Les modèles médicaux avancés de Stratasys améliorent la pratique chirurgicale cardiaque pédiatrique complexe

« Ces modèles imprimés en 3D ont une valeur inestimable sur le développement des compétences des chirurgiens ... Les étudiants sont d’accord pour dire que les modèles de cœur en 3D sont extrêmement utiles pour eux. »
Dr. Shi-Joon Yoo, responsable de l’imagerie cardiaque pédiatrique à l’Hôpital pour enfants malades

Les matériaux d'impression 3D avancés imitent de vrais cœurs

Devenir chirurgien nécessite des années de pratique. Devenir un chirurgien cardiaque pédiatrique en demande encore plus. La formation chirurgicale commence par un nouveau chirurgien regardant par-dessus l'épaule d'un chirurgien praticien avant de passer à la pratique sur des cadavres ou des animaux. Bien que concrets, ces scénarios d’entraînement sont souvent imparfaits en raison de l’absence de pathologie complexe, des coûts élevés et de la répétabilité. Néanmoins, l’importance de la pratique chirurgicale ne peut être sous-estimée. En fait, Dr Glen Van Arsdell, responsable de la chirurgie cardiovasculaire à l’Hôpital pour enfants malades (SickKids) à Toronto, cite une corrélation directe entre le volume de pratiques et les résultats des interventions chirurgicales complexes.

Les premiers modèles médicaux imprimés en 3D ont tenté de combler cette lacune en termes de disponibilité et d’exercice. La capacité de pratiquer dans un environnement sans risque, sur un modèle proche du corps humain, a donné aux chirurgiens la possibilité d’envisager l’anatomie en trois dimensions. Bien qu’utiles, ces modèles manquaient encore de réalisme, de retour tactile et de fonctionnalités pour permettre la pratique en laboratoire. Dr Shi-Joon Yoo, responsable de l'imagerie cardiaque pédiatrique à SickKids, s'est intéressé aux modèles médicaux imprimés en 3D il y a quelques années afin d’améliorer la formation et l’entraînement des chirurgiens. Il a persisté même s'il restait un obstacle au succès. La plupart des imprimantes 3D n'étaient capables d'imprimer que des matériaux durs.

Selon Yoo, le rôle du radiologiste est de « fournir des informations précises sur une image qui est nécessaire pour prendre la bonne décision dans le traitement, puis de faciliter ces procédures ». Les scans et les images satisfont à la première partie des attributions du radiologiste. Yoo pense que des modèles médicaux améliorés imprimés en 3D avec des matériaux souples sont la réponse à la seconde partie.

Nouvel instrument chirurgical

« Les organes humains sont complexes, avec des structures combinées », a déclaré Yoo. « Il est très difficile de comprendre tous les différents éléments et de les reproduire. » Au cours d’un programme d’entraînement et de simulation au SickKids, Yoo a réalisé qu’il avait besoin d’une imprimante 3D capable d’imprimer des modèles flexibles. Il a travaillé avec Stratasys pour développer un moyen d’imprimer en interne des modèles de cœur pédiatriques imprimés en 3D. Yoo est également enthousiasmé par le nouveau matériel. Les chirurgiens ont répondu : « C’est presque comme un vrai », selon Yoo. « Au cours des dernières années, nous avons eu l’occasion d’être en relation directe avec l’équipe Stratasys, ce qui nous a permis de développer le matériel et les modèles d’application dans les cas de cardiopathie congénitale.» Les chirurgiens peuvent également s’entraîner pour d’autres procédures complexes, comme la transposition de gros vaisseaux. « Pour la première fois de notre histoire, nous avons la possibilité d'imprimer en 3D des scénarios cliniques problématiques et difficiles », a déclaré Yoo, « et avec un matériau plus doux et plus réaliste.» Dans le dernier cours de SickKids, « les étudiants ont convenu que les modèles de cœur imprimés en 3D leur étaient extrêmement utiles. »

« La possibilité de s’entraîner sur des modèles anatomiquement précis et réalistes est enfin devenue une réalité. Les modèles médicaux avancés de Stratasys sont anatomiquement précis, ont la capacité de reproduire diverses pathologies et fournissent un véritable retour tactile aux chirurgiens en formation », a déclaré Van Arsdell. « Stratasys a demandé s’ils pouvaient s’associer avec nous pour faire progresser nos efforts. Ils sont venus imprimer quelques modèles pour nous et nous avons fini par obtenir des modèles avec une meilleure qualité de tissu. Nous avons fait des progrès pour imiter quelque chose de beaucoup plus proche des sensations humaines réelles », a déclaré Van Arsdell.

« Nous pratiquons des chirurgies très complexes telles que le syndrome d’hypoplasie du cœur gauche », a déclaré Van Arsdell. « Ce sont des opérations difficiles à faire, impliquant une géométrie complexe en trois dimensions et utilisant des patches. C’est tout simplement fantastique pour ces stagiaires d’avoir l’opportunité de toucher, d’apprendre à découper des patches et de pratiquer le séquençage sur des modèles plutôt que sur un bébé. Tous les mouvements sont les mêmes, de sorte que quand le chirurgien les réalise sur un bébé, cela devient beaucoup plus familier et beaucoup plus sûr. »

Le taux de mortalité des patients avec cette procédure chez SickKids est nettement inférieur à la moyenne. « Sommes-nous de meilleurs chirurgiens ?», a déclaré Van Arsdell. « Je ne pense pas. La différence est la pratique. Plus le chirurgien a la possibilité de s'exercer avant une procédure, meilleurs seront les résultats. »

Légende : 

• Figure 1 : Le nouveau matériau flexible offre plus de réalisme et de feedback lorsqu’on s’entraîne sur un modèle cardiaque pédiatrique imprimé en 3D.
• Figure 2 : Dr Van Arsdell travaille avec des chirurgiens stagiaires sur une procédure cardiaque simulée.