Technologie de réalité mixte et impression tridimensionnelle dans l’enseignement : l’anatomie du cœur comme exemple

Cette étude se concentre sur l’intégration de la réalité mixte dans l’enseignement de l’anatomie en développant des modèles imprimés en 3D haute fidélité et des hologrammes cardiaques, en utilisant l’application CarnaLife Holo avec Microsoft HoloLens dans les sessions de formation des étudiants en médecine pour améliorer leur expérience d’apprentissage. Les chercheurs du monde entier reconnaissent de plus en plus le potentiel de l’impression 3D et des technologies immersives, y compris la réalité mixte, dans l’éducation médicale et la pratique clinique. Leur progression continue et leur adoption plus large marquent un tournant dans l’avenir de l’innovation médicale.

L’objectif de cette étude est d’explorer les applications croissantes de la réalité mixte, non seulement dans l’enseignement de l’anatomie, mais aussi dans la pratique clinique de routine dans toutes les disciplines médicales, y compris l’orthopédie et la chirurgie des traumatismes musculo-squelettiques, afin d’améliorer la précision du diagnostic et la planification chirurgicale. Pour commencer, ouvrez la version 5.6.0 de 3D Slicer et accédez au module de données. Cliquez sur Ajouter des données et sélectionnez les images de tomodensitométrie spécifiques au patient au format DICOM.

Évaluez la qualité des images en inspectant les vues axiales, sagittales et coronales dans le visualiseur de tranches. Vérifiez qu’il y a suffisamment de contraste pour faire la distinction entre le myocarde et les cavités cardiaques. Accédez maintenant au module d’édition de segments et cliquez sur Ajouter pour créer une nouvelle segmentation.

Sélectionnez Seuil dans les outils de segmentation. Réglez les valeurs seuils inférieure et supérieure pour isoler avec précision le myocarde et les cavités cardiaques. Ajustez la plage à l’aide des curseurs ou en saisissant des valeurs pour vous assurer que les structures anatomiques correctes sont correctement capturées.

Après avoir appliqué la segmentation basée sur le seuil, inspectez le modèle segmenté en vues axiale, sagittale et coronale pour vous assurer que le myocarde et les cavités cardiaques sont correctement capturés. S’il manque des zones, ajoutez-les à l’aide de l’outil de peinture dans le module d’édition de segments. Ajoutez soigneusement une segmentation aux régions qui n’ont pas été correctement capturées par le seuillage.

Ajustez la taille du pinceau au besoin pour une meilleure précision, en particulier dans les zones petites ou complexes. De même, si des tissus ou des artefacts indésirables sont présents dans la segmentation, utilisez l’outil d’effacement pour les supprimer. Pour les zones incorrectes plus grandes, utilisez l’outil ciseaux pour les couper efficacement.

Une fois que toutes les corrections nécessaires ont été apportées, examinez la segmentation pour vous assurer que le myocarde est entièrement segmenté, sans zones manquantes ou supplémentaires, et que les cavités cardiaques sont correctement définies sans connexions indésirables. Cliquez sur Appliquer pour finaliser la segmentation. Pour exporter séparément les fichiers STL pour le myocarde et les cavités cardiaques, accédez aux segmentations, puis à l’exportation vers des fichiers, puis sélectionnez le format STL.

Ensuite, pour optimiser le myocarde et les cavités cardiaques, ouvrez Meshmixer et accédez au fichier, puis à l’importation. Chargez les fichiers STL pour le myocarde et les cavités cardiaques. Assurez-vous que les deux modèles sont correctement alignés et visibles dans l’espace de travail.

Sélectionnez chaque modèle et allez dans Modifier, puis Rendre solide. Ajustez le curseur de précision solide pour équilibrer les détails et la stabilité du maillage. Appliquez l’opération et vérifiez que le modèle reste intact.

Choisissez une précision de type solide pour préserver les détails anatomiques. Utilisez maintenant l’outil de sélection pour mettre en évidence les petits artefacts indésirables et les supprimer à l’aide de l’option modifier, puis de supprimer. Si nécessaire, reconstruisez les zones perturbées en naviguant pour sélectionner, puis modifier, effacer et remplir, ou à l’aide de pinceaux.

Pour optimiser le modèle pour l’impression 3D, sélectionnez la zone présentant des irrégularités de surface. Cliquez sur déformer puis lisser. Appliquez-le de manière itérative.

Ajustez le curseur d’intensité lisse en fonction de la gravité des irrégularités de surface. Ensuite, pour fusionner le myocarde et les cavités cardiaques, accédez à Modifier, Différence booléenne, puis sélectionnez les deux modèles. Assurez-vous que l’opération relie correctement les structures sans créer de trous internes ou de surfaces superposées.

Une fois la fusion et l’affinement terminés, accédez à fichier, puis à l’exportation. Enregistrez le modèle unifié final au format STL, en vous assurant qu’il est prêt pour le découpage et l’impression 3D. La visualisation en réalité mixte a fourni une représentation interactive et dynamique des données de tomodensitométrie, permettant de manipuler en temps réel les structures cardiaques.

Cependant, la sursegmentation a conduit à des imprécisions de rendu de surface, déformant les détails anatomiques internes. La technique de rendu volumique a permis de visualiser différentes densités de tissus, améliorant ainsi la reconnaissance des détails anatomiques. Cette approche a permis une meilleure différenciation des structures complexes où la segmentation seule était insuffisante.