Rencontre avec le professeur Florian Thieringer.
Parmi le large éventail de spécialistes que l’on trouve en médecine, j’ai souvent qualifié les chirurgiens cranio-maxillo-faciaux d’artistes doués. Leur capacité à traiter les tissus mous et les structures squelettiques du visage et du crâne ou les malformations faciales congénitales, ainsi que les blessures causées par le cancer, d’autres maladies ou des événements traumatiques, est une véritable œuvre d’art : difficile à expliquer lorsqu’on ne fait pas partie du domaine, elle n’en est pas moins belle et impressionnante. Lorsque j’ai appris que ce domaine d’activité était le 7e sur 13 à bénéficier de la fabrication additive dans les chirurgies de reconstruction, je n’ai pas pu m’empêcher de me poser les questions de base : Quels procédés de fabrication additive ? Comment ? Pourquoi ? Compte tenu du nombre limité d’hôpitaux européens qui utilisent les technologies de fabrication additive pour les chirurgies de reconstruction, j’ai contacté le professeur Florian M. Thieringer de l’hôpital universitaire de Bâle, dans l’espoir que sa riche expérience puisse aider d’autres prestataires de soins de santé à franchir le pas de la fabrication additive ou, du moins, à considérer cette technologie comme une nouvelle opportunité d’améliorer leur art.
Le professeur Thieringer est un homme aux multiples casquettes et décrire ses différentes fonctions prendrait probablement une page entière. Pour faire court, j’aimerais donc m’en tenir à ceci : il est chirurgien oral et cranio-maxillo-facial et expert médical en 3D, spécialisé dans la chirurgie tumorale, traumatique, reconstructive et orthognathique. Il est intéressant de noter que le dénominateur commun aux multiples fonctions qu’il occupe semble être la fabrication additive (FA).
Pour expliquer les différentes raisons qui pourraient être à l’origine de ce dénominateur commun, il se souvient : « Il y a plus de 20 ans, alors que j’étudiais la médecine, j’ai rejoint le groupe de recherche de mon mentor, le professeur Hans-Florian Zeilhofer, à Munich, en Allemagne. Il est l’un des pionniers de l’impression 3D médicale. Dès cette époque, il a démontré que l’impression 3D pouvait être très bénéfique pour le traitement de nos patients. Aucune autre technologie ne permettait de transférer l’anatomie d’un patient dans une représentation réaliste, haptique et tridimensionnelle. Nous avons trouvé fascinant de pouvoir tenir l’anatomie des patients dans nos mains avant même d’entrer dans la salle d’opération et de planifier très précisément les procédures chirurgicales ».
Même si, de nos jours, la FA aide le Pr. Thieringer et son équipe à fabriquer des modèles anatomiques complexes et des implants spécifiques aux patients qui s’adaptent très parfaitement, il convient de noter qu’ils travaillent avec plusieurs autres technologies numériques tout au long du processus de traitement, du début à la fin. « L’impression 3D reste l’une des chaînes les plus précieuses de tout ce processus dans le domaine médical », aux côtés d’autres solutions numériques telles que l’a réalité virtuelle/la réalité augmentée (AR/VR ) ou la robotique.
Dans le cadre de cet article, nous nous concentrerons sur son utilisation dans les applications cranio-maxillo-faciales.
La FA dans les chirurgies reconstructives
Les recherches révèlent que la FA a déjà été utilisée dans des reconstructions mandibulaires et orbitales, des reconstructions de l’articulation temporo-mandibulaire, des reconstructions crâniennes, médiofaciales, cranio-maxillofaciales ou même auriculaires.
En ce qui concerne les reconstructions cranio-maxillo-faciales, les modèles de haute précision, les implants, les guides chirurgicaux et les dispositifs de fixation – qui peuvent tous être fabriqués à l’aide de la FA – se sont révélés être des outils précieux pour les chirurgiens.
