30 ans de matérialisation :révolutionner l'ingénierie des soins de santé pour permettre des résultats meilleurs et plus prévisibles pour les patients

Avec l'aide de logiciels et de services d'analyse de population basés sur des images médicales, les ingénieurs anatomiques peuvent désormais tester rapidement de nouveaux appareils sur des centaines de patients virtuels et créer des modèles de test physiques représentatifs. C'est à pas de géant par rapport aux méthodes traditionnelles. C'est une alternative aux tests sur des cadavres, qui ne peuvent tester qu'un seul appareil sur l'anatomie d'une personne spécifique. Désormais, les tests peuvent aider à accélérer l'innovation, à améliorer les performances des appareils et à prouver leurs avantages.

Cette innovation, connue sous le nom de patients virtuels, réduit le temps nécessaire pour mettre un produit sur le marché en réduisant le nombre d'itérations de conception. Et pourtant, ce n'est qu'un des outils à disposition pour accélérer le processus de recherche et de conception. En améliorant la compréhension anatomique, le domaine médical est sur la bonne voie pour obtenir des résultats plus sûrs et plus prévisibles.

Le fondateur et PDG de Materialise Fried Vancraen tenant l'un des premiers modèles anatomiques jamais imprimés à l'aide de Materialise Mimics.

Alors que Materialise célèbre son 30e anniversaire cette année, nous revenons sur les innovations les plus significatives de l'histoire de l'entreprise avec une série de billets de blog. Pour commencer, nous réfléchissons à certaines de nos innovations médicales en tant qu'exemple de notre engagement en faveur d'un monde meilleur et plus sain.

Un pivot naturel vers le médical

En 1990, Materialise a commencé en tant que service bureau pour fournir des pièces imprimées en 3D aux entreprises. L'idée initiale était qu'avec l'impression 3D, il serait possible d'avoir des itérations de conception plus rapides pendant la phase de prototypage. Mais bientôt, la mission de Materialise est allée plus loin et s'est étendue au domaine médical :le PDG et fondateur de Materialise, Fried Vancraen, s'est rendu compte que les fichiers 3D qu'ils utilisaient pour imprimer divers objets présentaient des similitudes uniques avec les scans médicaux.

Afin de créer une impression 3D, le logiciel décompose un fichier de conception en fines tranches afin d'indiquer à l'imprimante 3D ce qu'il faut faire à chaque couche. Alors que Fried examinait comment les fichiers d'impression 3D étaient essentiellement des piles de tranches très fines, il s'est rendu compte que ces fichiers sont très similaires aux tomodensitogrammes, qui sont des images prises de patients qui sont également divisées en tranches très fines.

Ce moment d'ampoule a conduit à la première version de Materialise Mimics à peine deux ans après la création de l'entreprise. Avec ce logiciel qui connecte les données médicales aux imprimantes 3D, Materialise pourrait créer des modèles anatomiques basés sur l'anatomie unique d'un patient. Fried voulait que les cliniciens aient une empreinte physique de l'anatomie de leurs patients, afin qu'ils comprennent mieux les cas complexes. De plus, grâce à l'impression 3D, la création d'appareils personnalisés uniques tels que des implants et des guides pour les chirurgies est devenue un objectif réalisable. Les premiers cas utilisant des modèles anatomiques concernaient des patients atteints de tumeurs cérébrales et ont aidé les cliniciens à voir où ils pouvaient faire des coupes critiques et précises sans affecter négativement les parties précieuses environnantes du cerveau.

Un exemple de stéréolithographie couleur pour un modèle anatomique 3D de une mâchoire de 1996.

Après les modèles anatomiques, Materialise a continué avec des guides imprimés en 3D qui pourraient être utilisés pendant la chirurgie, permettant aux chirurgiens de couper et de percer avec précision les implants. L'accent initial mis sur les soins dentaires a permis aux cliniciens de planifier virtuellement en 3D une procédure et d'imprimer un guide personnalisé pour traduire cette planification avec précision à son patient.

 

Guides chirurgicaux de genou personnalisés pour permettre des coupes précises pour le l'anatomie du patient ainsi que d'autres instruments chirurgicaux nécessaires.

