3Deus Dynamics, développeur de dispositifs médicaux en silicone imprimés en 3D, développe un nouveau procédé hybride combinant impression 3D et moulage par injection pour produire des modèles anatomiques destinés au secteur médical.

Baptisé Dynamic Molding, le procédé a été développé à l’origine par les fondateurs de l’entreprise au sein de la plateforme 3d.FAB de l’Université Lyon 1, et fait l’objet de deux brevets. Dans le cadre de son développement sous 3Deus Dynamics, la technologie a maintenant été déployée avec succès pour créer un modèle 3D grandeur nature spécifique au patient d’une maladie artérielle complexe à utiliser dans la planification et la simulation de chirurgies vasculaires complexes.

Le modèle d’aorte imprimé en 3D utilisé en conditions réelles au bloc opératoire. Photo via 3Deus Dynamics.

Impression 3D de modèles anatomiques

Produire des représentations réalistes et précises de la morphologie du corps humain est vital dans l’enseignement des connaissances anatomiques, et c’est là que les avantages des technologies d’impression 3D peuvent jouer un rôle clé.

Depuis quelques années, l’impression 3D est utilisée pour produire des modèles anatomiques imprimés en 3D précis et spécifiques au patient avec des degrés de fidélité des couleurs plus élevés qui peuvent faire gagner plusieurs heures sur le temps de planification chirurgicale. À mesure que les technologies de fabrication additive mûrissent, un nombre croissant d’entreprises d’impression 3D obtiennent donc la certification ISO et l’autorisation de la FDA pour leurs modèles imprimés en 3D.

En conséquence, les services de modélisation anatomique imprimés en 3D au point de service deviennent de plus en plus populaires, avec des partenaires comme Stratasys et Ricoh USA pour fournir des modèles imprimés en 3D aux établissements de santé, et Fast Radius et Axial3D offrant un nouveau « DICOM-to- Service d’impression pour les hôpitaux à travers les États-Unis.

Le fichier numérique STL du modèle 3D de la maladie artérielle complexe.  Image via 3Deus Dynamics.
Le fichier numérique STL du modèle 3D de la maladie artérielle complexe. Image via 3Deus Dynamics.

Le processus d’impression par moulage dynamique

3Deus Dynamics a été créée en 2020 par Edwin-Joffrey Courtial, Christophe Marquette et Julien Barthès, dans le but de développer une technologie d’impression révolutionnaire pour la production de dispositifs médicaux en silicone de classe III.

La technologie de moulage dynamique multi-brevetée de l’entreprise est un processus hybride qui se situe au carrefour de l’impression 3D et du moulage par injection. Bien que le procédé soit compatible avec tous les matériaux injectables courants, il est particulièrement adapté au travail avec des silicones de spécialité.

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Le procédé fonctionne en utilisant les propriétés d’écoulement des silicones fluides et des matériaux granulaires tels que les billes de verre pour fabriquer des objets aux caractéristiques géométriques complexes. Les silicones fluides sont déposées par un micro-doseur plongé dans un milieu granulaire qui forme alors un moule dynamique pour supporter la matière lors de l’impression.

Les propriétés physiques de la poudre utilisée soutiennent l’objet pendant la phase d’impression et « s’auto-réparent » après chacun des mouvements du micro-doseur. En surmontant ainsi la gravité, le processus empêche l’impression de s’effondrer, ce qui est un problème courant lors de l’impression 3D de matériaux flexibles.

En conséquence, le moulage dynamique permet la production de répliques en silicone physiques et complexes durables d’organes complexes, tels que le cœur, la prostate, le cerveau, les reins et les poumons. En plus de leur durabilité, les modèles reproduisent la texture et l’élasticité des tissus humains natifs et peuvent être coupés, suturés et infusés avec des stents et des implants sans se déchirer.

Le procédé est également capable de produire des structures de rigidité variable afin de modéliser des structures pathologiques telles que des tumeurs au sein d’un organe.

Le modèle de maladie artérielle complexe imprimé en 3D.  Photo via 3Deus Dynamics.
Le modèle de maladie artérielle complexe imprimé en 3D. Photo via 3Deus Dynamics.

Traiter les troubles artériels

Le processus de moulage dynamique de 3Deus Dynamic a été exploité avec succès pour produire des modèles anatomiques imprimés en 3D spécifiques au patient afin de faciliter le traitement de troubles artériels complexes tels que les anévrismes. La production de répliques précises et réalistes de tissus et de pathologies artérielles permet une meilleure compréhension et simulation des procédures chirurgicales et des traitements appropriés requis pour des patients particuliers.

Le procédé de moulage dynamique a été retenu par le deuxième hôpital de France, les Hospices Civils de Lyon, pour mener à bien un projet porté par le chirurgien vasculaire Patrick Feugier. Le projet ImVasc3D visait à produire un modèle 3D spécifique au patient d’une maladie artérielle complexe à traiter par une procédure peu invasive.

Un modèle d’anévrisme de l’aorte abdominale imprimé en 3D grandeur nature a été fabriqué à l’aide du processus de moulage dynamique, en commençant par un fichier STL numérique avant de subir une reconstruction 3D virtuelle via un logiciel d’imagerie spécifique pour révéler l’arbre artériel du patient. Selon 3Deus Dynamic, cette réalisation est une « première mondiale » et marque une avancée majeure dans le développement de modèles anatomiques complexes en silicone.

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Le modèle 3D contenait une structure creuse, flexible et facilement manipulable avec des détails anatomiques résolus, tels que le tronc coeliaque, les artères rénales, l’artère mésentérique supérieure et les artères iliaques communes. Feugier et son équipe ont validé et évalué le modèle 3D dans des conditions de cathétérisme pour démontrer leur capacité à être utilisé dans la simulation et la planification de procédures artérielles complexes en chirurgie vasculaire.

Le processus de moulage dynamique peut également être étendu à d’autres projets de modèles anatomiques flexibles pour la prise en charge de pathologies nécessitant une planification et une intervention personnalisée.

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L’image en vedette montre le modèle d’aorte imprimé en 3D étant utilisé en conditions réelles au bloc opératoire. Photo via 3Deus Dynamics.