Enseigner aux étudiants à l'aide de modèles 3D anatomiques incroyablement réalistes capturés par Artec Leo

Artec Leo avec le modèle anatomique 3D d’un cerveau dans Artec Studio. Avec l’aimable autorisation de la NUS

Les technologies 3D deviennent progressivement indispensables dans le domaine médical. Que ce soit pour informer les patients avant une intervention chirurgicale ou pour enseigner aux étudiants comment la réaliser, les modèles anatomiques (imprimés en 3D ou numériques) représentent une solution idéale pour une visualisation préalable.

L’un des principaux défis de la numérisation de l’anatomie humaine est la précision. Notre corps est constitué de systèmes complexes et de détails microscopiques très difficiles à capturer. Les vaisseaux sanguins, par exemple, forment des réseaux étroits et complexes, vulnérables aux artefacts de mouvement lors de la numérisation.

Se pose ensuite la question de l’intégration technologique. En théorie, la modélisation anatomique semble être un excellent moyen interactif pour former les patients et les étudiants. Cependant, passer d’un modèle capturé à des données 3D imprimables, VR ou AR utilisables peut s’avérer délicat. La taille des fichiers est un autre problème : le scan 3D est un excellent outil pour capturer des objets complexes, mais les modèles détaillés peuvent être trop lourds pour fonctionner en VR.

Pour résoudre ces problèmes, l’Université nationale de Singapour (NUS) a choisi de créer du matériel pédagogique en 3D avec Artec Leo. Ce scanner sans fil et sans cible capture le corps humain en haute résolution, dans son intégralité, en quelques secondes et sans aucun contact. Il est donc idéal pour transformer des spécimens plastinés (conservés) et délicats en modèles 3D réalistes.

Capture anatomique ultra-rapide et flexible

Peu après avoir été équipés du Leo par l’ambassadeur d’Artec Shonan, les docteurs Chandrika Muthukrishnan et Arthur Lau Chin Haeng, membres du personnel de la NUS, ont compris qu’ils avaient fait un choix judicieux. Les premiers scans du modèle crânien ont permis de capturer tous les détails, des muscles du cou au tissu cérébral.

Le personnel universitaire de la NUS capture un échantillon osseux avec Artec Leo. Avec l’aimable autorisation de la NUS

Comparé à l’Artec Space Spider que l’équipe avait précédemment utilisé dans le cadre d’une collaboration interuniversitaire, Leo s’est avéré beaucoup plus maniable. Cet appareil sans fil est équipé d’un écran, d’une batterie et d’un processeur intégrés, évitant ainsi d’avoir recours à un ordinateur portable pendant son utilisation. Leo fournit également des informations en temps réel, ce qui permet une utilisation facile et garantit qu’aucun détail n’est omis.

Bien sûr, Spider offre une résolution encore plus élevée, il serait donc plus que parfait pour cette tâche. Mais ici, la polyvalence de Leo est essentielle. Pour capturer les spécimens sous tous les angles, les enseignants de la NUS les suspendent généralement à des crochets, ce qui serait difficile en présence de câbles. Leo ne compromet pas non plus la précision, et ils ont déjà obtenu des résultats exceptionnels.

« Nous avons capturé un modèle pelvien en 3D, et nos consultants cliniques ont été très impressionnés par son réalisme et son utilité pour expliquer les détails aux étudiants, a déclaré le Dr Muthukrishnan. La région pelvienne, la partie antérieure de la cuisse et les organes génitaux externes sont tous visibles, et la région pelvienne, la vessie et le rectum sont tous très importants pour l’obstétrique et la gynécologie. »

Prise en main d’Artec Studio

En tant que débutants, l’équipe de l’Université nationale de Singapour a mis un peu plus de temps à maîtriser Artec Studio, mais avec l’aide de Shonan 3D, elle a appris à utiliser ses outils pour parvenir à des résultats impeccables. Les fonctions essentielles d’édition de maillage permettent aux utilisateurs de réduire le bruit, de supprimer les valeurs aberrantes et de combler les vices, afin d’obtenir des modèles étanches et superbement texturés. Grâce aux outils de mesure intégrés, il est même possible de comparer et d’analyser.

Des étudiants de la NUS observent le corps humain à l’aide de modèles anatomiques. Avec l’aimable autorisation de la NUS

Élément important pour les applications de réalité virtuelle, Artec Studio permet la décimation des scans. Il est ainsi possible de réduire la taille globale des fichiers des modèles capturés sans perdre de détails essentiels. Le logiciel convertit également les fichiers OBJ et STL en un seul clic, ce qui simplifie l’exportation pour la visualisation et l’impression 3D. Selon Patrick Sng, directeur général de Shonan 3D, le potentiel d’application est énorme.

« Lorsque vous générez un rendu 3D, les étudiants peuvent le visualiser immédiatement depuis leur ordinateur portable. Cette méthode d’enseignement présente un potentiel incroyable, explique Patrick Sng, directeur général de Shonan 3D. Grâce aux graphismes, aux couleurs et à la représentation des textures, tout est très clair et les étudiants acquièrent une bien meilleure compréhension qu’avec un échantillon physique. »

Ces ressources pédagogiques permettent aux étudiants de manipuler des données anatomiques réelles dans un espace 3D, zoomer pour étudier les zones qui les intéressent, soit sur PC, soit en réalité virtuelle. À la NUS, cette approche ne se limite pas au domaine médical : la pharmacie, les sciences de la vie et la dentisterie sont autant de domaines qui offrent des opportunités.

Des possibilités d’ajustement et d’impression 3D

Le personnel enseignant de l’Université nationale de Singapour poursuit le perfectionnement de ses compétences en scan 3D. Les parties anatomiques « humides » conservées dans des solutions liquides, par exemple, demeurent difficiles à suspendre. Les outils d’alignement avancés d’Artec Studio peuvent être utiles dans ce contexte, et de nombreux autres échantillons complexes sont en attente de numérisation.

Modèle pelvien recréé à l’aide du scan 3D d’Artec Leo. Avec l’aimable autorisation de la NUS

À l’avenir, le Dr Muthukrishnan prévoit d’étendre cette initiative de modélisation 3D afin d’inclure l’anatomie de la tête et du cou, ainsi que d’autres structures anatomiques complexes, afin que les étudiants en médecine puissent mieux comprendre leurs relations complexes et leur importance dans le développement. Cela permettra de créer davantage de jumeaux numériques destinés à l’évaluation, à l’enseignement et à la reproduction physique. À partir de là, le Dr Lau Chin Haeng estime que la réalité virtuelle deviendra un outil important pour le personnel enseignant.

« Nous disposons de nombreux casques de réalité virtuelle, et je possède moi-même un Apple Vision Pro, ajoute le Dr Lau Chin Haeng. Il existe en fait un logiciel qui peut être connecté à votre téléphone portable. Vous pouvez y entrer des objets scannés en 3D. Ces modèles ne sont donc pas uniquement destinés à l’impression 3D, mais également à l’enseignement en réalité virtuelle. Nous pouvons également les diffuser sur des ordinateurs portables, ce qui peut s’avérer utile dans une salle de cours, par exemple. »

Il est clair que les études médicales progressent à pas de géant. Les technologies de pointe font désormais partie intégrante du cadre pédagogique au quotidien. Les expériences d’apprentissage ne cessent de gagner en profondeur et en interactivité, ce qui améliore la compréhension et la mémorisation. Comme dans de nombreux domaines, l’avenir est numérique, et à l’Université nationale de Singapour, il semble que l’avenir soit déjà là. »