FNS: Image du mois avril 2009: Planifier une intervention chirurgicale grâce des modèles 3D individuels d'organes

 

	Quelle: Schweizerischer Nationalfonds / Fonds national suisse

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Les Professeurs Daniel Candinas (à gauche ) et Beat Gloor en train de planifier l'ablation d'une tumeur hépatique (en jaune) à l'aide d'un modèle, sans endommager les vaisseaux sanguins sains (en bleu). Le niveau de coupe optimal est coloré en vert. © ARTORG Center for Computer Aided Surgery de l'Université de Berne et de l'Hôpital de l'Ile à Berne

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Bern (ots) -

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Opérer comme on imprime

La préparation d'interventions chirurgicales complexes met au défi
la capacité de représentation dans l'espace, même chez les 
chirurgiens expérimentés. Dans le cadre du Pôle national de recherche
«Computer-aided and image guided medical interventions»
(PRN Co-Me), les chercheurs recourent à des modèles en plâtre pour la
planification préopératoire. A l'origine, cette technologie était 
utilisée dans l'industrie, pour la fabrication d'échantillons de 
pièces de construction. Elle fait maintenant son entrée en salle 
d'opération.

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. »

Les textes et les images de ce rapport peuvent être téléchargés 
sur le site Internet du Fonds national suisse: www.snf.ch > F > 
Médias > Image du mois

Contact:

Prof Stefan Weber
Technical Director - Center of Computer Aided Surgery
ARTORG Center for Biomedical Engineering Research
Université de Berne
Stauffacherstrasse 78
CH-3014 Berne
E-mail: stefan.weber@artorg.unibe.ch
Téléphone: +41 31 631 59 59
Fax: +41 31 631 59 60
http://www.artorg.unibe.ch