Innovation chirurgicale : l’implant sur mesure
L’association de la CAO, du PLM, des jumeaux numériques et des technologies facilitant les processus de certification ouvre la voie à de futures avancées dans les dispositifs médicaux personnalisés.
Dans le cadre d’un projet collaboratif inédit, une équipe pluridisciplinaire réunissant des experts du Tel Aviv Medical Center, de PTC et de la société Hexagon a mis au point une prothèse d’omoplate sur mesure pour un patient âgé de 16 ans atteint d’un cancer. L’équipe a utilisé des techniques de fabrication additive et d’imagerie médicale de pointe pour concevoir et produire une prothèse en titane parfaitement adaptée à l’anatomie du patient.
Afin de faciliter la reconstruction osseuse, les experts ont réalisé une segmentation en 3D très précise de la tumeur et de l’os adjacent. Un jumeau numérique du modèle anatomique a ensuite été créé et imprimé à l’échelle grandeur nature pour optimiser la planification préopératoire et déterminer les marges de résection.
Parallèlement, un implant 3D personnalisé avancé a été conçu à l’aide du logiciel PTC Creo, afin de fournir des points d’attache aux muscles restants et de reconstituer les articulations gléno-humérale et acromio-claviculaire.
L’opération chirurgicale pour la pose de cette prothèse s’est déroulée comme prévu, l’implant personnalisé s’est parfaitement ajusté et le patient a commencé à retrouver de la mobilité en quelques jours.
La conception de cet implant était conditionnée par un ensemble d’exigences rigoureuses et impliquait de relever des défis techniques complexes :
- Préserver le volume, la forme et la cinématique anatomiques du patient
- Optimiser les propriétés mécaniques de l’implant tout en minimisant son poids
- Fournir un ensemble optimal de points d’ancrage pour l’attache des muscles
- Recourir à une structure en treillis avancée pour faciliter la croissance des tissus conjonctifs et des muscles – l’apport de Creo Design for Metal Additive Manufacturing fut crucial pour minimiser les supports et les distorsions
- Minimiser les surfaces pour assurer une cinématique articulaire fluide
- Recourir à des simulations mécaniques avancées pour vérifier la capacité de charge de l’implant pour les mouvements de l’épaule et du bras
- S’assurer que l’implant puisse bien être imprimé en 3D et rationnaliser le nombre d’essais d’impression - la solution Simufact Additive de Hexagon joua un rôle clé pour simuler et compenser les processus thermo-mécaniques qui déforment les pièces lors de l’impression
- Vérifier et valider la qualité d’impression pour garantir la certification - le recours à la solution VGSTUDIO MAX de Hexagon s’est révélé capital pour traiter les données de scan CT et contrôler la qualité de la structure complexe et les propriétés du métal imprimé.
Une nouvelle ère de la médecine personnalisée
La combinaison du jumeau numérique, de la CAO, du PLM et des technologies facilitant les processus de certification ouvre la voie à de futures avancées pour la médecine personnalisée, en permettant le développement de dispositifs médicaux sur mesure toujours plus performants. La collaboration entre le Tel Aviv Medical Center, PTC et Hexagon illustre parfaitement cette convergence entre ingénierie et santé qui annonce une nouvelle ère de soins de santé sur mesure.
« Les implants bioactifs imprimés sont l’avenir des implants ! Le développement de matériaux complexes biocompatibles imprimés en 3D, associés à des logiciels de fabrication additive et de simulation puissants, nous permet de proposer des implants intelligents dans le domaine chirurgical. Ces implants interagissent avec les tissus humains pour optimiser leur survie dans le corps, assurant un ajustement parfait et favorisant la croissance des tissus », a déclaré le Dr Solomon Dadia, chef de l’unité d’innovation chirurgicale et d’impression 3D du Tel Aviv Sourasky Medical Center. « Ces avancées marquent une nouvelle ère dans la médecine personnalisée. »
Ce projet a été rendu possible par la synergie d'une équipe pluridisciplinaire réunissant :
- Le Tel Aviv Medical Center, pionnier de nouvelles techniques médicales à la pointe des soins centrés sur le patient,
- PTC, éditeur de solutions dédiées à la transformation numérique, permettant l’innovation en ingénierie grâce à son logiciel Creo,
- Hexagon, dont les solutions de fabrication numérique avancées permettent de certifier la sécurité des implants médicaux grâce à l’optimisation des processus de fabrication, de validation et d’assurance qualité.
Communiqué de PTC