Anatomie Virtuelle

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Korean Visible human


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ABSTRACTS des mémoires et communications

Reconstruction 3D du système uro-génital partir de Koréan Visible human

QuickTime - 4.4 Mo
Korean visible human
souris horizontale = rotation souris verticale = transparence

Travail en collaboration avec l’université de Séoul (2)

Jean-François Uhl M.D, Jin Seo Park (2) PH.D, Ming Suk Chung (2) M.D, Vincent Delmas M.D

The Visible Korean Human (VKH), was made in 2005 to produce an enhanced version of the serially sectioned images of an entire cadaver that can be used to upgrade the 3-D images and software. These improvements have been achieved without drastically changing the methods developed for the previous dataset from USA (VHP) and china (CVH). A segmentation of the uro-genital tract was made at Paris 5 university using Surfdriver software to provide a 3D interactive model. It used a part of the KVH anatomical dataset, from slices 2500 to slices 3400. Some results of this work are shown

SEPT 2003 MODÉLISATION TRIDIMENTIONNELLE DE L’ANATOMIE DU PETIT BASSIN FEMININ À PARTIR DE COUPES SCANNER.

Aude Bourtembourg, Erwan Prigent, Jean-François UHL, Vincent Delmas

Principe : Materiel : On utilise une série de 200 coupes horizontales résultant d’une acquisition par scanner spiralé multibarettes avec injection.

Méthode : Après contourage manuel au moyen du logiciel Surfdriver on réalise une modélisation des différents organes qui sont reconstruits par surface rendering. Résultats : Les objets 3D ainsi obtenus sont aisément manipulables de manière interactive, permettant une étude morphométrique détaillée des différents organes du petit bassin, ainsi que de leurs rapports anatomiques. Interêt pour la recherche anatomique, la morphogénèse, l’enseignement de l’anatomie et la meilleure compréhension de la pathologie, en particulier l’incontinence urinaire. (Travail effectué dans le cadre du MSBM 2003)

CD-ROM PEDAGOGIQUE INTERACTIF DE L’ANATOMIE DU PETIT BASSIN FEMININ : MODÉLISATION TRIDIMENTIONNELLE AVEC MISE EN CORRESPONDANCE DES COUPES SCANNER.

Jonathan lacaze, Bel béa Gwet, Marc-Antoine Allard Jean-François UHL, Vincent Delmas

Materiel : On utilise une série de 190 coupes horizontales résultant d’une acquisition par scanner spiralé multibarettes avec injection, qui sont colorisées et labélisées

Méthode : Après contourage manuel au moyen du lgiciel Surfdriver on réalise une modélisation des différents organes qui sont reconstruits par surface rendering.

Résultats : La mise en correspondance des coupes avec le modèle 3D interactif permet une visualisation des différents organes. L’interactivité du modèle permet une rotation suivant l’axe vertical et la modification de transparence des différents plans anatomiques, à la manière d’une dissection virtuelle Ce CD-ROM pédagogique peut être considéré comme un outil complémentaire pour, l’enseignement de l’anatomie du petit bassin et la meilleure compréhension des rapports topographiques. (Travail effectué dans le cadre du MSBM 2003)

MODÉLISATION TRIDIMENTIONNELLE DE L’ANATOMIE DU PETIT BASSIN MASCULIN À PARTIR DES COUPES ANATOMIQUES DE VISIBLE HUMAN.

Aude Bourtembourg, Erwan Prigent, Jean-François UHL, Vincent Delmas

Principe : Materiel : On utilise une série de 200 coupes horizontales provenant de la base de données internet du visible Human (national library of Medicine).

Méthode : Après contourage manuel au moyen du logiciel Surfdriver on réalise une modélisation des différents organes qui sont reconstruits par surface rendering.

