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Les innovations technologiques en chirurgie.

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De nos jours les nouvelles technologies s’intègrent et trouvent leur place dans la chirurgie. Robots, imprimantes 3D, ou encore lunettes à réalité augmentée, jouent un rôle dans toute la chaîne de valeur de l’opération chirurgicale : De la formation des étudiants, à la réalisation des opérations les plus pointues, jusqu’à la fourniture de prothèses.

Grâce à ces nouveaux outils, la chirurgie s’affranchit de ses anciennes limites. Véritable leviers d’amélioration, les nouvelles technologies permettent des résultats plus que prometteurs.

Ainsi nous verrons tout d’abord brièvement comment lunettes à réalité augmentée et robots peuvent permettre l’amélioration de la qualité des opérations. Puis nous développerons le rôle prometteur de l’impression 3D dans la chirurgie ainsi que ses problématiques règlementaires et économiques pour les industries de santé.

Les lunettes à réalité augmentée et les robots améliorent la qualité des opérations chirurgicales

chirurgienDans la médecine chirurgicale, le traitement ne découle pas du médicament, mais de l’acte chirurgical. En effet c’est le chirurgien, qui par ses gestes, ses manipulations, procure le soin. Avec dextérité, il enchaîne les mouvements, planifiés à l’avance, pendant parfois de longues heures, sous la chaleur étouffante et l’ambiance cloisonnée de la salle d’opération.

Quelle est la valeur du savoir-faire et de l’habilité d’un chirurgien ? Elle est unique et rare. Les nouvelles technologies tentent de la rendre transférable.

Par les lunettes à réalité augmentée, elles tentent de transmettre les gestes et bonnes pratiques du chirurgien. Les robots, quant à eux se substituent aux gestes précis et habiles du chirurgien.

Les nouvelles technologies contribuent à l’amélioration de l’enseignement de la chirurgie.

L’« Open field Camera », caméra de haute qualité, portée sur le front des chirurgiens permet l’enregistrement du champ de vision du chirurgien pendant l’opération, et donc de tous ses gestes couplés au contexte clinique, en détail.

Projet a l’initiative de la fondation Moveo.

La retransmission de cette scène d’opérations, vue de l’angle de l’acteur de l’opération, peut se faire par un casque à réalité virtuelle porté par des étudiants. Cette vision très réaliste des scènes d’opération permet un enseignement par la simulation.

Cela permet l’adoption des bons gestes et réflexes et le partage des meilleures pratiques médicales entre professionnels de santé et étudiants à travers le monde.

 

Le robot chirurgien se charge des manipulations chirurgicales les plus délicates

On pourrait diviser l’acte chirurgical en deux dimensions : la planification de l’enchaînement des mouvements propre au cas clinique du patient et à ses caractéristiques anatomiques, et la réalisation habile de ceux-ci.

Le dispositif robotisé “ROSA”[1], se charge de cette dernière étape, dans le domaine délicat de la neurochirurgie.

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Une fois programmé par le chirurgien avec la planification de l’acte à partir de données préopératoires, il peut effectuer la manipulation des instruments et grâce à son bras robotisé, reproduisant les mouvements planifiés, en se repérant de façon autonome dans l’anatomie du patient grâce à son système GPS précis.

Le robot est supervisé par le chirurgien tout au long de l’opération. La précision de son bras robotisé est obtenue grâce à l’ampleur des mouvements qu’il peut effectuer, et sa relocalisation en temps réel dans l’anatomie de patient. L’intermédiarisation par le robot limite les tremblements et la contamination sanguine possible entre le chirurgien et la patient. A cela s’ajoute la dextérité inhérente du robot qui permet un rendu de l’opération plus juste, de fiabiliser et sécuriser.

Le dispositif ROSA™, utilisé en tant qu’aide lors d’interventions chirurgicales neurologiques (d’implantations d’électrodes, de procédures de chirurgie à crâne ouvert faisant appel à un dispositif de navigation, etc.), est aujourd’hui présent dans une vingtaine d’établissements hospitaliers en Europe, en Amérique du Nord, en Asie et au Moyen-Orient.

D’autres robots existent déjà dans des domaines comme le cœur, l’urologie (cancer de la prostate), …

  • Problématiques éthiques, déontologiques et médico-économiques [2][3]

Le robot représente un lourd investissement (2 à 2,5 millions d’euros pour le robot) et peut conduire à une démultiplication des opérations, contraire à l’article de déontologie 35 du code de la santé publique, dans le but d’amortir ces coûts d’investissement. Cela a été le cas pour le robot «  Da Vinci » , seul sur le marché du cancer de la prostate, qui a aggravé le surtraitement du cancer de la prostate: entre 2002 et 2010, le nombre moyen de systèmes de chirurgie robotique par Etat américain est passé de 2 à 26,3. Dans le même temps, le taux de chirurgie a augmenté de 37,5 % à 52,4 %.

