Technologie additive : inaugurant l’ère de la personnalisation dans l’industrie médicale

La magie de l’industrie médicale : la technologie additive arrive

À mesure que la technologie médicale évolue vers des soins personnalisés et de précision, la fabrication additive (impression 3D) remodèle les modèles de diagnostic et de traitement de l'industrie médicale grâce à sa personnalisation flexible et ses capacités de prototypage rapide.

Modèles médicaux : une « perspective » sur la maladie

Une application clé de la technologie additive est la création de modèles médicaux. Ils agissent comme une « perspective » pour les médecins, offrant une vue tridimensionnelle-des structures internes complexes du corps. En orthopédie, les médecins utilisent l’impression 3D pour transformer les images médicales numériques obtenues à partir de tomodensitogrammes ou d’IRM en modèles osseux physiques précis.

L'hôpital affilié à l'université de Chongqing a déjà utilisé l'impression 3D pour traiter un patient atteint de paraplégie de haut niveau-qui souffrait de multiples fractures sur tout le corps après une chute de hauteur. En raison de l'état complexe du patient, une fracture pelvienne C3 préexistante a nécessité une chirurgie reconstructive pelvienne complexe pour améliorer sa qualité de vie. Face à cette procédure à haut-risque, les médecins ont utilisé l'impression 3D pour reproduire avec précision la structure pelvienne du patient et créer un modèle physique-à grande échelle. Grâce à ce système de navigation 3D, l'équipe médicale a pu réaliser une répétition préopératoire complète : simuler le processus de réduction de la fracture sur le modèle, personnaliser la plaque de fixation interne en fonction de la morphologie de la fracture et planifier précisément le trajet d'insertion des vis. Finalement, grâce aux percées dans la technologie des modèles d’impression 3D, ils ont réussi cette opération difficile.

Technologie d'impression 3D médicale

Ce modèle 3D joue également un rôle unique dans la communication médecin-patient. Traditionnellement, les images obscures en deux dimensions présentées dans les diagnostics ont été transformées en affichages tangibles en trois dimensions grâce à des modèles imprimés en 3D. Les patients et leurs familles peuvent observer directement la lésion, bénéficiant ainsi d’une perspective unique sur l’anatomie humaine. Cette présentation visuelle approfondit non seulement la compréhension des patients de leur état, mais établit également un pont pour une communication efficace entre les médecins et les patients, permettant une compréhension et une coopération plus profondes avec les plans de traitement.

Modèle de cœur médical Xinmai

Pour répondre aux risques élevés associés à la chirurgie cardiaque, UnionTech utilise la technologie SLA (Solid Light Amplification) pour imprimer des modèles cardiaques de haute-précision afin d'aider les médecins à planifier le trajet préopératoire. Ce modèle a été appliqué avec succès dans des procédures complexes telles que le remplacement valvulaire aortique, réduisant considérablement l'incertitude peropératoire.

Technologie additive

Appareils orthopédiques et guides médicaux : « Assistants invisibles » en chirurgie

Les appareils médicaux et les guides jouent également un rôle indispensable dans les dispositifs médicaux. Ils sont comme des « assistants invisibles » en chirurgie, jouant silencieusement un rôle vital. Du diagnostic au traitement, de l’assistance chirurgicale à la guérison du patient, ils sont indispensables.

Prenons comme exemple le guide de chirurgie mandibulaire pour la reconstruction du péroné du département de stomatologie du neuvième hôpital populaire de Shanghai. Les tumeurs mandibulaires sont fréquentes en chirurgie buccale et maxillo-faciale. Après la résection d'une tumeur, des anomalies mandibulaires surviennent souvent, affectant sérieusement l'apparence et la fonction du visage du patient. La chirurgie traditionnelle de reconstruction fibulaire est réalisée après le retrait du lambeau cutané, ce qui rend difficile la reconstruction précise du contour mandibulaire. Cependant, grâce à la technologie additive, les chirurgiens peuvent utiliser un logiciel spécialisé pour concevoir des guides de coupe de tumeur mandibulaire, des guides de connexion de fixation externe du moignon mandibulaire, des guides d'ostéotomie du péroné et des guides de mise en forme et de positionnement du péroné basés sur les données tomodensitométriques du patient.

