Des modèles 3D améliorent les chirurgies orthopédiques au sein d’un hôpital

« L’impression 3D permet de réaliser une évaluation en profondeur et une répétition pré-chirurgicale. Les implants sont montés de façon ultra-précise sur la courbure de l’os du patient »,
- Pr. Kwok-sui Leung, Département d’orthopédie et de traumatologie, Chinese University of Hong Kong

Pr. Kwok-sui Leung souhaite étendre son département d’orthopédie et de traumatologie, de la Faculté de Médecine de l’Université chinoise de Hong Kong (CUHK), au-delà de son rôle de clinique universitaire. A l’Hôpital Prince of Wales, Leung cherche en même temps à améliorer le taux de réussite et la précision des interventions chirurgicales, à booster la confiance du patient et à explorer des méthodes chirurgicales novatrices. Comment ? En utilisant l’impression 3D pour créer des modèles d’os et des guides chirurgicaux dans le cadre de la préparation chirurgicale orthopédique.

L’impression 3D est idéale pour le prototypage des os, car le calcium contenu dans le squelette humain rend les images numériques très clair. La tomodensitométrie crée les fichiers nécessaires pour l’impression 3D. Les chirurgiens utilisent les modèles d’os imprimés 3D pour la consultation, l’évaluation et la planification chirurgicale dans toutes sortes d’opérations dont les chirurgies du cancer des os, de l’arthrite dégénérative, de réalignement des membres déformés et de reconstruction des os fracturés.

Réduction des coûts et de la durée des opérations

L’Hôpital Prince of Wales a adopté le système de production 3D Fortus -qui utilise la technologie FDM - pour imprimer à la fois des guides et des instruments chirurgicaux. Avant d’utiliser des modèles 3D pour préparer les interventions, la plupart des chirurgiens de l’hôpital ont dû compter sur leur propre expérience et les résultats du scanner pour visualiser et planifier l’opération. La validation de leur approche de planification se fait en salle d’opération. Préparer une intervention en utilisant des modèles imprimés 3D raccourcit le processus chirurgical et augmente la précision ainsi que le taux de réussite.

« Les modèles imprimés 3D des os des patients sont utilisés pour tester différentes positions permettant de stabiliser les plaques ou les vis. L’impression 3D permet de réaliser une évaluation en profondeur et une répétition pré-chirurgicale qui résulte en une procédure chirurgicale sans problème au cours de laquelle les implants sont montés de façon ultra-précise sur la courbure de l’os du patient », dit Leung. « Le risque d’hémorragie et d’infection est également réduit. »

L’un des sites d’incision les plus courants en matière de chirurgie du cancer des os se situe à l’extrémité du fémur, à proximité de l’articulation du genou. La précision du site d’incision est essentielle pour pouvoir retirer complètement la tumeur et reconstruire une extrémité fonctionnelle. La chirurgie des fractures du bassin à la suite d’un accident de voiture – une autre procédure de routine de l’hôpital – requiert également une précision extrême. Pour les procédures complexes, telles que la détermination de l’angle de placement des vis et de l’emplacement des implants métalliques, des modèles 3D offrent la marge d’essai nécessaire pour obtenir la précision voulue.

L’Hôpital Prince of Wales utilise l’impression 3D Fortus dans de nombreux cas allant de l’ostéotomie (le réalignement des os après déformation) aux fractures complexes passant par les accidents de voiture. En moyenne, la durée de l’opération a été réduite d’une heure après l’intégration des pièces 3D imprimées dans le processus pré-chirurgical.

Créer des approches innovantes

Elvis Chun-Sing Chui, ingénieur biomédical au Centre d’Enseignement Orthopédique de CUHK, a déclaré, « L’adoption de l’impression 3D professionnelle fournit une plateforme permettant d’expérimenter des approches chirurgicales novatrices. En outre, elle améliore la communication entre les médecins et les patients. Ces derniers comprennent mieux le diagnostic et les traitements grâce aux pièces imprimées 3D. »

Outre l’impression de guides chirurgicaux, CUHK et l’Hôpital Prince of Wales ont étendu leurs activités dans l’impression de petits instruments chirurgicaux à usage unique.

A titre d’exemple, les chirurgiens orthopédiques ont souvent besoin d’utiliser un guide pour garantir la précision de l’emplacement des vis avant de les insérer dans l’os. Ces petits guides en plastique sont fabriqués sur mesure pour chaque patient en fonction de son anatomie et de la procédure chirurgicale. Etant donné que le système de production 3D Fortus fonctionne avec PC-ISO, un matériau thermoplastique biocompatible et stérilisable, le clinicien peut utiliser sur les patients des guides sortis tout droit de l’imprimante 3D. Pour un cas, le guide imprimé 3D coûte à peu près 100 dollars de Hong Kong (HKD), plusieurs fois moins cher que les méthodes de fabrication traditionnelles, et beaucoup plus rapide aussi.

« L'imprimante 3D professionnelle nous aide à faire avancer le développement et la recherche dans le domaine médical », a dit Leung. « Elle  offre un grand potentiel que ce soit dans la fabrication de guides ou d’outils chirurgicaux. Les économies réalisées grâce à l’impression 3D peuvent désormais être utilisées pour la recherche et le développement. En fin de compte, ceux qui y profitent sont les patients, les chirurgiens et les chercheurs. »