VOXEL-MAN est un pionnier dans le domaine de la visualisation et de la simulation médicales. Le projet VOXEL-MAN au Centre hospitalier universitaire de Hambourg-Eppendorf (UKE) a vu le jour vers 1984, lorsqu’un groupe de recherche dirigé par le professeur Karl Heinz Höhne a mené ses premières expériences sur la visualisation en 3D des os à partir d’images de tomodensitométrie (CT). Les structures de données, les méthodes de projection et d’ombrage ont pu être considérablement améliorées, et les premières applications cliniques en chirurgie cranio-faciale et en orthopédie ont pu voir le jour.
En imagerie par résonance magnétique (IRM), la segmentation des structures anatomiques — c’est-à-dire leur identification et leur marquage — constituait un défi majeur. Les premières images in vivo d’un cerveau humain obtenues par IRM ont pu être présentées lors du congrès de la RSNA de 1987. Le congrès suivant a vu une autre première, cette fois-ci un cœur battant en 3D (cœur en 4D) issu d’une IRM déclenchée par ECG. Le système de visualisation 3D VOXEL-MAN a ensuite été mis en œuvre sur un scanner IRM Siemens Magnetom 63 SP.
Au début des années 1990, le paradigme de la segmentation interactive a permis de trouver une solution générale (bien que non automatique) au problème de la segmentation. Si certaines applications cliniques, telles que la planification de la radiothérapie en 3D, se sont avérées fructueuses, l’intérêt s’est généralement tourné vers les atlas anatomiques en 3D. VOXEL-MAN a réalisé un travail novateur dans le développement d’un nouveau type de modèle corporel virtuel qui intègre les connaissances spatiales et descriptives de l’anatomie humaine, de ses fonctions et de son apparence radiologique, et permet de les explorer de manière interactive. Le premier atlas anatomique 3D, VOXEL-MAN Brain and Skull, a été publié en 1995. Ce concept s’est également révélé utile en dehors du domaine médical, par exemple en égyptologie, en anthropologie et en médecine vétérinaire.
La mise à disposition des ensembles de données du projet Visible Human de la NLM a constitué un complément idéal à notre technologie d’atlas 3D. Les méthodes de segmentation et de visualisation ont dû être adaptées pour prendre en charge des modèles 3D en couleur. Cependant, les stations de travail nécessaires pour traiter des modèles d’une telle envergure restaient encore beaucoup trop coûteuses pour une utilisation à grande échelle. Pour y remédier, un nouveau paradigme a été développé, basé sur des scènes précalculées. Ces travaux ont abouti aux atlas anatomiques VOXEL-MAN 3D Navigateur : cerveau et crâne, organes internes et membre supérieur (tous publiés par Springer-Verlag) et EUS meets VOXEL-MAN, un système de formation à l’échographie endoscopique (publié par Hitachi Medical Systems).
Vers l’an 2000, des expériences menées avec les nouveaux dispositifs haptiques alors disponibles ont démontré leur potentiel pour des applications médicales. En étroite collaboration avec des partenaires cliniques, un premier prototype de simulateur virtuel de chirurgie de l’oreille destiné à la dissection de l’os temporal a été développé, alliant un réalisme visuel inégalé et un retour haptique. En 2005, le doyen de la faculté de médecine a fondé le groupe VOXEL-MAN, et le simulateur de formation VOXEL-MAN TempoSurg a été lancé.
En 2009, le groupe VOXEL-MAN a obtenu une subvention EXIST pour le développement d’un simulateur dentaire. Celle-ci a permis de créer une architecture logicielle innovante qui sert de base à tous les simulateurs de formation VOXEL-MAN. En 2011, la deuxième génération du simulateur de forage de l’os temporal, baptisé VOXEL-MAN Tempo, et le simulateur de préparation dentaire VOXEL-MAN Dental ont été présentés, suivis plus tard par VOXEL-MAN Sinus pour la chirurgie endoscopique des sinus. VOXEL-MAN My Cases, pour l’importation de cas cliniques, et VOXEL-MAN 3D Printing, pour la création de modèles 3D peropératoires, offrent une interface avec le monde réel. Le dernier-né de la gamme est VOXEL-MAN Sonography, destiné à la formation à l’échographie abdominale et endoscopique (EUS).
Aujourd’hui, les simulateurs chirurgicaux VOXEL-MAN sont utilisés par les plus grandes universités et les principaux hôpitaux du monde entier, de Honolulu à l’ouest à Kyoto à l’est, et de Trondheim au nord à Porto Alegre au sud. L’intérêt croissant pour nos simulateurs se reflète également dans un nombre considérable d’études de validation indépendantes.
L’activité de simulateurs VOXEL-MAN a été cédée en 2025. Une grande partie de nos travaux scientifiques reste toutefois accessible au public. L’équipe VOXEL-MAN continue d’exister sous la forme d’un regroupement informel d’anciens membres.
À propos de nos noms
Un voxel (abréviation de élément de volume) est l’unité de base d’une représentation numérique d’un objet tridimensionnel. Le nom VOXEL-MAN avait déjà été utilisé pour nos tout premiers systèmes de visualisation 3D, peut-être en référence à certains gadgets à la mode à l’époque.
Le terme corps virtuel a été inventé vers 1994, à l’occasion de l’exposition Le corps virtuel au Centre Pompidou à Paris, ainsi que pour le film Le professeur Röntgen rencontre le corps virtuel. Il désigne un modèle informatique, dont le nom parle de lui-même, d’un corps vivant qui peut être examiné et traité de la même manière.