Révolutionner la médecine :l'impact de l'impression 3D sur les soins de santé

L’impression 3D, plus techniquement connue sous le nom de fabrication additive, n’est pas aussi nouvelle qu’on le pense. Il remonte aux années 1980, mais est devenu ces dernières années une méthode de fabrication populaire pour de nombreux clients de Xometry, notamment ceux de l'aérospatiale, de l'automobile, de l'architecture, de l'éducation, de la bijouterie et de l'art. En médecine et en soins de santé, il a été utilisé de manière impressionnante pour fabriquer des prothèses, des équipements médicaux et même des organes de remplacement. Bien que Xometry n'ait pas (encore ?) imprimé en 3D d'organes à la demande, il existe de nombreuses autres applications dans ce domaine sur lesquelles nous avons travaillé avec nos clients du secteur médical et de la santé.

Dans cet article, nous passerons en revue tout ce qu'il y a à savoir sur l'impression 3D dans les secteurs médical et de la santé.

Qu'est-ce que la médecine et les soins de santé ?

Tout d’abord, expliquons brièvement ce que nous entendons par médecine et soins de santé. Il s'agit de termes généraux qui font référence à toutes les pratiques et procédures impliquées dans la prévention, le traitement, le soulagement et la guérison des maladies, des blessures et d'autres conditions médicales, à la fois physiques et mentales.

Le terme « médecine » est utilisé pour décrire les aspects auxquels les médecins et les professionnels de la santé doivent faire face, comme la prescription de médicaments, le traitement des patients, la réalisation d'interventions chirurgicales et les services psychiatriques. « Soins de santé » est un terme plus large qui couvre la médecine ainsi que les services de soutien, comme les pharmaciens, les thérapeutes et même ceux qui conçoivent et fabriquent des équipements médicaux.

Comment la technologie d'impression 3D aide-t-elle la médecine et les soins de santé ?

La fabrication traditionnelle dans le domaine de la santé implique beaucoup de travail manuel pour créer du matériel médical à partir de zéro. Le processus prend les matières premières et supprime les sections par meulage, sculpture et usinage jusqu'à ce que le produit final soit fabriqué. L’impression 3D a rendu le processus plus facile, beaucoup moins exigeant en main-d’œuvre et parfois plus rapide et moins cher. 

L’impression 3D ne façonne pas une plaque de matériau pour fabriquer les produits, mais les construit plutôt couche par couche à l’aide de filaments, de résines ou de poudres fondues. Les conceptions du produit sont généralement créées à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), mais il est également possible de créer des modèles à partir de numérisations 3D réalisées par des machines d’imagerie par résonance numérique (IRM). Dans le secteur de la santé, vous pouvez trouver à la fois des fabricants d'impression 3D à grande échelle comme Xometry et des installations d'impression sur site.

Une brève histoire de l'impression 3D dans le secteur de la santé

Même si cela n’a pas tout à fait 150 ans, le premier signe que les humains étaient sur la bonne voie en matière d’impression 3D remonte aux années 1860, lorsque François Willème, un artiste français, a inventé la méthode du « photo sculpting ». Cela impliquait de prendre des photos (enfin, il s'agissait de dessins à l'époque) d'un objet sous de nombreux angles différents, puis d'utiliser ces images pour créer une représentation 3D. 

Cent ans plus tard, en 1985, un Américain du Colorado appelé Chuck Hall a inventé le premier procédé d'imagerie solide, également connu sous le nom de stéréolithographie. Ce fut la première étape vers la création d’imprimantes 3D. Le secteur de la santé a commencé à utiliser l’impression 3D en 2000, et un an plus tard, les premiers échafaudages synthétiques pour tissus vésicaux humains étaient imprimés en 3D. En 2008, la toute première jambe prothétique imprimée en 3D a été réalisée.

Depuis lors, de nombreux progrès ont été réalisés en matière d’impression 3D dans le domaine de la médecine et des soins de santé. Les vaisseaux sanguins ont été bio-imprimés en 3D (un processus intégrant des cellules vivantes et des biomatériaux) en 2009, et des tissus hépatiques humains imprimés en 3D ont été lancés commercialement en 2014. Les scientifiques ont commencé à bio-imprimer des cœurs et des sacs pulmonaires en 2019. Un an plus tard, la société de biotechnologie britannique FABRX a lancé une machine de fabrication de médicaments personnalisés appelée M3DIMAKERTM. Le secteur n'a fait que progresser depuis, l'impression 3D étant devenue monnaie courante dans le domaine de la médecine et des soins de santé.

Quelles sont les choses que l'imprimante 3D peut faire pour la médecine et les soins de santé ?

