Comment les professionnels de la santé utilisent la fabrication numérique pour créer des modèles anatomiques de nouvelle génération

La fabrication numérique a un impact important sur de nombreux domaines de la médecine, des petites choses comme l'usinage des supports de tubes à essai en aluminium aux pratiques futuristes comme l'impression 3D d'implants en titane.

Parmi les nombreuses applications médicales de la fabrication numérique, un domaine particulier qui progresse à pas de géant est la création de modèles anatomiques - des répliques physiques d'organes, d'os et d'autres parties du corps qui peuvent être utilisées par des professionnels de la santé pour former des médecins ou se préparer à une intervention chirurgicale sur des patients. .

Ces modèles anatomiques peuvent être fabriqués à l'aide de différentes technologies de fabrication et à partir de différents matériaux, et leur utilisation est en augmentation partout dans le monde.

Pourquoi créer des modèles anatomiques ?

Grâce aux technologies de fabrication numérique telles que les logiciels de modélisation 3D et les imprimantes 3D, il est désormais plus facile que jamais de créer rapidement et à moindre coût des modèles anatomiques réalistes à des fins éducatives, de formation ou chirurgicales.

Ces modèles peuvent être génériques et utilisés pour illustrer des parties du corps saines ou affectées lors de conférences ou de cours, ou peuvent être spécifiques à un patient, créés à l'aide de données d'imagerie médicale afin de reproduire physiquement une partie du corps d'un patient individuel.

Les modèles anatomiques spécifiques au patient sont l'une des applications les plus intéressantes des technologies de fabrication numérique, car ils peuvent permettre aux chirurgiens de voir et de sentir une copie réaliste de l'organe endommagé ou malade sur lequel ils doivent opérer - parfois bien avant la procédure réelle .

En se familiarisant avec un modèle à l'échelle physique, les chirurgiens peuvent être beaucoup mieux préparés pour l'opération, en essayant diverses incisions ou mouvements sur la réplique en plastique avant de devoir effectuer la vraie chirurgie. Ce niveau supplémentaire de préparation pratique aide à augmenter les chances d'un résultat positif pour le patient.

Transformer des images médicales en modèles 3D

Une grande partie du processus de création de modèles médicaux spécifiques au patient consiste à obtenir des données du corps du patient. Cela nécessite l'utilisation de scanners CT ou IRM, des équipements utilisés dans les hôpitaux pour examiner les patients et vérifier divers problèmes.

Ces scanners utilisent des rayons X ou des champs magnétiques puissants pour obtenir une image du cerveau, des poumons ou d'autres parties du corps d'un patient.

Malheureusement, les appareils d'imagerie médicale ne sont pas conçus pour capturer des images 3D. Au lieu de cela, ils produisent une série de tranches 2D qui, prises dans leur ensemble, permettent aux médecins d'analyser le corps d'un patient.

Mais ces tranches 2D peuvent assez facilement être transformées en une forme 3D :une fois que les professionnels de la santé ont leur ensemble d'images 2D, qui sont généralement stockées au format DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), un logiciel peut être utilisé pour convertir les données en un modèle numérique 3D.

Ce modèle à l'écran peut ensuite être modifié, redimensionné ou même coloré, puis traité de manière appropriée avant d'être envoyé à une imprimante 3D ou à une autre machine.

Fabrication numérique de modèles anatomiques

L'une des meilleures nouvelles façons de créer des modèles anatomiques, qu'ils soient spécifiques au patient ou génériques, est la fabrication additive ou l'impression 3D.

À l'aide d'imprimantes 3D de modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) ou de stéréolithographie (SLA), les professionnels de la santé peuvent fabriquer rapidement des modèles à l'aide des informations numériques converties à partir d'analyses CT ou IRM. Et comme les imprimantes 3D peuvent être conservées dans des laboratoires ou même des bureaux, il ne faut que très peu de temps pour mener à bien l'ensemble du processus de construction.

Bien que le FDM soit la technologie d'impression 3D la plus courante et la plus abordable, de nombreux acteurs du domaine médical préfèrent le SLA pour les modèles anatomiques. La technologie basée sur la lumière est compatible avec les résines translucides et semi-translucides, et l'impression 3D avec de tels matériaux peut être utile pour présenter un organe complexe avec des sections internes (qui peuvent à leur tour être agrémentées de couleurs distinctives).

Pour les modèles anatomiques à usage plus général, ceux qui sont conçus à des fins éducatives plutôt que chirurgicales, par exemple, d'autres technologies peuvent être tout aussi utiles que la fabrication additive.

Le moulage par injection, par exemple, peut être un moyen rentable de fabriquer plusieurs copies d'un même modèle, qui peuvent ensuite être utilisées par plusieurs utilisateurs dans les hôpitaux ou les établissements d'enseignement.

Les avantages concrets des modèles anatomiques

La fabrication numérique de modèles anatomiques est plus qu'une tendance passagère. En fait, d'innombrables vies ont déjà été sauvées dans le monde grâce à des répliques de pièces de carrosserie en plastique.

Plus tôt cette année, les chirurgiens de l'hôpital Guy's and St Thomas' à Londres ont utilisé l'impression 3D multi-matériaux pour préparer une greffe de rein complexe sur un enfant de deux ans.

"La possibilité d'imprimer un modèle 3D de l'anatomie du patient dans différentes textures, avec les subtilités des vaisseaux sanguins clairement visibles à l'intérieur, nous permet de différencier les relations anatomiques critiques entre les structures", a déclaré Pankaj Chandak, registraire des greffes à l'hôpital. "Les matériaux flexibles nous ont également permis de mieux imiter la flexibilité des organes de l'abdomen pour la simulation de l'environnement chirurgical."

Avant cette procédure, les médecins de l'hôpital populaire de Jilin en Chine utilisaient un modèle imprimé en 3D pour faciliter le traitement d'un bébé souffrant d'une malformation cardiaque appelée drainage veineux pulmonaire total anormal.

"Avec le modèle, nous avons pu savoir précisément où et comment couper, et quelle devait être la taille de l'incision", a expliqué le docteur Zhang Xueqin. "Et avec un plan aussi minutieux, nous n'avons passé que la moitié du temps prévu pour terminer l'opération."

Alors que de plus en plus de professionnels de la santé adoptent la fabrication numérique pour créer des modèles anatomiques précis, les médecins sont de plus en plus informés et mieux équipés pour sauver la vie de leurs patients.

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