Un groupe de chercheurs de la Mayo Clinic, du Georgia Institute of Technology et de l’Université de médecine de Caroline du Sud ont imprimé en 3D un simulateur de chirurgie rachidienne de preuve de concept à faible coût.

L’objectif de l’étude est de sensibiliser au manque d’alternatives actuelles de formation chirurgicale aux méthodes traditionnelles qui peuvent être gênantes, inaccessibles et incompatibles avec les systèmes de neuromonitoring peropératoire (IONM).

Offrant une alternative peu coûteuse, l’équipe a créé le modèle d’entraînement à accès latéral (LATM), qui comporte des vertèbres lombaires imprimées en 3D dont la précision anatomique a été vérifiée.

Le rendu CAO (à gauche) et le simulateur chirurgical LATM de preuve de concept (à droite). Image via Cureus.

Améliorer la chirurgie du rachis grâce à l’impression 3D

La fabrication additive a trouvé sa place dans le secteur médical, notamment en ce qui concerne l’amélioration de la formation et des résultats chirurgicaux. La chirurgie de la colonne vertébrale n’est pas différente, la technologie promettant d’améliorer les taux de réussite des chirurgies et des traitements de la colonne vertébrale.

En ce qui concerne le traitement, des chercheurs de l’Université du Minnesota ont développé un prototype d’échafaudage imprimé en 3D avec des cellules vivantes qui pourraient potentiellement restaurer certaines fonctions des patients souffrant de lésions de la moelle épinière, tandis que des scientifiques de l’Université de Californie à San Diego ont réussi à imprimer en 3D un deux -implant de moelle épinière millimétrique pour réparer les lésions de la moelle épinière chez les rats. Plus récemment, la société de médecine régénérative Matricelf a testé avec succès un implant de tissu médullaire imprimé en 3D unique en son genre qui a permis à des souris paralysées de marcher à nouveau.

En ce qui concerne l’amélioration de la formation et des résultats chirurgicaux, le système autonome de treillis de rotation antérieur imprimé en 3D de la société d’implants orthopédiques 4WEB Medical offre aux chirurgiens une plus grande confiance pendant les procédures de la colonne vertébrale, et le développeur de dispositifs orthopédiques imprimés en 3D Orthofix Medical a développé son système d’espacement FORZA Ti PLIF conçu pour être utilisé dans les chirurgies de fusion intersomatique lombaire postérieure.

Le module vertébral imprimé et assemblé en 3D du LATM.  Image via Cureus.
Le module vertébral imprimé et assemblé en 3D du LATM. Image via Cureus.

Le LATM imprimé en 3D

La fusion intersomatique lombaire latérale mini-invasive (LLIF) est un développement relativement récent en chirurgie de la colonne vertébrale, offrant un accès mini-invasif pour la décompression indirecte des nerfs et la correction des déformations dégénératives lombaires tout en évitant les défis et les risques des approches traditionnelles. Cependant, la technique nécessite une équipe spécialisée et un équipement de pointe, et la formation actuelle a tendance à se limiter aux modèles éducatifs classiques et aux laboratoires de cadavres, ce qui peut être peu pratique, inaccessible et coûteux.

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Pour mettre en évidence le manque d’alternatives de formation actuelles, l’étude de l’équipe visait à créer un simulateur chirurgical lombaire latéral entièrement synthétique et peu coûteux. Avant de fabriquer le modèle, l’équipe a interrogé une sélection de neurochirurgiens, d’ingénieurs, d’infirmières et de partenaires de l’industrie ayant une compréhension approfondie de la procédure LLIF afin de fournir des informations essentielles sur la rétroaction visuelle, tactile et auditive requise pour le modèle.

Le LATM est composé d’un boîtier de torse, d’un module de colonne vertébrale et d’une fonction IONM, et comprend des vertèbres lombaires imprimées en ABS 3D utilisables. Les vertèbres sont vérifiées pour leur précision anatomique et leur compatibilité avec la fluoroscopie, une procédure médicale qui réalise une vidéo en temps réel du mouvement à l’intérieur d’une partie du corps. L’avantage d’utiliser l’ABS imprimé en 3D est qu’il fonctionne bien avec l’instrumentation vertébrale, ont déclaré les chercheurs.

De plus, le LATM sécurise les vertèbres et le bassin imprimés en 3D individuels avec un tube en polymère flexible logé dans le canal rachidien. Le sac thécal et le tissu nerveux se trouvent dans le canal vertébral, ce qui signifie que le fait d’avoir une structure de support dans cette zone n’interfère pas avec l’opérabilité du modèle car le canal rachidien ne doit jamais être violé pendant la LLIF.

Le modèle fonctionne en tandem avec un nouvel algorithme de simulation de neuromonitoring qui a été développé pour former les chirurgiens débutants sur les complications neurologiques. Selon l’équipe, les simulateurs chirurgicaux d’impression 3D pourraient potentiellement réduire la courbe d’apprentissage des chirurgies LLIF, permettre la pratique préchirurgicale et, en fin de compte, améliorer les résultats pour les patients.

Les experts interrogés au début du processus de conception ont fourni des commentaires positifs unanimes concernant le LATM, marquant le simulateur comme une première étape vers la fourniture d’une formation de base fiable et peu coûteuse sur la colonne lombaire latérale. Bien qu’il manque certaines caractéristiques anatomiques, le simulateur offre de nouvelles opportunités de formation pour les approches chirurgicales lombaires latérales tout en jetant les bases sur lesquelles de futurs modèles peuvent être construits.

L’équipe a déclaré que les futures itérations pourraient avoir un impact sur l’avenir de la médecine individualisée en fournissant des modèles peu coûteux, réalistes et personnalisables, et par la suite conduire à une sécurité accrue des patients et à de meilleurs résultats chirurgicaux.

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De plus amples informations sur l’étude peuvent être trouvées dans le document intitulé: « Création d’un simulateur d’accès latéral rachidien imprimé en 3D, preuve de concept », publié dans la revue Cureus. L’étude est co-écrite par M. Pullen, F. Valero-Moreno, S. Rajendran, V. Shah, B. Bruneau, J. Martinez, A. Ramos-Fresnedo, A. Quinones-Hinojosa et W. Fox.

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L’image en vedette montre le rendu CAO (à gauche) et le simulateur chirurgical LATM de preuve de concept (à droite). Image via Cureus.