Impression 3D en Médecine
3D Medical Printing / 3D4surgeons
9 mai 2014
Principes généraux
Il s'agit d'utiliser les nouvelles technologies d'impression en 3D, pour créer des objets ex nihilo, après les avoir imaginés et les avoir créés sur l'ordinateur (modélisation 3D ou 3D modeling). Il faut donc des logiciels comme Lightwave 11.6 ou Maya qui permettent de former les différentes parties de l'objet, et ensuite il suffit d'exporter les fichiers .STL vers les imprimantes 3D. Il y a de très nombreux matériaux qui sont utilisables, des plastiques, des métaux, des composites, ou des résines. Les appareils utilisent la technique additive, en déposant progressivement de la matière sur un support, l'objet étant donc créé de bas en haut.
Il faut maîtriser différents paramètres, la spécialité médicale ou chirurgicale, la modélisation 3D, la science des matériaux, les imprimantes 3D et leurs spécificités, l'environnement économique et les évolutions possibles des techniques. Ce n'est donc pas une mince affaire.
Il ne s'agit pas d'une mode ou d'une lubie de quelques geeks, car de grandes sociétés utilisent déjà de telles techniques (dans l'aéronautique ou les agences de communication par exemple). Internet fournit des dizaines de liens intéressants, à explorer. Nous voyons émerger des imprimantes 3D personnelles, mais leurs capacités sont très loin des imprimantes professionnelles actuelles. La démocratisation ne peut qu'améliorer les techniques et faire baisser les prix.
Publications récentes
Adult rat retinal ganglion cells and glia can be printed by piezoelectric inkjet printing
Is 3D Printing Of Surgical Instruments Incision or Retraction?
British project uses 3D printing for prosthetic eyes
L'apport du 3D Printing en ophtalmologie
Les ophtalmologistes étudient les possibilités d'impression 3D pour différents secteurs de l'ophtalmologie (instruments chirurgicaux, implants oculaires et autres éléments).
Les réalisations actuelles en 3D Printing
Ici il a suffit d'importer le fichier STL gratuit trouvé sur des sites internet, pour obtenir une seringue à l'écran, dans le logiciel Lightwave. Grâce au fichier informatique l'objet est créé, couche par couche.
Actuellement on imprime déjà des prothèse oculaires ou prosthetic eyes. L'image ci-dessous vient de l'article cité au dessus. Les prothèses auditives existent aussi, après scan du conduit auditif du patient.
Il est possible depuis plusieurs années d'imprimer en 3D des lunettes adaptées à chacun:
Certaines sociétés d'opticiens les proposent à leurs clients, à des prix eux aussi personnalisés.
Quelques techniques actuelles d'impression 3D
=> Le FDM (Fused Deposition Modeling) ou dépôt d'un filament
Il s'agit de la technique actuelle des imprimantes personnelles de quelques centaines d'euros (pour ce prix, il ne faut pas s'attendre à des miracles de qualité).
Une buse chauffante entraîne l'extrusion d'un filament qui va fondre et permettre le dépôt d'un thermoplastique sur une socle froid ou chaud. Les matériaux utilisés sont très nombreux. Les principaux sont le PLA (Polylactic Acid), écologique car biodégradable, les ABS (Acrylonitrile-butadiene-styrene) qui sont issus du pétrole et peuvent être stérilisables, les polycarbonates (PC), les polyamides (nylon), le PVA (Polyvinyl alcohol), le HIPS (High Impact PolyStyren) et le HDPE (Hight Density PolyEthylen) par exemple.
=> Polyjet / MJM (Multijets Modeling)
L'imprimante dépose une couche de polymère liquide en fines couches qui sont solidifiées immédiatement par un éclairage ultraviolet.
=> Le SLA (Sterelolithography) ou stéréolithographie
Une résine photosensible liquide est solidifiée, couche par couche, par un ou plusieurs lasers qui vont être focalisés sur la zone à traiter. La société Nanoscribe a réalisé des objets de quelques microns !
=>Le DMLS (Direct Metal Laser Sintering), le SLS (Selective Laser Sintering) ou frittage laser
On utilise des poudres de différentes granularité que l'on va chauffer avec un laser, sans les faire fondre. On va alors assister à une agrégation des grains qui peuvent être de différentes tailles. Les métaux utilisables sont variés, allant du titane au cobalt.
L'avenir
L'avenir est aujourd'hui. La puissance des ordinateurs leur permet de réaliser des modélisations performantes, et ensuite d'exporter les fichiers dans différents formats (STL,OBJ, X3D, Collada, VRML2) qui vont permettre de gérer les couleurs ou les différences de matériaux dans un même objet.
Nous allons bientôt apporter de nouvelles idées.
Nous avons réuni un groupe de médecins intéressés par ces nouvelles technologies ("le groupe du couloir") et les idées de tous vont permettre de progresser et d'utiliser ces nouveaux outils. Tous les médecins et chirurgiens intéressés peuvent m'écrire. J'ai déjà de nombreux contacts avec des sociétés européennes et américaines qui travaillent sur ce concept. Je dois prochainement les rencontrer.
Se former
On peut lire avec intérêt "L'impression 3D pour les nuls" sorti le 30 avril 2014.
La première moitié du livre explique les techniques actuelles d'impression, les différences entre les matériaux utilisés et les évolutions possibles de cet environnement technologique. La deuxième moitié présente la fabrication et la mise au point d'une imprimante personnelle.