« La FA est un outil pour les cas difficiles dans le domaine cranio-maxillo-facial. C’est un élément important de l’arsenal chirurgical. Par conséquent, plus l’opération est complexe, plus il est probable que nous utilisions la FA », nous a expliqué l’expert en 3D médical. Il évoque des applications spécifiques pour lesquelles la technologie apporte une valeur ajoutée :
« L’impression 3D est devenue une norme dans notre clinique dans le domaine des traumatismes complexes. Lorsque nous avons des patients souffrant de traumatismes complexes, nous avons recours à l’impression 3D, en particulier lorsqu’il s’agit de patients souffrant de fractures du plancher orbital et que nous souhaitons adapter les implants à l’anatomie de nos patients. Nous utilisons également l’impression 3D comme norme pour nos patients orthognathes qui ont besoin d’une chirurgie corrective de la mâchoire.
La production de guides chirurgicaux pour l’implantologie dentaire ou la chirurgie des tumeurs reste cependant l’une de nos principales applications. Et je pense que nous restons l’une des seules cliniques internationales à pouvoir produire des implants spécifiques au patient pour une utilisation directe sur le patient dans le domaine de la reconstruction crânienne. »
Pour l’expert, des implants parfaitement adaptés au patient pourraient être conçus en AR/VR et produits par impression 3D intra- et extracorporelle.
[Dans une approche d’impression 3D extracorporelle, le travail le plus important a lieu avant l’opération. L’équipe travaille sur un flux de travail numérique où l’implant sera conçu pour le patient.
Dans une approche intracorporelle, une solution robotique est introduite dans la tête ou à l’endroit où il faut opérer et imprimer pour régénérer le défaut. Le Pr. Thieringer explique qu’il est également possible d’ouvrir la peau et d’imprimer directement la pièce en 3D. Même si la recherche sur la bio-impression est toujours en cours, et compte tenu des réglementations strictes en matière de dispositifs médicaux, le processus doit encore être validé avant toute application in-situ].
Une comparaison possible avec les méthodes d’exploitation conventionnelles ?
Jusqu’à présent, et de manière générale, la FA s’est avérée être un outil sûr pour les chirurgiens craniomaxillofaciaux, et peut parfois donner de meilleurs résultats. Selon l’étude « Medical 3D printing with a focus on Point-of-Care in Cranio- and Maxillofacial Surgery« , aucune étude n’a rapporté de moins bons résultats avec l’aide de l’impression 3D. 3,14 % des études ont fait état de résultats comparables aux approches conventionnelles et 96,86 % des études qui ont mentionné les résultats chirurgicaux ont fait état d’un résultat satisfaisant ou même d’un meilleur résultat avec l’impression 3D par rapport aux approches conventionnelles. 93,75 % des études portant sur la durée du traitement ont fait état d’opérations plus courtes grâce aux objets imprimés en 3D.
Si les éléments de mesure ne sont pas les mêmes que ceux utilisés pour comparer l’AM avec les processus de fabrication conventionnels dans un cadre industriel, le Pr. Thieringer attire l’attention sur le fait que, malgré ses progrès, l’AM reste une nouvelle approche en médecine.
« Par exemple, pour stabiliser l’os, un implant sera adapté au cours de l’opération. Cela prend beaucoup de temps et ne sera jamais parfait et précis à 100 %. Ainsi, grâce à la planification chirurgicale virtuelle et à l’impression 3D, nous bénéficions du transfert du temps de planification dans un cadre préopératoire. Et avec la fabrication d’implants parfaitement adaptés au patient, nous pouvons traiter nos patients d’une manière totalement différente ».
Il va sans dire que ce qui fonctionne pour un cas ne fonctionne pas nécessairement pour un autre.
Toutefois, d’un point de vue logistique, un élément de mesure que l’on retrouve à la fois dans les unités industrielles et dans les unités de soins de santé est le « stock ». « En utilisant l’impression 3D pour chaque patient, il n’est pas nécessaire de conserver un stock important – dans ce cas, des implants fabriqués de manière traditionnelle – car chaque implant est produit lorsqu’il est nécessaire.
D’un point de vue plus pratique, au fil des ans, le Pr. Thieringer et son équipe ont réalisé des applications à partir d’un large éventail de technologies : FDM, SLA, SLM, SLS et PolyJet. En tant qu’hôpital universitaire, ils disposent probablement de l’un des plus grands parcs d’imprimantes 3D du marché.