L’impression 3D a été massivement adoptée dans les secteurs médical et de la santé, en grande partie parce que tout peut être personnalisé et adapté au patient. Ceux-ci incluent des implants rachidiens et orthopédiques, des membres prothétiques, des alvéoles et des pièces, des couronnes dentaires, des ponts et d'autres dispositifs orthodontiques, des formulations de médicaments et des dispositifs d'administration (c'est-à-dire des inhalateurs, des patchs et des implants), des appareils auditifs et des modèles anatomiques détaillés basés sur des patients réels et leurs besoins personnels.

Mais ce n’est pas tout ! Il est couramment utilisé pour les outils chirurgicaux spécialisés et spécifiques au patient, les guides de procédure et même la reconstruction faciale. De plus, des ajustements de conception rapides et précis peuvent être effectués grâce aux précieux commentaires des chirurgiens. Les implants imprimés en 3D sont fabriqués via de nombreux processus d'impression 3D différents dans une variété de matériaux, que nous aborderons tous deux plus loin. Pour l’instant, examinons plus en profondeur certaines de ces applications. 

Implants

Être capable de concevoir et de produire rapidement et précisément des implants personnalisés pour les patients, notamment des implants dentaires, rachidiens et de hanche, a considérablement amélioré le monde de la médecine. Ces pièces personnalisées ont la capacité de réduire la durée de l'intervention chirurgicale, les complications, la nécessité de modifier manuellement les implants de taille standard et le nombre de greffes osseuses invasives que les médecins doivent effectuer. Tous ces facteurs conduisent à un rétablissement plus rapide du patient et à de plus grandes chances de succès.

Prothèses

La possibilité de personnaliser des prothèses imprimées en 3D est sans aucun doute l’une des façons les plus impressionnantes d’utiliser cette méthode dans le domaine de la santé, et elle s’est avérée avoir complètement changé la donne pour les personnes amputées. Ces parties, qui comprennent les bras et les jambes, s'adaptent parfaitement au corps du patient pour plus de confort et de fonctionnalité. Les prothèses traditionnelles et leurs composants sont notoirement chers (entre 1 500 et 8 000 dollars) et nécessitent des ajustements manuels réguliers, étendus et plutôt invasifs. Sans compter qu'ils prennent beaucoup de temps à être commandés et fabriqués.

Une prothèse imprimée en 3D est souvent plus rentable. Il a également un délai d'exécution rapide (dans certains cas aussi peu qu'une journée) et nécessite beaucoup moins d'ajustements grâce à son caractère entièrement sur mesure. Ces facteurs sont particulièrement utiles pour les enfants qui deviennent rapidement trop grands pour leurs prothèses. L'impression 3D contribue également à rendre ce processus peu agréable un peu plus tolérable pour les enfants et les adultes, qui peuvent choisir les différentes couleurs, designs et styles de leurs prothèses.

Répliques anatomiques

En plus des prothèses, des répliques anatomiques destinées à l'éducation, à la formation et à la planification préopératoire peuvent être créées. Ces impressions imitent très fidèlement, voire précisément, des organes réels conçus à partir des données d’imagerie réelles du patient pour permettre aux praticiens de répéter leurs interventions chirurgicales avant le grand événement. Des interventions chirurgicales compliquées peuvent être simulées, permettant aux médecins et aux stagiaires d'améliorer leurs compétences et leur confiance en soi, avec moins de complications et de plus grandes chances de succès. Chez Xometry, nous proposons l'impression en couleur via la technologie d'impression 3D PolyJet, qui nous permet de créer des répliques réalistes avec des textures et des couleurs réalistes. Vous pouvez en savoir plus sur cette technologie sur notre page de service PolyJet.

Impression d'organes et de tissus

La bio-impression, et non un service proposé par Xometry, a été utilisée pour créer des échafaudages ressemblant à des tissus humains et a constitué la première étape de la fabrication d'organes et de tissus imprimés en 3D. Même si les organes imprimés en 3D, comme le foie et les reins, ne sont pas encore entièrement répandus, de nombreux progrès sont en cours. Les chercheurs travaillent constamment sur de nouvelles technologies et approches pour les faire émerger le plus rapidement possible. Ces organes fabriqués mécaniquement ont le potentiel de sauver des millions de vies, car les personnes malades n'auront pas besoin d'être inscrites sur de longues listes d'attente ou d'espérer simplement le meilleur.

Autres applications

Pour plus de précision et de personnalisation, des dispositifs et outils médicaux spécifiquement adaptés à chaque patient peuvent être (et sont) imprimés en 3D dans le cadre des soins de santé. La méthode est également utilisée pour des doses et des formules de médicaments personnalisées. Cela réduit le risque d’effets secondaires désagréables. À titre d’exemple, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a approuvé Spritam, un médicament contre l’épilepsie fabriqué par impression 3D. Le processus a amélioré ce médicament et l'a rendu plus facile à dissoudre que les autres pilules.