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L’impression 3D couleur multi-matériaux permet la création de bio-modèles d'organes

L’impression 3D couleur multi-matériaux permet la création de bio-modèles d'organes


« Les bio-modèles multi-couleurs et multi-matériaux aident les chirurgiens à voir des tissus cachés et les vaisseaux sanguins qui pourraient être bloqués par des organes dans les analyses 2D »
Dr. Maki Sugimoto, professeur agrégé à l’Ecole Supérieure de Médecine de Kobe

L’Ecole Supérieure de Médecine de Kobe propose une formation médicale de haut niveau au sein de l’Hôpital Universitaire de Kobe, situé dans la région de Kansai, au Japon.

Elle met également l’accent sur l’intégration des technologies de pointe et des applications innovantes dans la recherche médicale et le développement. Depuis 2011, Dr Maki Sugimoto, professeur agrégé à l’Ecole Supérieure de Médecine de Kobe a introduit la technologie d’impression 3D multi-matériaux Polyjet dans la formation médicale et la préparation chirurgicale. En 2014, l’établissement a décidé d’exploiter davantage les potentiels de cette technologie en ajoutant une imprimante 3D multi-matériaux couleur Objet500 Connex3 à ses installations.

Une nouvelle approche médicale

Auparavant, les chirurgiens planifiaient les opérations en se basant sur les images fournies par le scanner et l’IRM du patient.

Bien que ces images puissent illustrer l’organe du patient sous différents angles, elles ne sont pas en mesure d’afficher toutes les lésions susceptibles de provoquer des complications durant l’intervention. L’imprimante 3D Objet500 Connex3 résout ce problème. Sugimoto imprime en 3D des modèles d’organes internes du patient grandeur nature.

« Les bio-modèles multi-couleurs et multi-matériaux aident les chirurgiens à voir des tissus cachés et les vaisseaux sanguins qui pourraient être bloqués par des organes dans les analyses 2D », dit Sugimoto.

« Des perspectives nettes peuvent maintenant être visualisées avant l’opération et des traitements plus précis peuvent être planifiés en conséquence. » Les chirurgiens examinent les modèles sous différents angles – et peuvent même marquer les modèles – pour planifier les interventions chirurgicales. Ceci réduit considérablement la durée de l’opération.

« Les bio-modèles personnalisés sont créés avec des informations ultra précises dont l’emplacement exact des cellules cancéreuses, et comment chaque veine ou artère est attachée à l’organe ou à la tumeur », explique Surgimoto. « Ces modèles sont utilisés pour déterminer les traitements appropriés et simuler les interventions chirurgicales. Par ailleurs, ces modèles imprimés 3D sont utilisés comme des outils de communication du processus chirurgical aux patients. Ceci fournit une meilleure compréhension de la procédure. »

Pour faire une réplique du foie d’un patient dans le cadre d’un examen pré-opératoire ou d’une préparation chirurgicale, Sugimoto et son équipe ont converti les données du scanner et de l’IRM en fichiers numériques compatibles. Ils ont ensuite imprimé le foie en utilisant différents matériaux : de la résine transparente pour l’organe et différents matériaux colorés pour les vaisseaux sanguins, la veine et l’artère hépatique. Avec le modèle, les chirurgiens peuvent facilement distinguer chaque élément, mieux comprendre l’état du patient et décider du traitement adapté comme une médicamentation ou éventuellement une résection segmentaire.

Une formation médicale pratique

Sugimoto et son équipe ont cherché davantage à développer la modélisation de la bio-texture à des fins d’éducation et d’enseignement. Par exemple, des groupes d’organes étroitement liés ont été imprimés 3D pour permettre à des étudiants en médecine de comprendre leurs structures et leur interrelation avec les veines et les tissus.

« Les organes ne fonctionnent pas de manière indépendante à l’intérieur du corps humain. Ils sont interdépendants et entourés de tissus, de graisses et de fluides corporels. Il est donc essentiel pour les étudiants de comprendre comment les organes sont liés les uns aux autres et quelles informations doivent-ils avoir avant d’effectuer des opérations », explique Sugimoto.

Les étudiants en médecine peuvent même pratiquer la résection ou suturer des organes en utilisant les modèles imprimés 3D. A titre d’exemple, Sugimoto a conçu un modèle de rein grandeur nature qui a été placé au milieu de tissus adipeux, ou de la graisse. Le modèle en question a été reproduit avec l’impression 3D à partir d’un matériau souple pour créer une texture similaire. Les élèves ont besoin de se laisser guider et de savoir trier les organes avant d’arriver au rein et entamer l’opération.

Au cours des autres sessions de formation, les étudiants doivent panser un vaisseau sanguin et pratiquer une opération dans un laps de temps limité pour éviter de mettre en danger la santé du patient. Des modèles 3D peuvent aider les élèves à localiser les vaisseaux sanguins à panser et où placer le scalpel.

« La modélisation d’une bio-texture par le biais d’une imprimante 3D aide les médecins non seulement dans les pratiques chirurgicales, mais aussi dans le diagnostic clinique. Elle repousse les limites de la techno-médecine plus loin, et nous sommes encouragés à expérimenter avec d’autres applications possibles de l’impression 3D multi-matériaux dans le domaine médical », explique Sugimoto.