Résultats : Les objets 3D ainsi obtenus sont aisément manipulables de manière interactive, permettant une étude morphométrique détaillée des différents organes du petit bassin, prostate, uretre, vessie et haut appareil urinaire ainsi que de leurs rapports anatomiques. Interêt pour la recherche anatomique, la morphogénèse, l’enseignement de l’anatomie et la meilleure compréhension de la pathologie, en particulier l’incontinence urinaire. (Travail effectué dans le cadre du MSBM 2003)

Abstract du POSTER N°44 : Anatomie 3D vectorielle du canal et de l’artère cystique : enjeux de la cholecystectomie cœlioscopique

Olivier AMI1, Vincent DELMAS1, Jean-François UHL1  : aminoside@aol.com - Unité d’anatomie virtuelle - UFR Biomédicale des Saints Pères - Université René Descartes

Objectifs : Modélisation des variantes du canal et de l’artère cystique, dont les variations anatomiques représentent autant de pièges pour le chirurgien digestif.

Matériel et méthodes : Logiciel de modélisation vectorielle 3D Studio Max, textures issues d’images cœlioscopiques, moteur de rendu 3D temps réel en bump mapping.

Résultats : L’anatomie complexe de cette région est décrite de manière précise et démonstrative par les modèles 3D à partir d’observations chez l’homme : 6 variantes du canal cystique, et 9 variantes de l’artère cystique parmi les plus fréquentes.

Conclusion : La modélisation 3D vectorielle des variantes anatomiques de l’artère et du canal cystique permet d’optimiser l’apprentissage de l’anatomie, prélude indispensable à la réalisation d’actes moins invasifs mais comportant des risques propres. Les modèles ainsi créés pourront servir en chirurgie virtuelle pour simuler une situation clinique et participer à l’optimisation d’algorithmes de reconstruction vectoriels à partir d’imagerie par résonance magnétique nucléaire.

Abstract du POSTER N°45 : Imagerie 3D du système veineux : investigation des patients et outil de recherche

Jean-François UHL1, Vincent DELMAS1, Olivier AMI1 1 jf.uhl@wanadoo.fr - Unité d’anatomie virtuelle - UFR Biomédicale des Saints Pères - Université René Descartes

Objectifs : Réaliser une dissection anatomique virtuelle du système veineux grâce à une reconstruction 3D à partir des données du phlébo-scanner.

Matériel et méthodes : l’exploration par scanner hélicoïdal multi-barette avec injection permet de réaliser une modélisation interactive après reconstructions 3D. Des logiciels dédiés de volume rendering (VRT) et de surface rendering (SSR) sont utilisés.

Résultats : L’anatomie complexe des variations du système veineux est ainsi décrite avec précision.

Conclusion : Cette nouvelle application de la réalité virtuelle est utile aussi bien pour le bilan pré-opératoire des patients variqueux complexes que comme outil pédagogique et de recherche en anatomie veineuse.

Abstract du POSTER valve mitrale : Evolution 3D de la valvule mitrale au cours de la période embryonnaire.

H.F Carton1 , Jean-François UHL1, Vincent DELMAS1, P. Latremouille2

1-Unité d’anatomie virtuelle - UFR Biomédicale des Saints Pères - Université Paris 5 2-Hopital Européen G. Pompidou service de chirurgie cardiaque

Objectif : Etudier les variations morphologiques et morphométriques du carpe humain au cours de la période embryonnaire.

Matériel et Méthodes : L’étude a été réalisée à partir des coupes histologiques de 12 embryons dont la taille s’échelonnait entre 12 et 56 mm couvrant les stades XV à XXIII du développement embryonnaire.

Résultats : Une reconstruction tridimensionnelle des valvules cardiaques a été réalisée sur 5 embryons de 12, 25 31 44 et 69 mm en carnio-caudal

Conclusion : L’étude morphologique et morphométrique de la cardiogénèse au cours de la croissance embryonnaire a un interet pour l’enseignement de l’anatomie et pour la compréhension des cardiopathies congénitales.

Abstract du POSTER N°46 : Evolution 3D du carpe humain au cours de la période embryonnaire.

Sebastien DURAND1 , Jean-François UHL1, Vincent DELMAS1, Christophe OBERLIN2 1 Unité d’anatomie virtuelle - UFR Biomédicale des Saints Pères - Université Paris 5 2 Université Paris 6

Objectif : Etudier les variations morphologiques et morphométriques du carpe humain au cours de la période embryonnaire.

