En tant que trésors culturels de la nation chinoise et éléments essentiels du système médical moderne, les spécimens de plantes médicinales chinoises (CHM) possèdent une immense valeur scientifique pour la préservation et la recherche. Ces spécimens constituent un pilier fondamental pour l’héritage des connaissances en médecine traditionnelle chinoise (MTC) et pour soutenir l’enseignement universitaire et la recherche scientifique. Cependant, les spécimens physiques traditionnels sont confrontés à de nombreux dilemmes pratiques : ils sont très sensibles aux facteurs environnementaux conduisant à la décoloration, aux dommages causés par les ravageurs ou à la moisissure ; la fréquence d'utilisation des spécimens rares est fortement limitée ; il existe un conflit aigu entre la « préservation » et l'« utilisation » des ressources éducatives ; et un grand nombre de spécimens ne parviennent pas à libérer pleinement leur valeur éducative et sociale prévue.

Le développement numérique est apparu comme la voie cruciale pour surmonter ce goulot d’étranglement. En transformant des spécimens physiques en ressources numériques standardisées et structurées pour construire un herbier numérique, les institutions peuvent parvenir à une préservation permanente, une récupération à haute efficacité et un partage généralisé des ressources CHM. Cela prend en charge un enseignement pratique à haute fréquence et à grande échelle, forme minutieusement les étudiants à l'identification des matériaux médicinaux et élargit les limites de valeur des spécimens CHM dans l'éducation, la recherche scientifique et les services sociaux.

Exigences et défis contemporains en matière d’héritage numérique des CHM

Les méthodologies numériques deviennent des outils essentiels pour protéger et promouvoir la culture MTC. D’une part, l’acquisition et le stockage numériques de haute précision peuvent préserver efficacement les précieuses ressources culturelles de la MTC, évitant ainsi la perte culturelle au fil du temps. D’un autre côté, la technologie numérique ouvre de nouvelles voies pour une exploration en profondeur et une utilisation innovante de la culture MTC, permettant un partage et une utilisation plus larges.

Figure 1 : Ginseng américain (Panax quinquefolius) Spécimen d'herbier - Spécimen de matière médicinale brute - Spécimen de morceau de décoction

En prenant le ginseng américain comme exemple, une fois les matières médicinales chinoises numérisées, des introductions complètes peuvent être fournies, allant de la plante d'origine à la matière brute et aux morceaux de décoction. Cela démontre en profondeur les caractéristiques détaillées des matériaux médicinaux, complétant les lacunes de l'enseignement en classe et permettant aux étudiants d'observer méticuleusement, améliorant ainsi leurs capacités cognitives et de différenciation concernant les matériaux CHM et les morceaux de décoction.(Sources de l'image : Bureau de réglementation de la médecine chinoise du ministère de la Santé de la RASHK et Banque des spécimens de médecine chinoise de l'Université baptiste de Hong Kong).

Au niveau opérationnel, les technologies traditionnelles de numérisation 3D sont très complexes et nécessitent des techniciens professionnels. Les scanners laser courants et les scanners à lumière structurée sont confrontés à des goulots d'étranglement techniques évidents : les scanners laser nécessitent un étalonnage sur site, une correction continue des lacunes du modèle pendant le processus de numérisation et ne peuvent pas réaliser de mappage de texture, produisant uniquement des modèles blancs, ce qui compromet la reproduction des profils de couleurs essentiels au CHM. Les scanners à lumière structurée nécessitent un alignement et un mappage manuels des textures, un processus qui prend plusieurs jours. Face à des collections atteignant des dizaines de milliers d’articles dans de grands musées et herbiers, les vitesses de traitement des technologies traditionnelles limitent considérablement la numérisation à grande échelle de la MTC.

Solution JLM-Lifetech : l'innovation technique brise les goulots d'étranglement des applications

Figure 3 : Système de construction rapide d'échantillons numériques 3D (3DDS)

Grâce à une innovation technique révolutionnaire, le système de construction rapide d'échantillons numériques 3D JLM-Lifetech redéfinit le paradigme de travail de la numérisation des échantillons CHM. L’ensemble du processus, depuis le placement de l’échantillon jusqu’à la génération du modèle 3D, ne nécessite aucune intervention humaine. Le logiciel gère automatiquement l'acquisition d'images, le traitement des nuages ​​de points, le maillage et le mappage de textures, révolutionnant complètement le flux de travail de modélisation traditionnel et complexe qui repose sur des opérations manuelles effectuées par des techniciens professionnels.

Figure 4 : Le système effectue automatiquement le traitement des nuages ​​de points, du maillage et des textures.

