L’impression 3D au service de la santé

Un lien marqué par l’intégration de la recherche

Lynxter, depuis quelques années, poursuit son partenariat avec l’université de Paris (ex Paris Diderot) au service de la santé. Une association qui repose sur une collaboration et des liens forts tant en formation qu’en recherche. L’université de Paris est spécialisée dans une approche pluridisciplinaire de la recherche et la formation en Santé avec ses composantes Médecine, Odontologie, Sciences Pharmaceutiques, Maïeutique et Sciences infirmières, ainsi que les sciences humaines et sociales et les Sciences dans toute leur diversité.

Les cas d’applications de l’impression 3D pour le secteur de la santé sont nombreux : formation chirurgicale, simulation pédagogique, dosage pharmaceutique, accompagnement dans le développement de dispositifs médicaux …. et les nouveaux matériaux, tel que le silicone « grade médical », permettent le développement de nouvelles solutions.

Le centre de simulation en Santé est un centre de simulation en France doté d’une S600D, et de deux têtes-outils, FIL33 et LIQ21. Cela lui permet d’engager des recherches constantes et participe aux avancées majeures du secteur de la santé actuel à l’aide de l’impression 3D.
Initialement, l’activité « Modélisation et impression 3D des organes normaux et pathologiques » a été développée au sein même de ce centre de simulation pour répondre en pratique à une problématique de local aux normes COP21 sans filière de traitement des déchets biologiques sur des fonds européens FEDER.
Il est important de noter que cette imprimante a participé activement à la création de protections des soignants par visières lors de la première vague de l’épidémie COVID19 dans le consortium 3D4care (d’enseignants-chercheurs de l’Université de Paris et de l’Ecole d’Ingénieurs Centrale SupElec

La S600D au Centre de simulation en Santé de l’Université de Paris

Selon Vincent Lemarteleur, chercheur et enseignant à l’Université de Paris, il y a deux principales techniques d’utilisation de la machine d’impression 3D dans leur service : l’outillage et l’impression directe.

La formation au prélèvement nasopharyngé ou encore la simulation d’extraction de corps étrangers sont des exemples précis de ces techniques précises et délicates, rendues possible grâce à l’impression 3D.

Plusieurs matériaux, autant rigide (PLA, composite cellulose), flexible (TPU, PVA, Istroflex) que liquide (silicone 30 shore A et 30 shore 00) sont utilisés pour réaliser, tester et concevoir toutes ces applications. La polyvalence de la S600D et sa modularité sont des atouts précieux pour mener à bien une telle diversité de projets et participer aux avancées révolutionnaires du domaine médical.

ZOOM sur la formation au prélèvement nasopharyngé grâce au simulateur 3D

La crise du Covid-19 a soulevé de nombreuses questions dans le monde de la médecine. L’une d’entre elles était de tester la population afin de mesurer la progression des courbes épidémiques et d’assurer une prise en charge rapide des patients.

 

Simulateur nasopharyngé

Le simulateur nasopharyngé s’est avéré être une solution pédagogique innovante et adaptée pour l’entraînement du personnel médical, permettant de répondre concrètement à ces deux problématiques :

– Comment améliorer la fiabilité du prélèvement et le confort du patient, alors qu’il est inconcevable de s’entrainer sur ces derniers ?
– Comment former rapidement et massivement les soignants en ville et dans les hôpitaux ?

La fiabilité des tests est importante dans le contrôle de la pandémie. De nombreux soignants ont découvert à l’occasion de cette pandémie un geste technique qu’ils n’effectuaient pas ou peu auparavant : l’écouvillon est introduit vers le haut, dans l’axe de la narine et non à l’horizontale.

Par manque de pratique, la réalisation du prélèvement est complexe à réaliser, augmentant le risque de faux-négatifs. Il a fallu former en plus des personnes qui n’étaient jusqu’à présent pas habilitées à réaliser ces prélèvements, comme les pompiers, les aides-soignants, les secouristes etc.

L’impression en 3D d’un simulateur s’est avéré être la solution idéale pour former rapidement et massivement le personnel soignant et améliorer ainsi la fiabilité du prélèvement tout en respectant le bien-être des personnes testées.

Pourquoi utiliser l’impression 3D ?

