La réalité augmentée au service de la chirurgie

Marta Kersten-Oertel est professeure au Département d’informatique et de génie logiciel de l’université montréalaise.
Photo: Jacques Nadeau Le Devoir Marta Kersten-Oertel est professeure au Département d’informatique et de génie logiciel de l’université montréalaise.

Autrefois l’apanage des jeux vidéo, la réalité augmentée fait progressivement son entrée dans les salles d’opération.

Pour l’instant, cette technologie — qui superpose des données captées en temps réel à des images en 2D ou 3D — n’est utilisée qu’à titre expérimental. Mais Marta Kersten-Oertel, professeure au Département d’informatique et de génie logiciel de l’Université Concordia, a bon espoir de voir la réalité augmentée faciliter, dès les prochaines années, le travail des chirurgiens, particulièrement en neurochirurgie.

Actuellement, les outils de visualisation chirurgicale utilisés en salle d’opération permettent aux médecins de s’orienter grâce à un système qui s’apparente à un GPS, explique Mme Kersten-Oertel « Les chirurgiens utilisent un plan, qui représente l’anatomie du patient, obtenu par une imagerie par résonance magnétique [IRM] ou encore une tomodensitométrie axiale [C. T. scan], et qui permet de voir les vaisseaux cérébraux. Ils peuvent ainsi s’orienter pour atteindre une tumeur, un anévrisme ou toute autre anomalie du cerveau. »

Mais pour avoir accès à ce plan, les chirurgiens doivent nécessairement regarder un moniteur où s’affichent les images, ce qui implique que leur regard doit continuellement alterner entre le patient et l’écran. « Cet aller-retour n’est pas optimal », souligne Mme Kersten-Oertel.

« En projetant des images virtuelles du patient sur lui-même en temps réel, on peut guider le chirurgien pour qu’il puisse se consacrer entièrement au patient sans détourner le regard », explique la chercheuse. La réalité augmentée permet également de cibler de manière beaucoup plus précise les zones à opérer.

Pour parvenir à combiner la cartographie de l’anatomie du patient avec la vue du champ opératoire, l’équipe de Marta Kersten-Oertel propose d’utiliser un iPad, qui peut être stérilisé, puis utilisé directement en salle d’opération. « On établit la correspondance entre les images de l’iPad et les scans du patient à l’aide d’un système de suivi 3D en temps réel, qui permet de déterminer la position relative entre le patient et la tablette en tout temps. »

Limiter les risques

Pour l’instant, cette technologie a été testée en début d’opération pour aider à planifier le parcours à emprunter pour se rendre à la zone à opérer. La réalité augmentée s’est avérée particulièrement utile à l’étape de la craniotomie, c’est-à-dire du sectionnement de la boîte crânienne, soutient Mme Kersten-Oertel. « Les chirurgiens doivent effectuer la plus petite craniotomie possible tout en s’assurant d’avoir accès à tout ce dont ils ont besoin. »

Étienne Léger, étudiant au doctorat en informatique, collabore avec Marta Kersten-Oertel pour développer cette technologie. « Dès qu’on travaille dans le cerveau, il y a énormément de vaisseaux, et on veut évidemment faire le moins de dommages possible aux tissus qui sont sains », souligne-t-il.

« Avec la réalité augmentée, le chirurgien peut tourner autour de l’iPad et avoir une idée beaucoup plus intuitive de la structure tridimensionnelle qu’il doit atteindre. Il peut alors trouver la meilleure trajectoire à suivre, comprendre la structure à atteindre et déterminer la taille de l’ouverture dont il aura besoin. »

Pour mener à bien ses recherches, l’équipe de Marta Kersten-Oertel utilise la plateforme en logiciel libre Ibis (Intraoperative Brain Imaging System) développée par les chercheurs Simon Drouin et Anka Kochanowska, de l’Institut neurologique de Montréal.

« Notre objectif, c’est vraiment de faciliter le travail des chirurgiens, pour qu’ils aient l’information dont ils ont besoin le plus facilement possible et le plus intuitivement possible », indique Mme Kersten-Oertel. La question de la confiance qu’ont les chirurgiens en cette nouvelle technologie est donc cruciale. « Si un chirurgien doit atteindre une tumeur qui est profonde, il doit être sûr qu’elle se trouve exactement à cet endroit. »

L’étape suivante serait donc de pouvoir mesurer le degré d’incertitude. « Il peut y avoir une petite marge d’erreur liée au calibrage de la caméra, au positionnement ou encore aux mouvements dans le cerveau une fois que celui-ci est ouvert, explique Étienne Léger. Pour toutes sortes de raisons, on peut perdre un peu de précision, ce serait donc utile pour le chirurgien de savoir à quel point on est certain de l’emplacement de l’endroit à atteindre. »

Pour l’instant, l’équipe de Marta Kersten-Oertel a uniquement testé la réalité augmentée pour des opérations au cerveau. « Mais il pourrait y avoir beaucoup d’autres applications », laisse entendre Étienne Léger.

Ce contenu est réalisé en collaboration avec l’Université Concordia.