Matériel et Méthodes : L’étude a été réalisée à partir des coupes histologiques de 35 embryons dont la taille s’échelonnait entre 14 et 56 mm couvrant les stades XVII à XXIII du développement embryonnaire. Une reconstruction tridimensionnelle des différentes structures cartilagineuses du carpe a été réalisée sur 11 embryons.

Résultats : Du point de vue morphologique, l’apparition et l’individualisation de l’ensemble des structures cartilagineuses du carpe se produit toujours au stade XVIII du développement embryonnaire sur une période inférieure à 1 semaine. La reconstruction 3D et l’animation sur ordinateur a permis d’étudier sa morphologie selon l’axe souhaité. Du point de vue morphométrique, l’étude des volumes des différentes structures du carpe a permis de préciser la relation d’allométrie entre le volume carpien et la taille embryonnaire et de mettre en évidence les modifications de proportion de volume de la première et deuxième rangée des os du carpe au cours de la croissance. L’étude de la variation des axes d’inerties de ces différentes structures restant à évaluer.

Conclusion : Les modifications morphologiques et morphométriques au cours de la croissance embryonnaire récapituleraient les différentes étapes de la phylogenèse, en cela les résultats de cette étude du carpe humain embryonnaire fournissent une nouvelle base de donnée pour comprendre l’évolution et la variabilité de la forme humaine.

Abstract du POSTER N°47 : Reconstruction 3D de l’appareil uro-génital à partir des coupes anatomiques de « Visible Human »

Jean-François UHL1, Vincent DELMAS1, ,Christine LEMAITRE, Rémy LUCAS 1 Unité d’anatomie virtuelle - UFR Biomédicale des Saints Pères - Université Paris 5

Objectifs : Réaliser une modélisation 3D de l’appareil uro-génial de l’homme à partir des coupes de Visible Human.

Matériel et méthodes : 400 coupes du dataset de VisHum de 1600 à 1900. Le logiciel SURFDRIVER est utilisé pour réaliser le contourage et la modélisation 3D.

Résultats : Les rapports anatomiques des organes du petit bassin sont étudiés grâce à l’utilisation des techniques de réalité virtuelle.

Conclusion : Ce nouvel outil pédagogique et de recherche est précieux pour l’étude de l’anatomie.

KYOTO :

1-3D venography to investigate venous system : interest and results

J.F. Uhl 1, V. Delmas 1 ,O. Plaisant 1,S. verdeille2,Y. Martin-Bouyer2 1 Dep of anatomy Paris V university - 45 rue des Saints-Pères - 75006 PARIS. 2 Radiological Center - CIMN 15 rue Pasteur - St cloud - France.

Objective : The aim of spiral CT venography (veno-CT or VCT) is to provide a precise three-dimensional (3D) anatomical depiction of the venous network.

Methods : A multislice and multidetector spiral CT acquisition of the lower limb with contrast injection produces about 400 slices of the whole limb in 30 seconds. Movie files of a rotating 3D interactive model are easily exported by the new dedicated VRT softwares running on PC : Plug & view 3D from VOXAR inc. www.voxar.com.

Results : The VCT is a great educational tool to learn anatomy of the venous system, and a powerful research tool to improve our knowledge of the venous anatomy. It is also powerful tool to investigate patients with varicose veins disease, and arterio-venous malformations. But it is providing no hemodynamical data, so an associated color-coded duplex is mandatory. By that way, the surgeon can have the whole information of the veno CT available on his laptop in the operating room, together with the data of the US skin mapping ,and use them as a roadmap for surgery. By an exquisite depiction of the venous course, it makes possible a better surgical choice of technique, and a more accurate and limited skin approach for a better aesthetic result. An interactive CD Rom demonstrates case reports and techniques.

2- Carpus 3D Evolution of human embryo.

S.Durand 1 , M.C. Ho Ba Tho 2, J.F. Uhl 1, C. Oberlin 3 , V. Delmas 1. 1 Dep of anatomy Paris V university - 45 rue des Saints-Pères - 75006 PARIS.. 2 UIT de Compiègne, Biomécanique et génie biomédical UMR CNRS 6600 3 Dep of anatomy Paris VI university.

OBJECTIVE : To study the morphological and morphometrical variations of the embryo’s carpus during the development process of the embryo.

