Comment l’impression 3D a-t-elle contribué à faire progresser l’enseignement médical ? Une entreprise de fabrication de modèles anatomiques partage son point de vue.

Andreas Falk, directeur de l’exploitation d’Erler Zimmer, une entreprise spécialisée dans la fabrication de modèles anatomiques, discute de l’utilisation de l’impression 3D et de la manière dont elle a contribué à faire progresser l’enseignement médical.

Historiquement, l’utilisation de cadavres a été primordiale dans l’enseignement efficace de la science anatomique et de la médecine. Comment mieux comprendre l’anatomie qu’en disséquant et en examinant celle d’un vrai corps ?  Cependant, ces dernières années, il est devenu évident que l’impression 3D apporte une nouvelle approche à l’enseignement médical.

Comme vous le savez probablement, cette technologie permet de reproduire à la demande n’importe quelle partie du corps humain avec des détails photoréalistes. Si les cadavres constituent un outil pratique et utile pour les étudiants en médecine, leur utilisation présente indéniablement des inconvénients, allant de problèmes d’éthique à des problèmes d’accessibilité.

L’utilisation des bonnes technologies d’impression 3D, telles que la série 3DUJ de Mimaki, qui offre des capacités de précision et de qualité, peut aider à fournir les modèles imprimés réels requis dans les hôpitaux et les universités.

Les modèles anatomiques ne sont pas nouveaux dans la formation médicale. Erler Zimmer est l’une des entreprises qui a dominé ce marché. Fondée en 1950 par Johannes Erler et son gendre Walter Zimmer, l’entreprise s’est toujours concentrée sur la production et la commercialisation de matériel pédagogique dans le domaine de la médecine.

Traditionnellement, les produits étaient fabriqués par moulage par injection, puis peints. Pendant longtemps, ces modèles ont été utilisés conjointement avec des cadavres, ainsi que des simulations numériques pour la formation médicale.

Le passage aux modèles imprimés en 3D

Alors qu’Erler Zimmer ne pensait pas initialement se retrouver dans l’impression 3D, en 2021, ils ont pris le virage. L’université Monash (Australie) leur a demandé des modèles de scans numériques de cadavres réels qu’ils avaient collectés. Réalisant que les technologies traditionnelles de modélisation ne fonctionneraient pas, car les détails requis des scans numériques étaient trop importants, Erler Zimmer a commencé à explorer la voie de l’impression 3D.

Andreas Falk, directeur de l’exploitation chez Erler Zimmer, a déclaré qu’ils avaient essayé une autre marque d’imprimante 3D, mais qu’après six mois d’essais, ils avaient décidé de la renvoyer en raison de dysfonctionnements constants. Ils ont alors découvert la gamme d’imprimantes 3D de Mimaki, investissant dans une 3DUJ-553, l’imprimante 3D à l’échelle industrielle de la série 3DUJ, et n’ont pas regardé en arrière depuis, avec des plans pour acheter deux autres 553. En Allemagne, où se trouve l’entreprise, le revendeur 3D agréé par Mimaki, DP Solutions GmbH & Co KG, a réalisé les échantillons de production et a expliqué à Erler Zimmer comment utiliser les nouvelles machines et les logiciels correspondants.

« Nous avons constaté que Mimaki nous offrait la solution idéale. Grâce aux capacités de plus de 10 millions de couleurs de la 3DUJ-553, nous avons pu imprimer dans les moindres détails, ce qui est très important dans l’enseignement médical », commente Falk.

« L’amélioration des modèles par la couleur a donné un résultat encore meilleur pour l’enseignement que l’utilisation d’un vrai cadavre, et a résolu le problème que rencontrent de nombreux pays concernant les questions éthiques ou religieuses liées à l’utilisation de cadavres, qui étaient très limités à l’utilisation de tableaux et de modèles anatomiques simples. Ils peuvent désormais disposer de répliques en plastique de véritables corps humains, ce qui a permis d’aller beaucoup plus loin dans l’enseignement qu’auparavant. »

L’utilisation de la couleur dans les modèles anatomiques présente de nombreux avantages, poursuit M. Falk. « La première étape a été la reproduction d’un corps sain. Nous avons maintenant une nouvelle série de pathologies qui ouvrent de nouvelles possibilités. Il existe de nombreuses maladies que la plupart des médecins n’auraient jamais vues parce qu’il est très rare de trouver un cadavre atteint de cette maladie spécifique. Nous disposons désormais d’une collection de reproductions de maladies avec lesquelles les étudiants peuvent interagir, ce qui constitue une avancée considérable pour l’enseignement de la médecine dans le monde entier. »

La facilité de reproductibilité est une autre amélioration majeure par rapport aux modèles d’enseignement traditionnels. Avec le 3DUJ-553, Erler Zimmer peut produire exactement le même modèle encore et encore, contrairement à un cadavre, où il n’y en a qu’un seul. Cela signifie que dans une salle pleine d’étudiants, chacun peut avoir le même modèle devant lui, au lieu de s’entasser autour d’une table.

Les matériaux utilisés pour ces modèles sont également très importants pour l’enseignement. La 3DUJ-553 est capable d’imprimer des résines dures et molles, disséquables et injectables, ainsi que transparentes pour montrer les structures internes. Les résines permettent également d’obtenir une texture de surface beaucoup plus lisse que leurs homologues traditionnels imprimés en 3D à base de poudre.

« Pour nous, le matériau transparent est très important », commente Falk. « Il y a beaucoup de vaisseaux fins, de nerfs et de choses qui pourraient tous se casser pendant l’utilisation, donc nous utilisons le matériau transparent pour faire des structures de soutien afin de renforcer le produit. »

Lorsqu’on interroge sur la durée d’exécution, Falk souligne qu’ils laissent leur imprimante fonctionner en permanence. « Le seul moment où elle n’imprime pas est lorsqu’elle est nettoyée et lorsque nous retirons le modèle de la machine – et nous commençons l’impression suivante presque immédiatement après. »

Au cours des six mois d’exploitation, l’imprimante Mimaki 3DUJ-553 d’Erler Zimmer a fonctionné en continu, sans hoquet ni baisse de qualité.

La technologie d’impression 3D continue d’évoluer dans le secteur du modélisme médical, d’autant plus que les attentes et les demandes de modèles plus réalistes et plus complexes augmentent. Nombreux sont ceux, dont Erler Zimmer, qui souhaitent utiliser des matériaux flexibles en couleur, par exemple, ce à quoi Mimaki espère répondre dans un avenir proche. Un autre point relevé par M. Falk pour ceux qui veulent se lancer dans l’impression 3D en couleur est le logiciel.

« La partie la plus difficile est de combiner différentes technologies de numérisation, car les modèles médicaux utilisent le plus souvent un mélange de tomographie, d’IRM et de numérisation optique, ainsi que de traitement manuel. Il faut vraiment qu’un anatomiste fasse le travail pour que le modèle soit médicalement correct. La difficulté est ensuite de rassembler toutes les différentes données et de gérer la préparation de tous les fichiers d’impression, pour lesquels il faut vraiment un spécialiste, afin de produire des modèles corrects. »

Alors que la couleur n’était pas initialement à l’avant-garde de l’impression 3D, de nouvelles capacités ont vu un changement dans les marchés et une importance croissante de ce à quoi cette technologie peut être utilisée, que ce soit dans les industries médicales, des jeux ou de l’art. Un tout nouveau domaine de possibilités a vu le jour, imaginé par une nouvelle vague de concepteurs ambitieux, et son potentiel a été exploité dans des domaines de la conception et de la modélisation anatomique qui étaient auparavant inimaginables.

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