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Sciences de la vie et de la Terre

Edu-Anatomist

26 / 02 / 2010 | Patrice Nadam

Ce logiciel à usage pédagogique, libre et gratuit (sous licence CeCill) est le fruit de la collaboration de la société Pentila, de l’INRP et du CEA, avec le soutien du ministère de l’Éducation nationale et du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche. Basé sur le logiciel Anatomist [1], dont il simplifie les fonctions de visualisation, Edu-Anatomist permet l’affichage et le traitement simple d’images IRM.

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Logo EduAnatomist

1- Une interface simple

L’interface du logiciel est constituée de deux fenêtres. La première permet de charger et de sélectionner les images à étudier. C’est là, également, que se trouvent les outils nécessaires aux traitements des images (visibilité, opacité, superposition, modification des couleurs et du contraste pour obtenir une meilleure qualité d’image et faire apparaître les zones d’intérêt..). La seconde fenêtre affiche, en images, le résultat du traitement selon trois plans de coupe (transversale, sagittale et coronale). Grâce à la souris, l’utilisateur peut agir sur ces images. Ainsi, il peut prospecter à l’intérieur de chaque plan de coupe et pointer une zone précise. Par corrélation, les autres vues pointeront également sur cette zone. Il est aussi possible de
zoomer sur la zone repérée, mais cette action nécessite une souris avec molette.

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Fenêtre d’outils
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Fenêtre de visualisation

Une quatrième vue, en trois dimensions, est disponible lors d’utilisation d’images 3D. Cela permet un meilleur repérage spatial de chaque plan de coupe. En effet, la vue en 3D est incrustée dans chacune des coupes et il est possible d’effectuer une rotation dans l’espace des différentes vues. Là encore, il faudra posséder une souris avec un bouton central (molette avec clic central).

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Anatomie
Superposition de deux images : coupes de l’encéphale et tête en 3D après colorisation.
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Hémisphères en 3D
Repérage des coupes. Superposition des hémisphères.
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Repérage spatial
Rotation des coupes et augmentation de la transparence des images superposées.

2- NeuroPeda, la banque d’images associée 

Edu-Anatomist permet d’interroger les images de la banque NeuroPeda. C’est une collection d’images IRM anatomiques et fonctionnelles réalisées par des équipes de grands organismes de recherche scientifique (Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Universités, Commissariat à l’Energie Atomique, Assistances Publiques des Hôpitaux…). NeuroPeda regroupe, actuellement, une centaine d’images cérébrales destinées à l’enseignement des neurosciences dans le secondaire. Elle contient déjà des images de systèmes nerveux centraux de différentes espèces de mammifères (chimpanzé, gorille, bonobo, capucin, rat...). D’autres images concernant
des oiseaux, poissons...sont en cours d’acquisition et viendront compléter la banque

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Des images indexées
Accès en ligne à la base de données NeuroPéda.

Une utilisation en ligne

NeuroPeda peut être interrogé en ligne directement dans l’interface d’Edu-Anatomist. Un moteur de recherche par mots clés permet de trouver facilement des images dans la banque de données . Il est également possible de parcourir l’arborescence de la base de données organisée selon la classification JAHE des sciences de la vie. Chaque image y est indexée. La référence précise la technique d’imagerie employée (IRM...), le numéro d’identification du sujet étudié, ainsi que certains critères descriptifs (fonctionnelle, anatomique, comparaisons interspécifiques..). D’autres informations sur l’image s’affichent également : ses auteurs, ses caractéristiques techniques, des pistes possibles d’exploitation pédagogique... Une fois sélectionnée, l’image est automatiquement téléchargée et peut être visualisée.

NB : il n’est pas possible d’interroger la banque en ligne à
l’heure actuelle car celle-ci est en cours de restructuration et de
migration vers les serveurs de l’INRP.

Une utilisation hors ligne possible

L’utilisateur a la possibilité de sélectionner une image dont le fichier est déjà présent localement sur son ordinateur individuel (ou dans un espace du réseau). Une partie de la banque de données NeuroPeda est d’ailleurs proposée au téléchargement, permettant ainsi une visualisation hors connexion, plus confortable. Cependant, la consultation hors ligne des images prive l’utilisateur des fonctionnalités d’indexation disponibles lors de la recherche en ligne.

