Cas d'application - Ultimaker

Recherche sur les avantages de l’impression 3D dans un service de traumatologie

La fabrication additive apporte son aide à la traumatologie

L’impression 3D est une technologie qui se répand à une vitesse incoryable dans le domaine médical. De nombreuses exemples prouvent que son utilisation apporte de nombreux bénéfices notamment dans la planification préopératoire.  

L’ETZ (Elisabeth-TweeSteden Ziekenhuis) est l’un des onze centres de traumatologie des Pays-Bas. En tant que seul centre du pays avec des traumatologues sur place 24h/24, il est l’établissement prioritaire dans le cas d’urgence dans le Brabant du Nord. L’hôpital utilise déjà les technologies de fabrication additive dans la réalisation de modèle anatomique afin de visualiser des fractures osseuses. Cependant l’équipe souhaite désormais tirer un peu plus parti de l’impression 3D afin de l’utiliser dans le traitement des traumas.

L’impression 3D et son potentiel a déjà convaincu le chirurgien traumatologue, Mike Bemelman. En collaboration avec d’autres chirurgiens traumatologues, ils ont mené des recherches sur les avantages et l’efficacité de l’impression 3D, par rapport aux technologies traditionnelles et aux autres nouvelles technologies. Leur idée est d’imprimer en 3D des fractures osseuses scannées afin de donner aux chirurgiens et aux patients une compréhension claire de la situation avant l’opération.

Avant l’impression 3D

Afin de se préparer à une opération, les chirurgiens analyseront les scans du patient. Avoir une idée exacte de chaque situation est difficile, même pour un chirurgien expérimenté. Les scans sont convertis en modèle 3D, permettant aux chirurgiens de les examiner virtuellement sur un écran d’ordinateur.

Bien que cela ait facilité la compréhension de chaque situation, il y a des limites : les chirurgiens ont parfois du mal à orienter le modèle, et les reconstructions 3D sont visualisées sur un écran 2D, dépourvu de réalisme et de profondeur.

Impression 3D des os fracturés

Lars a commencé à utiliser les imprimantes 3D Ultimaker pour imprimer des structures osseuses fracturées. La manipulation de cet os, permet ainsi une visualisation simple à 360° de la fracture apportant une valeur ajoutée importante au processus de planification de l’opération.

À l’aide d’un matériau de support PVA soluble dans l’eau, des géométries complexes et organiques peuvent être reproduites avec précision avec de petites cavités et des détails importants.

Adapter l’impression 3D au processus

Un des défis de l’adoption de l’impression 3D était de trouver un moyen simple et efficace de convertir les fichiers DICOM – le format de fichier propriétaire des acquisitions scanner – en fichiers STL imprimables en 3D. En utilisant Philips IntelliSpace Portal, Lars est en mesure d’exporter directement un modèle 3D du scan, qu’il peut préparer dans Ultimaker Cura, avant de l’imprimer sur son imprimante 3D Ultimaker.

Avantages pour le patient

Une fois que le patient est dans un état stable, un scanner est réalisé afin d’établir un diagnostic. Les informations de scanographie sont immédiatement disponibles pour Lars dans le studio d’impression 3D. Il peut alors commencer à imprimer la structure osseuse fracturée du patient. L’impression 3D est disponible dans la journée. Les chirurgiens peuvent alors planifier l’opération et expliquer la démarche au patient avant l’intervention. 

Résultats de la recherche de Lars

Lorsqu’un patient a une fracture, les médecins analysent les radiographies ou les scanner 2D et décident d’un traitement approprié. Plus on comprend la situation, plus on peut déterminer avec précision la bonne procédure à suivre. Afin d’accorder les jugements de la situations des différents chirurgiens, le coefficient Kappa est utilisé. Plus les chirurgiens sont d’accord, plus le score se rapproche de 1. Moins ils sont en accord, plus le kappa est proche de -1.

En moyenne, les chirurgiens ayant peu d’expérience ont un score kappa autour de 0,2 en utilisant des images scanner 2D traditionnelles.
Les chirurgiens confirmés, ayant plus d’expérience, ont un score kappa avoisinant 0,4.

Lars a étudié le score kappa lorsque les chirurgiens utilisaient d’autres techniques telles que les scans 3D, l’impression 3D et la visualisation VR. À l’aide d’un modèle imprimé en 3D, les chirurgiens nouveaux et expérimentés ont obtenu un kappa de 0,6 à 0,7, ce qui est le score le plus élevé parmi toutes les méthodes envisageables.

L’augmentation du score kappa démontre la valeur ajoutée de l’impression 3D au processus décisionnel. En menant cette recherche, Lars a mis en avant les bénéfices de l’impression 3D pour la chirurgie :

  • Une meilleure compréhension de la chirurgie a réaliser
  • Une planification préopératoire simplifiée
  • Une communication facilité avec le patient.

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