainsi que la possibilité d’effectuer des mesures précises avec une échelle de référence. Ces informations sont extrêmement importantes durant les reconstructions, par exemple en cas de blessures consécutives à un accident de la circulation. La détection automatique des blessures par entaille et par balle simplifierait aussi sensiblement notre travail, mais de telles options complexes sont onéreuses et difficiles à réaliser.» C’est la raison pour laquelle rien de concret n’est actuellement planifié dans ce sens: «Dans notre institut, deux personnes sont affectées à la recherche, et tous les autres collaborateurs sont également intégrés dans les tâches de routine.»

09.01.2018

Eray Müller

Sources d'images: Martin Hieslmair / Siemens Schweiz AG