Au cours de l'intervention chirurgicale, le chirurgien a d'abord exposé la tumeur mandibulaire et la surface osseuse nécessaire au guide d'ostéotomie. Le guide d'ostéotomie a ensuite été inséré et l'ostéotomie réalisée, réséquant complètement la tumeur mandibulaire. Le guide fixateur externe du moignon mandibulaire a ensuite été utilisé pour relier les moignons mandibulaires bilatéraux après résection tumorale, établissant ainsi une relation occlusale stable. Un lambeau musculaire fibulaire libre a ensuite été prélevé selon les techniques chirurgicales conventionnelles, avec le pédicule intact. Le guide de coupe fibulaire a ensuite été inséré pour l'ostéotomie. Après un réglage fin-, le guide de mise en forme fibulaire a été mis en place, suivi d'une section pédiculaire et d'un transfert vers le défaut mandibulaire. Après un réglage fin-, le lambeau fibulaire a été fixé intérieurement au moignon mandibulaire.

Cette approche améliore considérablement la précision chirurgicale. Une étude comparant les patients ayant subi des guides chirurgicaux numériques avec ceux ayant subi une chirurgie conventionnelle a montré que le temps de mise en forme fibulaire dans le groupe guide était significativement plus court que dans le groupe témoin, et que le temps ischémique moyen du lambeau fibulaire était également significativement plus court. En comparant les reconstructions CT des chirurgies réelles réalisées par le groupe de recherche avec les modèles des chirurgies simulées, l'erreur moyenne dans la position de la mâchoire était d'environ 1,5 mm. L'apparence faciale et la fonction occlusale des patients ont été bien restaurées en postopératoire.

Guide des aiguilles nerveuses de l'hôpital Renji

UnionTech, en collaboration avec l'équipe du professeur Lü Jianwei, a développé un guide d'aiguille pour la chirurgie par modulation des aiguilles nerveuses (SNM). Personnalisé en fonction des données CT du patient, ce guide permet de parcourir avec précision le trajet de l'aiguille pendant l'intervention chirurgicale, réduisant ainsi le risque de lésions nerveuses. Il est actuellement largement utilisé en urologie.

Les guides chirurgicaux sont reconnus comme des outils essentiels pour une chirurgie précise.

Implants médicaux : des « pièces sur mesure » pour le corps humain

Les implants médicaux sont comme des « pièces » adaptées au corps humain. Lorsque certains tissus sont endommagés, ils peuvent jouer un rôle important dans leur remplacement. La technologie de fabrication additive a également démontré des avantages uniques dans la fabrication d’implants médicaux.

Les implants en alliage de titane sont un type courant d’implant médical. Prenons par exemple les implants de hanche. L'acétabulum est un élément crucial de l'articulation de la hanche, situé au centre de la surface latérale de l'os de la hanche. Il s'agit d'une structure concave hémisphérique profonde d'un diamètre d'environ 30-50 mm. Grâce à la technologie de fabrication additive, la machine Muees 430 peut produire le cotyle en une seule pièce en alliage de titane. Cet implant de hanche imprimé en 3D-peut être personnalisé selon les besoins spécifiques du patient. Un hôpital en Pologne a imprimé en 3D-une prothèse de hanche pour un patient qui avait eu des complications suite à une précédente prothèse en acier. Les médecins ont d'abord pris des radiographies X-et des tomodensitogrammes-haute résolution pour créer un modèle 3D du bassin et de l'articulation de la hanche, évaluant ainsi les éventuels défauts et blessures du plancher pelvien du patient. Avec l'aide d'une équipe d'ingénieurs et de chirurgiens orthopédistes, l'implant a été précisément adapté aux besoins du patient. De plus, le composant acétabulaire de cet implant est recouvert d'un revêtement à pores ouverts de titane, de carbone et de silicone, qui ressemble étroitement à la structure osseuse naturelle du patient et est antibactérien, garantissant la croissance osseuse dans la structure de l'implant et aidant le patient à récupérer rapidement.

Outre les implants en alliage de titane, les implants PEEK à haute-température ont également des applications importantes. Lors d'une chirurgie de reconstruction crânienne, les médecins utilisent un logiciel de CAO pour concevoir une pièce de crâne personnalisée basée sur les données de tomodensitométrie du patient. Ces pièces sont ensuite imprimées en 3D à l'aide de la technologie FDM (fused deposition modeling) utilisant un matériau PEEK haute-performance. Le PEEK offre d'excellentes propriétés mécaniques, une résistance aux températures élevées, une résistance à la corrosion et une biocompatibilité avec le corps humain, réduisant ainsi le risque de rejet et d'infection lorsqu'il est utilisé dans la reconstruction du crâne. Grâce à une recherche indépendante et à l'innovation technologique, Kangtuo Medical utilise un processus avancé de dépôt par fusion laser pour fondre et déposer la poudre PEEK couche par couche, réalisant ainsi l'industrialisation de la technologie de fabrication additive PEEK et fournissant un soutien solide au développement de l'industrie nationale des dispositifs médicaux.