« Chaque technologie a son créneau dans le domaine médical. Cela dépend donc fortement de l’application. Nous avons plus de 30 imprimantes 3D utilisées pour différentes applications. En fait, à un moment donné, j’ai arrêté de les compter. La FDM, par exemple, est utilisée pour des modèles anatomiques rentables. Si vous avez besoin d’un modèle anatomique en peu de temps ou de modèles très basiques, la FDM est le candidat idéal pour la production. Nous utilisons également le procédé FDM pour nos implants en PEEK dans la reconstruction crânienne. Si vous souhaitez ajouter des caractéristiques supplémentaires à votre modèle, comme la couleur ou même les propriétés biomécaniques des tissus durs ou mous, ou si vous avez besoin de modèles transparents, la technologie Polyjet sera certainement le choix idéal. Nous comptons sur le procédé SLM pour les implants de haute performance en titane, qui sont pour l’instant encore fabriqués par nos partenaires de l’Université des sciences appliquées. La technologie SLS est idéale pour les modèles robustes ou les guides chirurgicaux biocompatibles, tandis que la SLA et la DLP s’imposent pour les solutions dentaires », précise le chirurgien.
La courbe d’adoption de la FA
Au milieu de tous ces domaines de soins de santé qui adoptent la FA, la dentisterie numérique reste celle qui ouvre la voie pour notre invité.
En réalité, la courbe d’apprentissage reste un chemin difficile en raison de l’énorme besoin d’expertise interdisciplinaire. « Vous ne pouvez pas commencer comme chirurgien, vous avez besoin d’ingénieurs et de techniciens, mais pas seulement, le flux de travail traditionnel et l’état d’esprit doivent également changer. Si on ajoute à cela les coûts et les aspects réglementaires, on obtient un ensemble d’éléments qui peuvent ralentir l’adoption dans les hôpitaux », explique l’expert.
Même si je ne suis pas surprise d’entendre ces arguments, j’aimerais attirer l’attention des professionnels de la santé sur ces considérations de coût : elles dépendent fortement de plusieurs facteurs qui sont souvent inhérents à chaque hôpital. Ces facteurs peuvent être le personnel, le budget ou même le système de santé de leur pays.
Il est important de garder à l’esprit que vous devez avoir « une compréhension claire des besoins cliniques et de la manière dont la FA peut les résoudre. C’est essentiel, car la FA n’est pas la solution à tout. En outre, il est toujours utile d’investir dans la formation et la collaboration interdisciplinaire lorsque vous envisagez d’intégrer la FA dans votre hôpital. Enfin, il est important de tenir compte de l’aspect réglementaire. Il est essentiel de disposer d’un système de gestion des risques et de s’assurer que les processus sont conformes », déclare le Pr. Thieringer.
En conclusion, l’impression 3D médicale dans le domaine cranio-maxillo-facial, comme le montre l’expérience du professeur Florian Thieringer, n’est pas seulement une approche innovante, mais une force de transformation des procédures chirurgicales. Sa capacité à produire des implants et des guides chirurgicaux spécifiques au patient avec une précision remarquable laisse entrevoir un avenir où l’impression 3D sera intégrée de manière transparente dans les processus cliniques. À mesure que la technologie évolue et que les cadres réglementaires s’adaptent, l’impression 3D médicale jouera sans aucun doute un rôle de plus en plus crucial dans l’amélioration des résultats pour les patients et de l’efficacité opérationnelle des soins de santé. Le parcours de la fabrication additive, d’un concept novateur à une norme dans la pratique clinique, est emblématique de l’évolution plus large vers la médecine personnalisée et la transformation numérique dans les soins de santé. Pour le Pr. Thieringer et son équipe, « l’impression 3D en médecine n’est pas seulement une innovation, c’est l’avenir des soins personnalisés aux patients ».
Ce dossier a été initialement publié dans le numéro de Mars/Avril de 3D ADEPT Mag.