Cocréation et partenariats moteurs de l'innovation

La naissance de Materialise Mimics a ouvert la voie à des possibilités inexplorées. Des exemples de solutions innovantes incluent les modèles anatomiques , guides dentaires chirurgicaux, guides cranio-maxillo-faciaux , et implants personnalisés qui ont tous contribué à plus de confiance pour les cliniciens et à de meilleurs résultats pour les patients. Dès le début, Fried croyait que la co-création — des esprits de différentes entreprises et domaines travaillant ensemble avec nos logiciels, notre technologie, notre expérience et notre expertise — était la clé de l'innovation. De plus, Mimics a été mis à la disposition d'autres sociétés afin qu'elles puissent poursuivre leurs propres recherches et développements. Avec cette vision holistique de l'écosystème d'affaires qui s'est poursuivie jusqu'à aujourd'hui, la co-création et les partenariats restent les piliers de notre fondation.

Cette fondation a aidé nombre de nos partenaires à passer de la recherche et développement (R&D) à l'exploitation clinique à haut volume. Certaines entreprises utilisent notre logiciel pour concevoir des produits à imprimer et à produire en interne, tandis que d'autres ont besoin d'une solution clé en main qui couvre le cycle de vie complet du produit, comme nos implants craniomaxillofaciaux (CMF) personnalisés proposés par DePuy Synthes TRUMATCH® CMF Solutions .

Chez Materialise, nous nous efforçons de rendre l'impression 3D médicale accessible à tous les chercheurs, ingénieurs et cliniciens, grâce à une plate-forme ouverte de logiciels et de services qui aident à personnaliser le traitement des patients.
- Fried Vancrean, PDG et fondateur

Chirurgien CMF expliquant un plan chirurgical numérique à un patient avec l'aide d'un modèle anatomique imprimé en 3D.

Évolution actuelle

Aujourd'hui, il existe de nombreuses voies d'innovation issues des avancées de l'ingénierie médicale qui incluent la planification 3D, les patients virtuels , impression 3D au point de service , L'IA pour améliorer la planification préopératoire , et au-delà.

En particulier, les patients virtuels ont parcouru un long chemin, passant d'une simple idée à une pratique standard lorsqu'il s'agit du processus de développement d'implants orthopédiques. À la base, les patients virtuels sont des modèles informatiques de patients qui aident à prédire la réponse des patients au traitement.

Dans l'exemple de Exprt® Revision Hip , DJO Surgical a été en mesure d'améliorer rapidement l'ajustement de l'implant avec une variété de tailles d'os différentes. Tout cela tout en économisant du temps et de l'argent grâce à un processus itératif plus rapide avec la fiabilité du processus de vérification et de validation. Disposer de cet outil a également aidé les chirurgiens et les ingénieurs à communiquer plus facilement grâce à des données qu'ils pouvaient tous deux comprendre. Avec tant d'avantages, cette avancée en ingénierie médicale est facilement devenue une norme pour DJO Surgical.

L'expertise de Materialise en recherche et développement et en conception et ingénierie s'est réunie pour la pandémie mondiale d'aujourd'hui lorsque nous avons développé et fabriqué un connecteur NIP imprimé en 3D qui tient ensemble l'équipement médical standard - un masque, un filtre à air et une valve PEEP. Alors que les patients sont confrontés à de graves problèmes respiratoires, l'hôpital UZ Leuven mène un essai clinique pour une solution qui comble le fossé entre un simple masque à oxygène et l'intubation. Nos ingénieurs médicaux ont collaboré avec des médecins pour créer cette solution non invasive en utilisant notre savoir-faire en matière de conception de dispositifs médicaux, de processus réglementaires et de fabrication médicale certifiée. Guidés par nos trois décennies d'ingénierie pour l'impression 3D, nous avons rapidement été en mesure de faire face à la pandémie avec des solutions percutantes qui pourraient être mises à l'échelle.

Materialise a développé le masque NIP comme alternative non invasive aux ventilateurs pendant la pandémie de COVID-19.

De nouveaux horizons partagés à venir

Nous voyons une poursuite de notre mission de rendre les soins personnalisés plus durables grâce à l'automatisation des processus et une meilleure intégration dans l'écosystème numérique de la santé. Alors que Materialise fait des progrès technologiques, nous sommes impatients de poursuivre nos collaborations solides avec d'autres pour innover dans le domaine médical, en apportant la prévisibilité et en améliorant les soins aux patients tout en atténuant les risques. Après 30 ans de développement d'applications significatives dans le domaine médical, nous sommes fiers de regarder en arrière et de voir comment notre technologie a contribué à avoir un impact sur tant de vies.