MATERIAL and METHODS : Histological slices of 35 embryos from 14 to 56 mm were studied, including stages XVII to XXIII of the development.. 3D data were acquired from a series of the sliced specimens using surfdriver software. 3D modeling of the different cartilaginous elements of the carpus were built for 11 embryos, including volume mesurements.

RESULTS : On the morphological point of view, the chondrification of embryo’s carpus always appears during the stage XVIII of the development with a duration of less than a week. 3D animation and modeling enables an interactive view of the wrist structures.. The morphometry shows the evolution of the volume of these elements according to the embryo’s growth.

CONCLUSION : Morphological and morphometrical modifications during the embryo’s morphogenesis seems to simulate the stages of phylogenesis : this is new database to understand the evolution and variability of the human shape and development.

3- Three-dimensionnal magnetic resonance imaging assement of levator ani contraction Jonathan Lopater 1, Olivier Ami1, Jean-françois Uhl1, Vincent Delmas1, E. cabanis2,

1 Institut d’Anatomie - Unité d’anatomie virtuelle - Université Paris V - France 2 CHU des quinze-vingts service de Radiologie - rue Paris 12° - France

Objective The purpose of this study was to explore the differential contraction of the levator ani fasciculus : iliococcygeus and puborectalis and to show their functional anatomy by dynamic animation.

Material and Method Magnetic resonance imaging was performed to 3 healthy continent nulliparous women (mean age, 20.6, range 19-23). Coronal T2-weighted and turbo spin echo pelvic magnetic resonance scans were obtained with the patient in the supine position with relaxed attitude, holding back and Valsalva strain effort. Three-dimensional models were manually reconstructed from the source images using vectorial segmentation. Models were set up on bony anatomic marks. Iliococcygeus, puborectalis and external anal sphincter volumes and models substractions volumes were measured in the three postures. Volumetrics and animated morphing were performed on a 3D vectorial animation software.

Results Iliococcygeus mean volume assessment was 14.4 cm3. Puborectalis mean volume assessment was 17.5 cm3. Volume changes of these muscles in the three postures were not significant. Morphing changes were obtained with parametric animation and could describe functional anatomy of the levator ani fasciculus.

Conclusion Animated morphing enables a fine understanding of functional anatomy. Volume assessment of anatomical structures is easy and reproductible. This technique might be applied to any anatomical and morphological imaging study.

4- 3-D reconstruction of pathologic tissues from histological slices : results in Pulmonary Langerhans cell histiocytosis

M. Kambouchner 2 , J.F. Uhl 1, V. Delmas 1. 1 Dep of anatomy Paris V university - 45 rue des Saints-Peres - 75006 PARIS.. 2 Dep of Pathol anat Hopital Avicenne - Bobigny - France

Objective : To use 3D modelling for better understanding the morphology and organisation of histological lesions. Background The lesions of pulmonary Langerhans cell histiocytosis (PLCH) typically associate destructive granulomas and cysts. The mode of formation of the cysts and the extent of the granulomatous reaction had not been previously defined. By microscopical examination of serial sections obtained from 12 open lung biopsies displaying PLCH, we demonstrated that the granulomatous process extended without interruption along the bronchiolar axis, forming a continuous sheath around small airways. In addition, cystic lesions resulted from the destruction of the bronchiolar wall and progressive dilatation of the lumen.

Method A three-dimensional reconstruction of one granuloma for which these findings were highly representative was performed, using 21 serial sections representing a tissue thickness of 3mm. The microscopical hematoxylin and eosin stained sections were digitalized and 3-D modeling of the granuloma was performed with SURFdriver, a dedicated reconstruction software.

Results The bifurcation of the artery indicates the proximal/distal ends of the granuloma. The bronchiolar wall, made visible by transparency through the granuloma, show a progressive enlargement. The granulomatous mass formed a continuous sheath around the affected bronchiole. The 3-D appreciation of this lesion helps to understand its bronchiolar location and explains the clinical and radiologic features of this pulmonary disease. Conclusion The use of 3D reconstruction from histologic slices is a new tool to understand the morphology and organisation of pathologic lesions. It could be interesting to correlate it with functionnal data like PET scan to better characterize specific lesions.