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Innovation Review n°89

Impression 3D : Les applications en chirurgie se précisent

[Article du 01/03/2016]

Contrairement à l’impression 3D de bio-tissus implantables, dont la réalisation reste sujette à des difficultés techniques, l’impression 3D de répliques d’organes, pour mieux préparer un acte chirurgical ou à des fins de formation, devient une réalité. Stratasys, le pionnier de l’impression 3D, participe à cette petite révolution. Ainsi que des FabLabs partenaires de centres hospitaliers.

Impression 3D : Les applications en chirurgie se précisent

Impression 3D : Les applications en chirurgie se précisent

Légende : Réplique 3D réalisée par Stratasys pour le CHU Bordeaux.

Entre ses mains, le professeur Jean-Christophe Bernhard tient la réplique taille réelle du rein d’un de ses patients bordelais. « Nous voulions avoir la transparence du parenchyme (le tissu fonctionnel du rein - Ndlr) pour mieux évaluer la profondeur de la tumeur et la distribution des branches artérielles. » Les répliques exactes, mais en dur, de reins de sept patients suivis au service de chirurgie urologique du CHU de Bordeaux ont été imprimés au Japon sur une imprimante Stratasys 3D utilisant la technologie à jet de résine Polyjet. « Une imprimante Polyjet de troisième génération », précise le responsable France et Europe du Sud de Stratasys, Eric Bredin. « La Objet500 Connex3 est la première capable, grâce à ses 96 micro-buses, d’injecter en même temps trois résines, une transparente et deux en couleur. »
Ce sont ces résines propriétaires en acrylique qui ont permis la modélisation des reins, ainsi que de la tumeur, avec les arborisations artérielles et le tractus digestif. A l’arrivée, le spécialiste de la chirurgie micro-invasive, Jean-Christophe Bernhard, a pu mieux préparer sa micro-chirurgie d’ablation de la tumeur. Préalablement, l’équipe bordelaise avait développé un protocole complexe de scanning IRM en coupes de 0,6 mm : une pièce cruciale du puzzle pour apporter la précision nécessaire.

Un projet de recherche international en service au chu de bordeaux
Créateur de la technologie 3D « Fuse Deposition Modeling » (FDM), l’américain Stratasys est un des leaders mondiaux de l’impression 3D. Mais ce n’est qu’en 2015 qu’il a créé une unité d’affaires verticale consacrée au secteur médical. « Les grands domaines qui nous intéressent sont l’optimisation et la préparation des actes chirurgicaux, la fabrication d’implants maxillo-faciaux et dentaires et, enfin, les medical devices », détaille Eric Bredin. Sur le créneau de l’aide à la chirurgie, c’est sa technologie à jet de résine Polyjet qui a été retenue par le projet de recherche international associant le service du professeur Bernhard, l’Institute of Urology à l’University of Southern California, et le service d’urologie de l’Université Teikyo, au Japon. Cette collaboration fait du CHU de Bordeaux l’un des tous premiers hôpitaux en Europe à utiliser cette technologie 3D.
« Avoir un modèle 3D facilite la planification opératoire », explique Jean-Christophe Bernhard. Traditionnellement, face à une tumeur du rein, deux solutions existent : l’ablation totale, ou une chirurgie partielle pour ôter la tumeur, qu’il effectue avec l’aide du robot Da Vinci. « Jusqu’ici, pour une chirurgie partielle, nous disposions uniquement d’une coupe obtenue par scanner. » D’où un temps préalable avant opération pour reconstituer mentalement l’organe à opérer. Avec le modèle imprimé en 3D, ce temps et l’incertitude liée à la reconstitution mentale sont épargnés. Autre intérêt, démontré dans une étude publiée en juillet 20151 : le modèle imprimé, montré au patient, aide à la compréhension de la maladie et du traitement. « Le patient adhère plus facilement au plan de traitement, c’est un bénéfice considérable », estime le professeur Bernhard.

Une révolution pour la formation chirurgicale
D’un coût minimal de 500 dollars pour la réplique d’organe personnalisé, l’impression 3D n’est pas mûre pour entrer en force dans les opérations. Mais elle pourrait révolutionner, demain, la formation chirurgicale. « Nous sommes en train de monter un projet de plate-forme avec l’IUT de Bordeaux, où il y a déjà un FabLab. La prochaine étape est d’avoir des modèles 3D qui simulent la texture des tissus », ajoute le professeur Bernhard. L’étudiant chirurgien pourra se former aux gestes opératoires sur des répliques, et le chirurgien pourra simuler une incision complexe sur une copie « molle » de l’organe avant d’effectuer la véritable opération. Chez Stratasys, qui affirme disposer des bonnes résines, il ne manquerait plus qu’à intégrer le paramètre « dureté » dans le système. Une question d’un ou deux ans au maximum.
Imprimer des répliques d’organes qui simulent la texture, c’est aussi l’objectif de Felip Fenollosa, à Barcelone. Directeur de la Fundacio CIM, le centre technologique de l’Université polytechnique de Catalogne, il a accompagné la création d’une entreprise spécialisée dans l’impression 3D qui s’intéresse aussi au secteur médical. BCN3D Technologies, c’est son nom, a imprimé une réplique de tumeur infantile, dès 2014, avec une imprimante Connex (la précédente génération) de Stratasys. Elle a ainsi aidé des chirurgiens de l’hôpital Sant Joan de Déu de Barcelone à préparer l’ablation d’un neuroblastome. « Sans la réplique, ils n’auraient pas pris le risque de l’ablation », affirme Felip Fenollosa. Aujourd’hui, BCN3D Technologies travaille sur la conception d’une imprimante 3D sur base open source et technologie FDM capable d’imprimer une réplique d’organe pour simuler l’acte chirurgical. « Nous sommes une entreprise à but non lucratif, et notre objectif est d’offrir des prix permettant de généraliser cette utilisation », ajoute Felip Fenollosa. Mais Stratasys n’a pas dit son dernier mot. 

1. Bernhard J.C., Isotani S., Matsugasumi T., et al. :
« Modèle de rein et anatomie des tumeurs personnalisés imprimés en 3D : un outil utile pour l’éducation des patients ». World J. Urol., 11 juillet 2015.

Thibault Lescuyer

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