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Zoom sur l’impression 3D au service de la simulation préopératoire

Publié le 04/05/2022 Par Lenna DARMON

Dans cet article, on vous décrit précisément comment le recours aux modèles 3D va changer les manipulations chirurgicales et la vie des patients.

Depuis quelques années, l’impression 3D a révolutionné la médecine et s’installe de plus en plus dans le quotidien des chirurgiens qui s’en servent pour se perfectionner. Plus qu’une aide à la chirurgie, l’impression 3D d’organes artificiels ou biocompatibles apparaît comme une solution innovante, pour le chirurgien comme pour le patient, afin d’aborder les opérations plus sereinement. Mais concrètement, que peut-on imprimer en 3D et comment une telle innovation peut-elle aider le chirurgien dans ses manipulations ?

Découvrez également comment l’impression 3D révolutionne l’univers de la santé.

État des lieux de la problématique préopératoire actuelle

Lors des chirurgies de routine ou complexes, le médecin connaît parfaitement les étapes clefs d’une opération réussie. Malheureusement, la théorie ne suffit pas toujours car chaque patient est unique et cette différence est un critère indispensable à prendre en compte avant de commencer toute intervention. Le médecin a alors recours à des images obtenues à partir de scanner ou d’IRM qui permettent d’avoir une vue reconstruite des organes du patient.

Des erreurs de reconstruction d’images sont rares mais toujours possibles. Le chirurgien doit alors réagir au plus vite pour mener à bien l’opération. Mais ces erreurs peuvent être très largement diminuées grâce à l’impression 3D de l’organe du patient. Ces modèles sont alors appelés des simulateurs de chirurgie.

Les bénéfices de la reconstruction des modèles 

La création de ces modèles 3D est obtenue à partir de scans par tomodensitométrie ou IRM. Cette pratique permet au chirurgien de mieux visualiser l’organe, de se préparer à l’opération et donc de l’aider dans le choix du traitement.

La reconstruction 3D peut aussi aider à expliquer les étapes opératoires au patient. Non seulement elle le rassure, mais la technologie l’aide également à mieux se projeter et donc à diminuer son anxiété liée à l’opération. Résultat, sa phase de convalescence est elle aussi facilitée. Il a ainsi été relevé que l’impression 3D avait un impact positif considérable sur la qualité de l’opération.

Au-delà de cette aide à la visualisation préopératoire et à la projection du patient, l’utilisation des modèles 3D permet de réduire considérablement les temps et les coûts d’opération en milieu hospitalier. Avec des outils adaptés au patient ou une stratégie déjà mise en place en amont de l’opération, le temps de chirurgie peut diminuer. L’opportunité de réaliser des économies liées au coût de l’opération.

Étude de cas : le déroulement d’une simulation chirurgicale préopératoire

Dans les faits, comment peut-on simuler une opération en utilisant ces modèles anatomiques 3D ? Dans le cadre de cette étude de cas, nous vous expliquons le déroulement, étape par étape, d’une simulation chirurgicale préopératoire sur une artère pathologique.

Pour comprendre le contexte, replongeons-nous dans nos cours de biologie. Pour rappel, l’artère intracrânienne se situe au niveau du cerveau et est le plus souvent impliquée dans les ruptures d’anévrisme. L’anévrisme cérébral apparaît lorsque la paroi d’une artère intracrânienne se dilate de façon anormale, ce qui crée une poche de sang pouvant provoquer une hémorragie cérébrale en se perçant sous l’effet de la pression.

La présence de cette poche de sang nécessite une intervention chirurgicale lorsqu’elle est détectée à temps.

Schéma représentant un anévrisme au niveau d’une artère
Schéma représentant un anévrisme au niveau d’une artère

De façon tout à fait classique, le chirurgien s’adonne alors à une série d’examens (scans, IRM, radiographies…) et de tests permettant de comprendre plus en détails l’étendue des dégâts et de réfléchir à la bonne stratégie pour que l’opération se déroule avec succès. C’est à ce moment-là que l’impression 3D se retrouve sous les feux des projecteurs.

Le chirurgien a alors la possibilité de faire appel à des fournisseurs qui proposent d’imprimer un modèle identique de l’artère intracrânienne pathologique du patient, tant dans sa forme que dans ses capacités biomécaniques. Ce modèle sera appelé jumeau artificiel et permettra au chirurgien de s’entraîner en amont de l’opération.

Zoom sur le déroulement pas à pas de l’impression de ce jumeau artificiel 

La première étape consiste à réaliser un scanner de l’artère du patient. L’image est alors retransmise aux fournisseurs qui se chargent d’imprimer l’organe en 3D en prenant en compte l’environnement dans lequel évolue l’artère.

Ce qui signifie que les propriétés biomécaniques de l’artère sont également reconstruites afin d’être le plus réaliste possible. Au bout de quelques jours, le chirurgien reçoit le modèle anatomique 3D et peut alors s’entraîner en amont de l’opération.

Modèle anatomique reçu par le chirurgien (Source : Biomodex)
Modèle anatomique reçu par le chirurgien (Source : Biomodex)

L’artère évoluant dans un environnement non isolé, une station est également fournie au chirurgien afin de simuler les fluides qui seront présents lors de l’opération. La station permet ainsi au chirurgien de s’entraîner à la chirurgie, depuis le début (entrée dans le corps) jusqu’à la fin de l’opération (tissus recousus). Concrètement, le chirurgien peut simuler l’ensemble du trajet qu’il empruntera dans le corps du patient pour lui insérer une prothèse au niveau de l’artère. Ce trajet est personnalisé, il est calculé et reconstruit à l’aide des scanners du patient fournis lors de la première étape par le chirurgien.

Station permettant de simuler l’environnement autour de l’artère pathologique (Source : Biomodex)
Station permettant de simuler l’environnement autour de l’artère pathologique (Source : Biomodex)

En plus des répliques d’organes, l’impression 3D peut également permettre la fabrication d’outils chirurgicaux patient-dépendants. Les outils personnalisés permettent d’être plus précis lors de l’acte chirurgical et donc moins invasifs qu’une chirurgie classique. Ces techniques permettent de se projeter de plus en plus vers la médecine personnalisée qui commence à faire ses preuves depuis quelques années.

CONCLUSION

L’impression d’organes en 3D n’est plus un mythe. Elle séduit de plus en plus le corps médical qui y voit un réel avantage et gain de temps au quotidien. Par l’impression 3D de modèles jumeaux, les chirurgiens sont persuadés de gagner en efficacité et en qualité lors des opérations. Les risques pour le patient sont moins importants car identifiés à l’avance.

C’est pourquoi les médecins se projettent de plus en plus vers ce genre de techniques très disruptives mais encore peu connues du grand public. À travers cet article, nous espérons vous avoir fait découvrir de nouvelles possibilités en termes d’innovation. Des technologies qui, jusqu’alors, pouvaient s’apparenter à une légende, mais qui en réalité constituent l’avenir de la médecine. Gardons à l’esprit que l’innovation n’a de limite que l’imagination.

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Lenna DARMON

Auteur

Lenna DARMON

Ingénieure biomédicale de formation, Lenna a participé au développement de nouveaux "devices" destinés à l'usage des coiffeurs et consommateurs pour le leader mondial de la cosmétique.
Elle accompagne aujourd'hui ce client sur sa transformation digitale au sein des différents métiers qui le composent.
Lenna est passionnée par la science et l'innovation, elle reste persuadée que les nouvelles technologies permettront d'accélérer la médecine de demain. Son ambition est d'apporter des solutions pour améliorer la qualité de vie des soignants, patients ou consommateurs.

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