Les outils médicaux : un nouveau moteur d’innovation médicale

Les outils médicaux, en tant qu'objets utilisés directement ou indirectement sur le corps humain, jouent un rôle essentiel dans les procédures médicales. La technologie additive a également révolutionné la fabrication d’instruments médicaux. Les outils de coupe chirurgicaux, les stents vasculaires et les connecteurs médicaux peuvent désormais être fabriqués par impression 3D.

Prenons l’exemple de la sonde d’aspiration mammaire. Cet instrument chirurgical mini-invasif est utilisé pour la biopsie des lésions mammaires suspectes et l'excision mini-invasive des lésions mammaires bénignes. Ses principales caractéristiques sont son tranchant triangulaire et sa pointe d'aiguille. Les sondes d'aspiration mammaire traditionnelles peuvent présenter des limites de fabrication. Cependant, grâce à la technologie additive, à l’aide d’une machine Muees 430 et d’un alliage de titane, ils peuvent être fabriqués en seulement 0,35 heure. Cette sonde d'aspiration mammaire imprimée en 3D-permet une conception et une fabrication plus précises. La forme de son tranchant et de la pointe de l'aiguille peut être optimisée en fonction de besoins spécifiques, améliorant ainsi l'efficacité de la ponction et de l'excision et minimisant les dommages au tissu mammaire de la patiente. De plus, l'impression 3D permet une personnalisation personnalisée de la sonde, permettant ainsi la création de la sonde la plus appropriée à la structure et à l'état du sein de chaque patiente.

Un autre exemple est la plaque osseuse ulnaire et radiale, utilisée pour réparer les fractures ulnaires et restaurer une fonction osseuse normale. Les plaques osseuses ulnaires et radiales fabriquées à l’aide de la technologie de fabrication additive offrent également des avantages uniques. Ils peuvent être personnalisés en fonction de la forme et de la taille spécifiques du site de fracture du patient, s'adaptant mieux à l'os et offrant une fixation plus stable. À l'aide d'une machine Muees 430, la plaque osseuse ulnaire et radiale a été fabriquée en alliage de titane. Les dimensions de l'échantillon étaient de 60 x 31 x 7,7 mm et le temps d'impression était de 0,63 heure.. 3Les plaques osseuses ulnaires et radiales imprimées en D-peuvent également être structurellement optimisées pour garantir une résistance suffisante tout en réduisant le poids et la charge pesant sur le patient.

Dentisterie médicale : santé bucco-dentaire « personnalisée »

Dans le domaine de la dentisterie, la technologie de fabrication additive est à la tête d’une vague d’innovation en matière de diagnostic et de traitement personnalisés. Les processus traditionnels de prise de moules en silicone- prennent souvent trois jours. Désormais, grâce à l'innovation collaborative de la numérisation 3D intra-orale et de la technologie de fabrication additive, l'ensemble du processus de fabrication du moule-a été raccourci à seulement deux heures. Cette avancée technologique permet non seulement de réaliser un bond en termes d'efficacité, mais également, grâce à la modélisation numérique, d'éviter les risques d'erreurs de déformation associés à la prise d'empreinte manuelle-, en capturant entièrement les caractéristiques structurelles buccales avec une précision au niveau du micron-.

En s'appuyant sur des modèles numériques précis, les médecins peuvent utiliser une plateforme de conception intelligente pour ajuster complètement la structure occlusale, les proportions morphologiques et les détails esthétiques de la restauration. Par exemple, l'impression 3D peut parfaitement adapter les bases de prothèses complètes à la physiologie buccale unique du patient, réalisant ainsi une transition transparente entre la restauration et les tissus mous. Particulièrement ingénieuse, l'impression 3D peut reproduire les transitions de brillance et les détails de texture de l'émail dentaire naturel sur la surface de la restauration, créant ainsi une solution de restauration orale qui allie fonctionnalité et esthétique biomimétique.

Les avancées technologiques en orthodontie invisible constituent également des jalons. Comparés à la charge visuelle et à la sensation de corps étranger associés aux brackets métalliques traditionnels, les aligneurs transparents produits à l’aide de la technologie d’impression 3D ouvrent la voie à une nouvelle ère d’orthodontie transparente. Chaque aligneur est moulé individuellement sur la base d'un modèle 3D des dents du patient, maintenant une quasi-invisibilité tout en permettant un mouvement progressif des dents grâce à des calculs mécaniques précis. Cette solution de traitement innovante améliore non seulement le confort, mais améliore également considérablement la confiance des patients et leur observance continue du traitement.