Des mannequins imprimés 3D améliorent la formation du personnel médical d’urgence

« La première réaction de l’armée est que c’est l’entraîneur le plus réaliste qu’ils n’ont jamais vu »
Jack Stubbs, Directeur de Programme, Ecole de médecine de l’Université du Minnesota

Les procédures de secourisme liées aux voies respiratoires, telles que l’insertion d’un tube trachéal, sont des compétences délicates à la fois sur les champs de bataille et pour le personnel médical civil. L’apprentissage et le perfectionnement de ces compétences exigent des heures de pratique sur des entraîneurs respiratoires qui ressemblent étroitement à l’anatomie humaine tant dans leur forme que dans leurs propriétés physiques.

Néanmoins, acquérir le meilleur entraîneur est difficile. Les modèles d’entraînement précis et accessibles sont encore très rares pour former correctement le personnel à cette procédure médicale. Voilà pourquoi, l’école de médecine de l’Université du Minnesota, à travers une étude financée par le laboratoire de recherche de l’US Army à Orlando, est sur le point de développer un entraîneur respiratoire plus réaliste avec l’aide de l’impression 3D.

La complexité de la formation sur les voies respiratoires

Trouver les meilleurs outils pour la formation sur les voies respiratoires est plus difficile que cela puisse paraître. Les êtres humains ne sont pas une bonne option à cause de notre réflexe nauséeux. Les cadavres sont difficiles à avoir, et leurs propriétés physiologiques sont assez différents des êtres vivants. Ainsi, les secouristes et les étudiants en médecine s’entraînent sur des mannequins spéciaux dont l’intérieur est modélisé à partir de l’anatomie humaine.

Le problème est que la plupart de ces mannequins ne représentent pas l’anatomie humaine avec précision, que ce soit dans leur forme ou au niveau de leurs propriétés physiques. Cela signifie que dans de nombreux cas, la formation donnée au personnel médical d’urgence est souvent insuffisante.

Par exemple, une étude réalisée en juin 2012 et publiée dans la revue Anesthesiology a noté que « l’anatomie des voies respiratoires de quatre simulateurs de patients fidèles et de deux entraîneurs respiratoires ne reflète pas l’anatomie des voies respiratoires supérieures des patients réels. » L’article indique que ces inexactitudes pourraient avoir un impact négatif sur la formation sur les voies respiratoires et également sur les études des dispositifs qui accompagnent ces entraîneurs respiratoires.

Construire de nouveaux modèles

Des chercheurs au sein de l’école de médecine de l’Université du Minnesota travaillent pour contourner ces obstacles. A partir des images obtenues par l’IRM et la tomodensitométrie de l’appareil respiratoire humain, ils ont utilisé le logiciel de visualisation Vitrea pour séparer les tissus des espaces d’air sur les scans. Les chercheurs ont ensuite utilisé le logiciel d’imagerie Mimics and Maya pour affiner les conceptions et générer des fichiers STL.

L’université a utilisé une imprimante 3D Fortus 250mc pour construire des modèles du système squelettique, comme le crâne et les mâchoires. Les chercheurs ont ensuite créé des moules en versant du caoutchouc de silicone sur la maquette. Une fois que les moules ont durci, ils s’en sont servis pour produire des modèles avec des tissus mous cette fois-ci. L’université a également utilisé une imprimante 3D Objet350 Connex3 pour imprimer une version beaucoup plus réaliste de la colonne vertébrale que celle qui est utilisée sur les entraîneurs respiratoires actuels. Ils ont choisi cette imprimante pour sa capacité à imprimer de multiples matériaux dans un seul modèle. Ceci, afin de simuler la combinaison complexe de mouvements et de limites de mouvements constatés sur la colonne vertébrale.

L’Université du Minnesota a construit quatre prototypes qu’il a livrés à l’armée pour évaluation. Les prototypes imprimés en 3D reproduisent avec précision la géométrie d’un être humain vivant et utilisent des matériaux qui simulent étroitement les propriétés des tissus humains. « La première réaction de l’armée est que c’est l’entraîneur le plus réaliste qu’ils n’ont jamais vu », a déclaré Jack Stubbs, Directeur de Programme à l’école de médecine de l’Université du Minnesota. « Ils m’ont dit qu’ils n’auraient utilisé que ce seul entraîneur s’il avait déjà existé auparavant. »

Travail futur

L’armée travaille actuellement avec les prototypes construits par l’université et compte bientôt fournir un feedback plus détaillé. L’université va construire après cela des prototypes supplémentaires. L’université développe également un processus de production qui dépend fortement de l’impression 3D. Elle prévoit la mise en œuvre de celui-ci pour construire des entraîneurs après l’approbation de l’armée.

La mise en place de cette nouvelle procédure pourrait également se révéler avantageuse pour l’armée. Quand un soldat souffre d’une blessure sur le champ de bataille et que celle-ci bloque ses voies respiratoires, on ne dispose souvent que de quelques secondes pour rétablir sa respiration – parfois, tout en étant transporté à l’hôpital.