Une meilleure vision gr?ce à la réalité augmentée
Les opérations de l'?il sont un travail de précision. Gr?ce à une nouvelle plateforme de simulation basée sur la réalité augmentée, les médecins peuvent s'exercer aux interventions en trois dimensions sur un modèle virtuel.
Lorsqu'on rend visite à Marino Menozzi dans son bureau de Zurich, on est tout d'abord accueilli par un ?il de la taille d'un ballon de médecine. Fabriqué en polystyrène, il est posé sur l'étagère de l'armoire derrière le pupitre de Menozzi. Pour savoir ce qu'il en est, il faut se rendre dans le laboratoire voisin. Là, devant un écran d'ordinateur, se trouve une planche de bois sur laquelle sont fixées deux petites caméras perpendiculaires l'une à l'autre. A c?té, un stylo avec une minuscule pincette et une paire de lunettes à l'allure de Robocop. "Ce que vous voyez ici est une plateforme de simulation pour les opérations de l'?il", explique Menozzi, privat-docent à la chaire Consumer Behavior.
Depuis des mois, de futurs ophtalmologues se rendent au laboratoire de Menozzi afin d'exercer leur dextérité pour l'opération de la gliose épirétinienne (également appelée macular pucker). Une telle opération est nécessaire lorsque la membrane de tissu conjonctif entourant le corps vitré de l'?il s'opacifie et exerce une traction sur la rétine, ce qui peut entra?ner des déchirures. La conséquence : une vision fortement réduite.
Opération difficile
Pendant l'opération, le corps vitré, c'est-à-dire le gel transparent situé à l'arrière de l'?il, est d'abord retiré. Ensuite, à l'aide d'une canule de moins d'un millimètre de diamètre, la membrane très fine est retirée de la rétine à l'aide d'une pincette très fine. Si tout se passe bien, le patient retrouve une vision claire quelques semaines plus tard. Une telle opération demande beaucoup de doigté et d'expérience. C'est pourquoi les futurs médecins assistent souvent à l'opération pendant des années et s'entra?nent en outre sur des modèles en plastique et sur des animaux vivants. Cette dernière méthode est co?teuse et soulève des questions éthiques ; de plus, les gestes difficiles ne peuvent pas être répétés.
C'est là que les lunettes Robocop entrent en jeu dans le laboratoire de Menozzi : on s'y exerce virtuellement et à l'aide de la réalité augmentée. En enfilant les lunettes, un ?il virtuel agrandi huit fois appara?t en suspension dans l'air - exactement le grossissement avec lequel les chirurgiens opèrent normalement sous le microscope. Contrairement à la réalité virtuelle (RV), dans laquelle l'utilisateur ne per?oit plus du tout l'environnement, la réalité augmentée (RA) se contente d'enrichir l'image réelle d'éléments virtuels supplémentaires. Dans ce cas, il s'agit de l'?il agrandi ainsi que d'instructions pour l'opération qui apparaissent dans le champ de vision. Par exemple, des flèches, des lignes et des cercles qui indiquent aux praticiens un chemin idéal à suivre avec la pincette. L'environnement réel appara?t autour de l'?il agrandi, raison pour laquelle les sujets peuvent également voir leurs mains et la position de l'instrument chirurgical.
?tant donné que chaque mouvement de la main est enregistré par les mini-caméras de la planche et transmis aux lunettes, l'ordinateur peut calculer avec précision la fa?on dont un sujet a travaillé. En outre, les futurs chirurgiens peuvent suivre virtuellement un "tutorat intelligent". En d'autres termes, un algorithme calcule les étapes de l'opération qui ont été réalisées avec succès et celles qui ont posé problème. Sur cette base, une séquence d'exercices est composée, promettant un effet d'apprentissage maximal. "Nous espérons ainsi améliorer l'effet de l'entra?nement, de sorte que les futurs médecins soient plus rapidement prêts pour les opérations et fassent moins d'erreurs", explique Menozzi.
Manque d'haptique et de délai
Actuellement, l'utilité et l'acceptation de la simulation sont testées dans le cadre de trois travaux de master et avec 23 futurs médecins. Gian-Luca K?chli est l'un d'entre eux. Il est en dernière année de médecine et a déjà testé le simulateur AR à six reprises. Son bilan : "La simulation est très sensible et précise ; j'ai été étonné de voir à quel point cela semblait déjà réaliste". En revanche, il a trouvé gênant que les images apparaissent sur les lunettes avec un léger décalage par rapport au mouvement réel. De plus, il manque encore une haptique réaliste. Mais sur le principe, il trouve que l'approche consistant à s'entra?ner aux opérations sur un simulateur est prometteuse avant de s'attaquer aux humains.
Menozzi voit actuellement trois grands défis : Comme les images virtuelles sont d'abord calculées par un ordinateur en fonction des mouvements de la main, puis envoyées sur les lunettes par WLAN, elles apparaissent, comme nous l'avons dit, avec un retard de 20 à 30 millisecondes. Le temps de latence est donc encore trop élevé, constate Menozzi. Deuxième défi : certains sujets réagissent à certaines simulations par des vertiges ou même des vomissements. Troisième défi : le sentiment de présence pendant la simulation. "Elle est pour nous un indice important de la possibilité de transférer les résultats obtenus pendant une simulation à la réalité", explique Menozzi. Actuellement, le champ de vision est par exemple encore très limité. Alors que le champ de vision naturel couvre un angle d'environ 200°, il n'est que de 35° avec les lunettes de réalité mixte. Pour une impression réaliste, il faudrait 120°. L'acoustique, l'odeur et le toucher pourraient également renforcer la présence.
"App Store" pour les simulations
Sandro Ropelato, qui développe le simulateur dans le cadre de sa thèse de doctorat, est convaincu que le potentiel de la technologie s'étend bien au-delà de la chirurgie oculaire. D'autres opérations délicates et risquées pourraient à l'avenir être modélisées au préalable pour la simulation AR, ce qui permettrait aux médecins de s'exercer à tous les gestes dans le modèle virtuel. Il voit d'autres domaines d'application dans l'électronique, par exemple pour la préparation de plaquettes de silicium pour les puces électroniques.
La vision à long terme de Ropelato : une sorte d'"App Store" avec différentes simulations pour sa configuration matérielle, composée d'Hololens, de microcaméras et d'un ordinateur. La simulation 3D est en effet basée sur "Unity", qui est en fait un logiciel de jeu, mais qui s'est imposé pour toutes sortes d'applications AR et VR. Des milliers d'éléments logiciels sont donc disponibles sur le web et il suffit de les adapter à ses propres applications. Ropelato et Menozzi prévoient à moyen terme de créer un spin-off pour commercialiser la plateforme de simulation. "Mais avant cela, nous devons encore beaucoup apprendre des utilisateurs", souligne Menozzi. "Leur acceptation est décisive pour notre succès".
Ce texte est paru dans le dernier numéro de l'ETH Magazine. Globe paru le .