Outre l’appui technique qu’offre la S600D, et l’impression 3D de manière générale, dans les recherches fondamentales de l’université, on note de nombreux bénéfices humains tels que :

– La préparation et les entrainements sur des interventions à occurrences faibles ou rares en chirurgie
– Des pratiques plus régulières et une diminution potentielle du risque de complications post-opératoires
– La gestion des situations de stress
– La visualisation des pathologies
– La production de petites séries permettant une répétition du geste chirurgical en toute sécurité, au plus près des experts chirurgiens du domaine.

A cela s’ajoute des avantages économiques non négligeables, comme la réduction des coûts d’échelle et le développement itératif, permettant d’accélérer la recherche et d’augmenter rapidement le nombre de praticiens formés.

La simulation dans le domaine de la santé est devenue un outil majeur dans la formation des prestataires de soins. Les contraintes financières et éthiques sont les facteurs clés de l’exploration des possibilités éducatives de l’impression 3D. De nouvelles améliorations de la généralisation de la modélisation 3D basée sur les données d’imagerie médicale peuvent réduire ces limitations, permettant aux professionnels d’imprimer directement des organes à moindre coût sans outils spécifiques supplémentaires (ex. moules, contreformes, etc.).

Un exemple d’application : un simulateur de pyéloplastie pédiatrique

L’objectif général de cette chaine d’acquisition-modélisation-impression 3D est de permettre de rendre accessible une technique ou un geste chirurgical précis ou rare et de le répéter en toute sécurité.

Segmentation du néphron en utilisant le module de croissance de région 3D slicer.

Dans cette étude, l’objectif est double : principalement de concevoir et imprimer un simulateur peu couteux et respectueux de l’environnement représentant les voies urinaires supérieures avec des variantes anatomiques anormales. Elles nécessitent une intervention chirurgicale complexe, qui nécessite un entrainement rigoureux, fidèle à une intervention chirurgicale réelle chez l’homme.

Il s’agit d’une étude réalisée par des chirurgiens experts (1), utilisant le procédé d’impression 3D pour concevoir, fabriquer et évaluer un simulateur dédié à la pyéloplastie : technique chirurgicale de drainage de la voie excrétrice entre les reins et la vessie. Dans les procédures telles que la pyéloplasite la complexité de la courbe d’apprentissage est principalement due aux difficultés à acquérir l’habileté de la suture.

A l’aide d’un logiciel open source et de CAO, des modèles 3D d’un parenchyme rénal, d’un bassinet et d’un urètre ont été créés. La machine S600D a été utilisée pour le prototypage physique du modèle des voies urinaires supérieures grâce à sa capacité d’extrusion (2 à 3 matériaux). Cet appareil rénal a été traité et imprimé à l’aide de matériaux polymères souples (TPU). Le matériau PVA a été utilisé pour imprimer les composants afin de les rendre dissécables et de permettre d’évaluer leur utilisation dans l’enseignement chirurgical.
Certains des matériaux d’impression employés sont biodégradables et aucun solvent nocif n’a été utilisé pour le post-traitement des pièces imprimées ou pour nettoyer les machines.

L’évaluation de l’étude porte essentiellement sur trois éléments : pénétration de l’aiguille, glissement du fil et force de la coupe. La force de la suture pour le bassinet et l’urètre est positive ainsi que la manipulation et la mobilité. La principale différence identifiée était une différence d’allongement entre le matériau PVA et le tissu biologique réel.

Simulateur de pyéloplastie dans sa forme finale et mise en place du modèle.

Simulateur de pyéloplastie dans sa forme finale et mise en place du modèle.
Il est donc possible de générer et d’imprimer des modèles de voie urinaire à partir de l’imagerie des patients en utilisant des produits respectueux de l’utilisateur et de l’environnement qui peuvent être utilisés efficacement dans la formation chirurgicale.
Le simulateur est capable de reproduire à moindre coût les sensations liées aux mouvements chirurgicaux. Les modèles d’impression 3D peuvent offrir de nouvelles opportunités de simulation de soins spécifiques à différents domaines chirurgicaux et d’en démocratiser la pratique.

Vous voulez en savoir plus sur ces cas d’application ? N’hésitez pas à nous joindre pour obtenir plus d’information.

(1) Vincent Lemarteleur, Matthieu Peycelon, Jean-Louis Sablayrolles, Patrick Plaisance, Alaa El-Ghoneimi et Pierre-François Ceccaldi
Sources
Journal of Surgical Education – Volume 00 – 06.2020
Vincent Lemarteleur – Centre de simulation en Santé, Université de Paris