Modélisation de flux de travail entièrement automatisée

Les utilisateurs doivent simplement placer l'échantillon sur le plateau tournant de chargement et cliquer sur « Démarrage à une touche » pour terminer automatiquement toutes les étapes de traitement. Un réseau de lentilles haute définition multi-vues intégré capture automatiquement les données 3D complètes de l'échantillon sans nécessiter que l'échantillon soit retourné pendant le processus.

Figure 5 : Flux de travail de modélisation du système de construction rapide d'échantillons numériques 3D

Pendant la phase de traitement des données, le système utilise des algorithmes avancés pour effectuer automatiquement l'alignement des nuages ​​de points, l'optimisation du maillage et le mappage des textures sans aucune intervention humaine. Ce flux de travail automatisé réduit considérablement le temps de numérisation d'un seul spécimen de plusieurs heures en utilisant les méthodes traditionnelles jusqu'à15 minutes, ce qui représente une multiplication par plusieurs de l'efficacité.

Fidélité des couleurs de haute précision

Pour répondre aux exigences strictes de précision des couleurs de l'identification CHM, le système utilise un étalonnage automatique des couleurs combiné à une technologie d'acquisition multi-lentilles pour exécuter automatiquement le mappage de texture, garantissant un taux de fidélité des couleurs deplus de 95%. Qu'il s'agisse de la teinte rouge foncé deSalvia miltiorrhiza(Danshen) ou la coupe transversale jaune vif deScutellaria baicalensis(Huangqin), le système reproduit avec précision les couleurs vraies et authentiques des matières médicinales, fournissant ainsi une base fiable pour l'identification numérique.

Figure 6 : Le modèle 3D deLycium barbarum(Baie de Goji) construite par ce système reproduit fidèlement sa couleur et ses rides épidermiques.

Capture précise des détails microscopiques

Le système offre une reproduction haute fidélité des moindres caractéristiques des matières médicinales chinoises sur une720^circangle de vision. Caractéristiques microscopiques, telles que la morphologie du hile deLycium barbarumou la distribution des points de glande sur la surface deSchisandra chinoise(Wuweizi) – sont recréés avec précision dans le modèle numérique, permettant aux chercheurs de les observer et de les inspecter sous n’importe quel angle dans un environnement virtuel.

Figure 7 : Le modèle transversal 3D deAstragale membraneux(Huangqi) construit par ce système recrée avec précision le contraste de couleur et de texture entre son écorce (phloème) et son bois (xylème), affichant visuellement la caractéristique d'identification de base du Huangqi de qualité supérieure connue sous le nom de « Puits d'or et rampe de jade » (Jin Jing Yu Lan).

Prise en charge de la section virtuelle et des mesures précises

Les utilisateurs peuvent effectuer une coupe virtuelle le long de n'importe quel plan du modèle 3D de haute précision généré pour produire des coupes transversales 2D correspondantes. Sur ces sections transversales, des mesures précises de longueur, de rainures et d'angles peuvent être effectuées, permettant une quantification non destructive des structures géométriques internes du spécimen et fournissant une « règle » pour une analyse scientifique approfondie.

Figure 8 : Le modèle comporte un système de coordonnées 3D capable de mesurer des données sur n'importe quel plan.

Expansion profonde des scénarios d’application

Les modèles numériques fournissent un soutien puissant à la recherche scientifique et au personnel enseignant pour approfondir et réutiliser de manière créative la culture MTC. En outre, des technologies telles que la réalité virtuelle (VR), la réalité augmentée (AR) et la réalité mixte (MR) peuvent être exploitées pour créer des environnements d'expérience virtuelle immersifs qui peuvent être entendus, vus et ressentis, renforçant ainsi l'intérêt du public pour la culture MTC et accélérant l'utilisation et la transformation de sa valeur culturelle.

Résumé

Le système de construction rapide d'échantillons numériques 3D JLM-Lifetech fournit une solution révolutionnaire pour la préservation permanente, la recherche scientifique, l'enseignement universitaire et l'héritage innovant des spécimens CHM. La principale avancée de ce système réside dans la réalisation d'une modélisation rapide et automatisée, réduisant le délai de processus de plusieurs heures avec les méthodes traditionnelles à environ 15 minutes, tout en réduisant considérablement le recours à des opérateurs spécialisés, en surmontant les anciennes barrières techniques et les dépendances en matière de ressources humaines.

Basé sur les modèles 3D de haute précision générés, le système facilite l’exploration en profondeur de la valeur dans la recherche, l’enseignement et l’héritage culturel. Il prend en charge l'observation sous plein angle et l'analyse morphologique précise des spécimens, améliorant ainsi l'efficacité de la recherche d'identification ; il fournit des ressources numériques réutilisables pour l'enseignement en classe, soulageant efficacement la pression d'usure sur les spécimens physiques ; et il élargit considérablement les limites de communication de la culture de la médecine chinoise grâce à divers formats de présentation innovants.