Selon le Pr. Kellogg Parsons, chirurgien oncologue : « Il existe un réel besoin de mettre en place des programmes de formation normalisés, avec des règles régissant la compétence et l’accréditation du chirurgien qui utilise le robot »

A chaque nouvelle innovation, il y a une période pendant laquelle il y a un risque pour le patient. L’intérêt pour le patient, et son impact en terme de surtraitement devrait être évalué par les centres de santé (ARS). Ce risque peut aussi être dût à la maitrîse incomplète de la nouvelle technologie.

L’imprimante 3D, le nouvel allié de la chirurgie

La chirurgie a toujours été un domaine de la médecine très personnalisé. En effet, chaque opération est unique et propre aux dimensions et à l’anatomie du patient.

Cependant, cette personnalisation a difficilement pu être transposée pour le choix des prothèses. Segmentées en taille différente, l’industrialisation de ces dernières rendent difficiles une customisation par patient.

En plus de permettre des solutions nouvelles, et salvatrices pour les patients « oubliés », atteints de maladie rare, l’impression 3D utilisée, couplée à d’autres outils comme le scanner 3D, peut aussi permettre la synthèse de dispositifs médicaux hautement personnalisables.

Non limitée par la dureté de la matière, l’imprimante 3D est aussi utilisée dans l’ingénierie tissulaire. La synthèse de peau améliore les procédés actuellement utilisés pour les grands brûlés.

  • La personnalisation des attelles par impression 3D, peut changer des vies[4]

Les maladies rares –qui touchent moins de 1/2000- sont confrontées à un manque de thérapies existantes. En effet, les industries pharmaceutiques peinent à trouver à la fois des patients pour leurs tests cliniques, et un nombre suffisant de patients afin d’assurer la rentabilité de leurs lourds et longs investissements en recherche.

C’est le cas de la trachéomalacie, maladie rare qui comme son nom l’indique, donne une trachée molle. Cette maladie apparaît à l’âge enfant et entrave la respiration ce qui peut induire dans certains cas le décès des patients.

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L’association de deux technologies, le scanner 3D et l’imprimante 3D a permis de confectionner sur mesure une attelle de trachée, et ainsi de traiter des enfants atteints de cette maladie. C’est une avancée majeure pour les patients atteints de cette maladie. L’attelle soutenant la trachée a permis de restaurer une respiration normale chez les patients, et leur a ainsi permit de mener une vie normale.

Le scanner 3D peut définir les mesures adéquates de l’attelle, ce qui, après modélisation 3D, permet la confection sur mesure de l’attelle par l’imprimante 3D.

Ce bio-dispositif, fruit d’une impression D est dit « 4D » car il sa forme change avec le temps. Cela lui permet ainsi de s’adapter à la croissance de l’enfant, et donc de sa trachée.

  • Impression de tissus humains[5]

Un autre élément du corps humain que peut fournir l’imprimante 3D est la peau. En effet, a synthèse de tissus par imprimante 3D est aujourd’hui répandue comme le montre son utilisation par de grands groupes industriels comme l’Oréal pour tester leurs produits cosmétologiques.

Cette technologie sera bientôt utilisée à des fins médicales pour fabriquer de la peau de substitution pour les grands brûlés grâce à l’entreprise “Printalive®”. Cette dernière est actuellement au stade d’essai sur les souris pour son imprimante 3D, capable d’imprimer et de recréer la complexité de la peau humaine avec de grandes couches de tissu avec les follicules pileux, et les glandes sudoripares. Elle utilise les propres cellules du patient afin d’éviter les rejets immunitaires possibles.

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De plus, elle a pour vocation d’avoir une utilisation répandue et accessible à tous : De la taille d’un micro-onde, et peu coûteuse,  elle est pratique pour les petites infrastructures.

« 90% des brûlures surviennent dans les pays à revenu faible et moyen, avec de plus grandes mortalités et morbidités dues à des systèmes de soins de santé mal équipés et à un accès insuffisant à des établissements de soins pour brulés » a déclaré le Dr Marc Jeschke.

On pourrait se demander si cette technologie d’impression de peau, ne pourrait pas être étendue à l’impression d’organes, plus complexes. C’est le challenge de plusieurs laboratoires à travers le monde de maîtriser et d’améliorer cette technique d’impression 3D de tissus afin de l’étendre à la synthèse d’organes artificiels. Ce serait une avancée majeure pour les organes vitaux, dont les donneurs manquent.

