Planifier une intervention chirurgicale grâce des modèles 3D
individuels d’organes
8 Mai 2009
Opérer comme on imprime
Pour la planification d’interventions chirurgicales, la médecine
moderne a l’habitude de miser sur les procédés d’imagerie assistés par
ordinateur, comme la scanographie (scanner), la résonance magnétique
nucléaire ou l’échographie. Les médecins obtiennent ainsi, avant leur
premier coup de bistouri, une image précise de la façon dont les choses
se présentent à l’intérieur du corps. Des ordinateurs performants
calculent une estimation 3D de l’anatomie individuelle, en se basant,
couche après couche, sur les images du scanner. Un logiciel spécialement
prévu à cet effet permet de visualiser les données en 3D à l’écran,
depuis n’importe quel angle et n’importe quelle profondeur de
pénétration. Les structures anatomiques peuvent ainsi être différenciées
les unes des autres, voire masquées de manière sélective.
Dans certains cas cependant, la donne préopératoire est si complexe
que même les chirurgiens expérimentés touchent aux limites de leur
capacité de représentation dans l’espace. L’ablation de tumeurs
hépatiques situées au centre de l’organe, ou de foyers de tumeurs
multiples, représente une intervention très complexe. Il est vrai que le
foie est divisé en plusieurs segments et possède une capacité de
régénération exceptionnelle: même lorsqu’on l’ampute de près des deux
tiers, cet organe est capable de se reconstituer complètement. Mais
comme l’ensemble de ses vaisseaux sanguins et de ses canalicules
biliaires sont finement ramifiés et reliés, également au-delà des
limites des segments hépatiques, les médecins doivent planifier chaque
section avec une très grande précision, afin que le tissu sain reste
suffisamment irrigué.
Un modèle imprimé pour planifier
Une équipe interdisciplinaire de chercheurs de l’ARTOG Center for
Biomedical Engineering Research de l’Université de Berne et des
cliniques de l’Hôpital de l’Ile à Berne emprunte une voie innovante dans
le domaine de la planification de sections hépatiques complexes de ce
type: les scientifiques impriment l’organe malade sous forme de modèle
3D en se basant sur les données individuelles fournies par le scanner.
Cela leur facilite l’orientation dans l’espace et les aide à préparer de
manière optimale chaque section de l’intervention chirurgicale à venir.
«Les modèles que nous mettons au point grâce à un procédé de
prototypage rapide aident l’équipe médicale à planifier son
intervention», explique Stefan Weber, codirecteur du Département de
chirurgie assistée par ordinateur à l’ARTORG Center. « A l’ordinateur,
nous marquons les détails anatomiques comme les principaux vaisseaux
sanguins, le tissu tumoral et surtout le niveau de section optimal. Puis
nous définissons la zone de l’organisme et l’agrandissement désirés»,
poursuit-il. D’un coup de souris, l’ordre de procéder à l’impression
anatomique est finalement envoyé à une imprimante de modèles, située
dans les sous-sols de l’ARTROG Center. En quelques minutes, cette
machine de prototypage rapide crée une maquette du foie — à l’échelle,
avec toutes les caractéristiques individuelles du patient.
Des couches de plâtre ultrafines
Sur le principe, la machine de prototypage rapide fonctionne de
manière analogue à une imprimante à jet d’encre. Mais au lieu de
répartir de l’encre, l’engin disperse un fin granulat synthétique de
différentes couleurs — sauf le noir. Au lieu du noir, l’imprimante
utilise une colle. La colle et les couleurs sont fixées par une tête
d’imprimante sur une couche ultrafine de plâtre pulvérisé. Cette couche
de plâtre est continuellement renouvelée et aplanie par une vanne
automatique. « La résolution de cette imprimante 3D est amplement
suffisante si l’on veut identifier les détails importants pour une
section hépatique», affirme Stefan Weber.
Ce modèle anatomique est fidèle à l’original jusque dans les moindres
détails. Dans le cadre d’une opération pilote unique à ce jour, il a
permis, avec ses niveaux de section optimaux colorés en vert, de
faciliter l’orientation dans l’espace et un placement précis du scalpel
à ultrasons que l’on utilise pour cette de chirurgie des tissus mous.
Beat Gloor, chef de clinique à la clinique universitaire de chirurgie
viscérale de l’Hôpital de l’Ile, l’affirme : « Grâce au modèle et à la
préparation qu’il permet, nous savons, pendant l’opération beaucoup plus
précisément où trouver les tumeurs difficilement localisables et pouvons
ainsi épargner un maximum de tissus sains. »
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