En Russie, un « clone » virtuel en 3D pour soigner des patients en chair et en os

Crédit : Nikolaï Nesterenko / RG

Crédit : Nikolaï Nesterenko / RG

À l’aide d’un « clone virtuel » créé par un superordinateur, les médecins pourront établir des diagnostics et simuler les meilleures approches afin de soigner leurs patients.

Avec l’aide d’un superordinateur, les chercheurs de l’Université d’État Lobatchevski de Nijni-Novgorod ont transformé une série de tomographies en modèle 3D d’un être humain. Dorénavant, les médecins pourront s’affranchir des contraintes de la réalité pour s’introduire à l’intérieur d’un être humain et y détecter la moindre anomalie jusqu’au niveau cellulaire.

On peut tester à l’aide de ce « patient numérique » les effets de différentes méthodes de soin. Le modèle est extrêmement détaillé : rien que pour le cœur « virtuel », les mathématiciens ont dû prendre en compte plus de 50 millions de paramètres.

Comme l’a confié à RBTH le professeur de la chaire de mathématiques et d’informatique de l’Université d’État de Nijni-Novgorod Vadim Tourlapov, jusqu’à présent, les médecins utilisaient pour établir des diagnostics de tomographes en deux dimensions.

« Quand après cela on découvre une image en trois dimensions d’un patient, on a l’impression d’un « clone virtuel », même si nous n’appelons pas encore le modèle comme cela. C’est une visualisation en 3D des données médicales », explique le professeur.

Un clone anatomique virtuel

Le modèle d’un patient en particulier est créé pour résoudre des problèmes médicaux pratiques. « Le but principal de la reconstitution 3D est de mettre en évidence dans l’organisme des anomalies des os, des organes et des tissus », a déclaré M. Tourlapov à RBTH. « Nous créons un système de mesure des anomalies : leurs dimensions, leur profondeur, etc. En fonction de ces paramètres, on peut établir un diagnostic et surveiller l’évolution de la maladie, ainsi que l’efficacité des traitements. »

Le superordinateur Lobatchevski est entré en service à l’université de Nijni-Novgorod en 2014. Sa puissance maximale représente environ 600 téraflops (600 trillions d’opérations par seconde). Lobatchevski fait partie des cent superordinateurs les plus puissants du monde. C’est le second ordinateur le plus puissant de Russie (le premier se trouve à l’Université d’Etat Lomonossov de Moscou) 

De plus, en modifiant l’un des paramètres du « clone » 3D, on peut observer la réaction du modèle tout entier, c’est-à-dire la façon dont l’organisme réagit à un traitement ou à un autre.

« En général, les médecins n’ont pas besoin d’un modèle grandeur nature du corps entier, mais d’un organe précis, par exemple une région du cœur ou du système coronaire. Nous pouvons créer un modèle d’étude, y pratiquer une section à n’importe quel point, rendre visibles des tissus qui ne le sont pas habituellement. En fait, cette technologie joue le rôle d’une « table de dissection virtuelle », affirme le professeur Tourlapov.

De nombreuses sociétés avaient déjà tenté d’atteindre ce résultat, en particulier l’entreprise américaine Anatomage. Mais l’utilité principale de la majorité des technologies existant aujourd’hui sur le marché est académique. Les travaux des chercheurs russes ont un but concret, qui est de formuler des diagnostics pour soigner des patients en chair et en os.

 « Clone virtuel » pour tablette

Les chercheurs de l’Université de Nijni-Novgorod ont déjà établi une base de données médicales sur le superordinateur Lobatchevski et sont prêts à recevoir des tomographes de patients pour créer des visualisations. Il est déjà techniquement possiblement de créer des visualisations 3D pour tablettes et smartphones, de façon à ce que le patient puisse voire lui-même son propre corps ou bien transmettre ces informations à n’importe quel médecin.

Grâce à l’utilisation d’équipements modernes, la création du « modèle informatique » d’un patient donné se fait très rapidement. « Une tomographie spiralée numérique peut créer une tomographie complète du corps en dix secondes », souligne M. Tourlapov.

L’innovation des chercheurs de Nijni-Novgorod, une fois introduite à grande échelle, donnera accès à la visualisation 3D des données médicales à n’importe quel médecin, sans se limiter aux seuls spécialistes disposant d’un tomographe.

« Avec le temps et l’accumulation de données sur un patient précis dans une période donnée, l’ordinateur pourra lui-même mettre en évidence les changements d’état des organes. C’est avec ces données que le patient ira alors s’adresser au docteur », augure M. Tourlapov.

D’ici deux ou trois ans, les chercheurs prévoient de finaliser un système de diagnostic automatisé basé sur un modèle 3D de l’être humain. Ainsi, l’ordinateur ne se contentera plus de simplement « mettre en lumière » la zone malade sur une tomographie, mais établira un diagnostic de façon autonome. 

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