  • La massification de l’impression 3D des dispositifs médicaux[6]

Cette technologie est plus aisément adoptée déjà communément utilisées dans le domaine dentaire ou auriculaire qui requièrent des prothèses externes. Par exemple l’entreprise Prodways®, propose d’imprimer des prothèses dentaires avec un coût des plus compétitifs. Plus de 17 millions de gouttières sont imprimées chaque année. Dans la même les audioprothèses en silicones sont aussi répandues et représentent 90% des audioprothèses sur mesure, vendues aux Etats-Unis. Cette utilisation externe est une amorce pour convaincre et habituer le corps médical à utiliser cette technologie.

  • Problématiques règlementaires[7]

Dans de nombreux cas (cf. exemple de l’attelle), les dispositifs médicaux n’ont pas encore fait l’objet d’une mise sur le marché et sont donc encore utilisés à titres expérimentaux, pour des patients déterminés. Pour une utilisation plus large, la règlementation est pour le moment à un stade prématuré.

La FDA (Food and Drug Administration) considère cette innovation comme une innovation au niveau de la production. Elle a pour le moment approuvé 85 dispositifs médicaux créés par imprimante 3D. Les guidelines encadrant l’impression 3D sont prévues pour 2015.

L’EMA (European Medical Agency), qui régit la règlementation des dispositifs médicaux au niveau européen, dans le « European Medical Device Directive » prévoit de classer ces dispositifs médicaux dans la catégorie de dispositifs médicaux sur mesure, qui a des exigences de règlementations faibles.

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Nous pouvons cependant nous demander quelle est la qualité réelle d’un produit créé par impression 3D, et reproductibilité de la qualité de chaque dispositif médical.

  • Le mariage prometteur des imprimantes 3D et des industries de santé

Avec principalement des utilisations orthopédiques, dentaires, et d’implants cranio-maxillofaciaux, le marché de l’imprimante 3D dans le biomédical pourrait représenter 5 milliards d’euros en 2020[8].

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Actuellement, le biomédical représente 14% des revenus pour entreprises de service d’imprimantes 3D. Cette technologie représente à la fois une opportunité et une menace pour l’industrie des dispositifs médicaux.

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Ces dernières ont tout intérêt à maîtriser cette innovation en investissant, comme Siemens ou General Electric, dans la R&D ou en créant des partenariats avec les entreprises d’imprimante 3D.

Conclusion

L’utilisation de lunettes à réalité augmentée ainsi que l’utilisation de robot lors d’opérations chirurgicales pointues illustrent l’arrivée des futures innovations et technologies prometteuses dans le domaine de la santé.

L’imprimante 3D a une place dans toutes les pathologies mécaniques. La diversité des matériaux possibles (souplesse du tissu, Semi-rigidité du collagène) offre la possibilité de plusieurs utilisations dans le domaine médical, dans des domaines où les outils traditionnels n’ont pas encore généré de solutions. De plus, (dans l’exemple de l’impression de peau de grands brûlés) la personnalisation à moindres coûts, et la transportabilité de cette technologie permet son expansion dans les pays émergents. L’aboutissement des recherches de synthèse par impression 3D serait une innovation majeure.

Le développement de cette technologie requiert un écosystème regroupant l’ensemble des acteurs de la chaîne de valeur du produit final : les entreprises d’impression 3D, de scanner 3D, de modélisation, et les professionnels de santé.

Permettant d’évincer de nombreuses contraintes et de surpasser les capacités humaines, cette prochaine chirurgie deviendra par conséquent plus précise, moins invasive et plus efficace qu’à l’heure actuelle.

 

Beyond The Pill Club : Myriam Hong Tuan Ha

[1] http://medtech.fr/fr/vision-et-mission

[2] http://archsurg.jamanetwork.com/article.aspx?articleid=1885705

[3] http://www.lemonde.fr/sciences/article/2014/09/08/robots-chirurgiens-halte-a-la-supercherie_4483896_1650684.html#WUyOtBL5QWHyMZmF.99

[4] http://www.livescience.com/50668-4d-implant-babies-breathing-problems.html

[5] http://www.jamesdysonaward.org/projects/printalive-bioprinter/

[6] http://www.prodways.com/industrie-du-dentaire/, http://www.medicalexpo.fr/prod/envisiontec/product-100029-648902.html

[7]http://www.mondaq.com/unitedstates/x/417874/Healthcare/FDA+Regulations+Or+Lack+Thereof+Of+3D+Printed+Medical+Devices

[8] https://www.bcgperspectives.com/content/articles/medical-devices-technology-innovation-biomedical-3-d-printing/