3- Des exploitations possibles

Actuellement, la banque NeuroPeda permet de travailler sur :

- l’identification des principales structures anatomiques cérébrales,
- la spécialisation fonctionnelle de certaines aires du cortex cérébral (somesthésie, motricité, vision, gustation, aires du langage) ainsi que leur organisation anatomo-fonctionnelle (somatotopie, rétinotopie, tonotopie),
- la variabilité interindividuelle anatomique et fonctionnelle chez l’homme,
- la plasticité anatomo-fonctionnelle du système nerveux central (récupération post opératoire du langage notamment),
- les conséquences fonctionnelles d’accidents vasculaires cérébraux

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Étude fonctionnelle (1)
Superposition de deux images (anatomie et somatotopie coude droit)
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Étude fonctionnelle (2)
Repérage de la zone d’intérêt après traitement de l’image (choix des bornes inf et sup)
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Étude fonctionnelle (3)
Localisation des zones correspondant au coude droit (en bleu) et au pouce droit (en vert)

Bientôt, il sera possible d’étudier :

- l’évolution phylogénétique des systèmes nerveux centraux, par comparaisons interspécifiques d’images anatomiques de différentes espèces de vertébrés (oiseaux, poissons...) ,
- conséquences fonctionnelles d’autres pathologies lésionnelles du système nerveux central telles que les tumeurs,
- l’activation coordonnée de différentes aires cérébrales pour la réalisation de fonctions cognitives (mémoire et apprentissage, empathie...)

L’interactivité d’Edu-Anatomist permet

d’envisager de faire travailler et réfléchir les élèves sur le protocole de construction des images médicales et scientifiques [2]. Ainsi, par le choix des bornes d’affichage (seuils de sensibilité), le choix des plans de coupe, ils retraceront les principales étapes de construction de ces images pour leur donner un sens et tenter de résoudre le problème d’étude. Il envisageront alors les images scientifiques comme des modèles construits par les chercheurs. On est loin alors de « la lecture de nos pensées » ou du « décryptage de notre intimité mentale » révélés dans la presse de vulgarisation scientifique.

4- Quelques difficultés techniques

- En fonction des performances du matériel utilisé, l’installation et l’utilisation d’Edu-Anatomist peuvent présenter certaines lourdeurs. Cependant, le logiciel peut fonctionner sur un netbook.
- Des dysfonctionnements de l’affichage, voire le gel total de l’application ont été constatés. Ce problème proviendrait d’un bug lié au pilote de la carte graphique utilisée. Une mise à jour du pilote
3D/OpenGL permet de résoudre le problème. Il est également possible de réduire au minimum l’accélération matérielle de la carte. Mais ce paramétrage n’est toujours pas accessible.
- Des difficultés de connexion à la banque NeuroPeda peuvent se rencontrer.
- Lors d’une utilisation hors ligne. Le chemin du dernier fichier ouvert n’est pas conservé. Cela nécessite de parcourir de nouveau l’arborescence du disque dur pour trouver les images qu’Edu-Anatomist peut ouvrir. Par défaut, le logiciel pointe ver le dossier Documents de l’utilisateur.
- Certaines fonctionnalités du logiciel (zoom et rotation 3D) impose l’utilisation d’une souris à molette avec clic-central.
- Il est possible de réaliser une capture d’image des fenêtres de visualisation. On obtient trois (ou quatre) images correspondant à chaque vue. Cela permet de sauvegarder un aperçu du résultat du traitement réalisé. Il serait appréciable de pouvoir effectuer une sauvegarde de cet état pour en poursuivre le traitement ultérieurement.

5- Quelques liens directs

Prises en main :

Propositions d’utilisations pédagogiques :

Compléments :

Post Scriptum :

Edu-Anatomist comble un manque dans l’enseignement des neurosciences. Son utilisation par les élèves favorise le développement de leur esprit critique.

[1Anatomist a été développé dans le Service Hospitalier Frédéric Joliot du CEA

[2Voir le Mémoire "Image scientifique et modélisation" de Réjane Monod-Ansaldi

 

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