Les fonctions de conception de Visi pour une prothèse crânienne unique

Afin de concevoir une prothèse crânienne en impression 3D, une équipe médicale mexicaine a fait appel à la solution Visi CFAO dans le cadre d’une opération chirurgicale particulièrement délicate. Après avoir reçu une balle dans la tête, le patient – qui a bénéficié de l’implantation d’une prothèse révolutionnaire composée de titane – a pu reprendre une vie normale.

Des médecins et des ingénieurs de l’État de Querétaro au Mexique ont utilisé Visi CFAO pour la conception d’une prothèse crânienne en titane imprimée en 3D destinée à un patient atteint d’une balle dans la tête. La blessure avait détruit la partie gauche de son crâne et, après un an de rééducation, il a été sélectionné pour recevoir une prothèse révolutionnaire, créée en utilisant la « fabrication additive en titane », qui est une méthode innovante, habituellement utilisée pour les composants dans l’aérospatial. « Nous avons travaillé en étroite collaboration avec l’équipe médicale pour perfectionner le design, précise Elĺas Hernández, designer. Les trous et les structures de fixation sont présents dans un but bien précis. Il était primordial que le design interagisse de façon naturelle avec le corps, permettant ainsi la fusion des os et de l’écoulement fluide dans la boîte crânienne ».

Pour l’implant crânien, des particules de poudre de titane chirurgicale ont été utilisées, agglomérées au niveau moléculaire par un laser de forte intensité, générant ainsi une structure compacte, robuste et biocompatible. L’impression 3D a été réalisée sur une machine EOSINT M280 DMLS (Direct Metal Laser Sintering : Frittage laser direct de métal), d’une valeur d’environ 1,5 millions de dollars. Capable d’imprimer directement à partir des données CAO, la machine est équipée d’un laser de 200 ou 400 W qui fait fondre la fine poudre de métal et construit le produit couche après couche. Cette méthode permet d’obtenir des géométries extrêmement complexes, impossibles à réaliser selon les méthodes traditionnelles.

Le fruit d’un travail d’équipe

La prothèse a été conçue gratuitement, avec la suite logicielle CFAO VISI de Vero Software, par les designers et les ingénieurs de Visi Series México, le distributeur Vero au Mexique. L’équipe était constituée de Raúl Moreno, Salvador Enriquez et Elĺas Hernández. Visi Series México a travaillé avec la fondation Advanced Human Bioengineering Foundation for Latin America (fondation BHA) pour rendre cette avancée technologique possible. L’équipe médicale a fourni le fichier STL de la tête entière, généré via un scanner CT/MRI. Ce fichier a permis d’effectuer une impression 3D du prototype en plastique afin d’analyser la forme du trou. Avec l’aide des médecins, le prototype a été retravaillé pour créer un trou uniforme sans fragments.

Une fois l’équipe satisfaite de la topologie du crâne, le prototype a été scanné et importé dans l’application Visi CAO. Un réseau de courbes a ensuite été défini à partir du bon côté du crâne, puis copié par miroir sur le côté gauche afin de couvrir l’ouverture. Un modèle surfacique de la prothèse a été créé et les médecins ont de nouveau été consultés pour déterminer la structure de fixation idéale ainsi que les emplacements des vis pour assurer la conformité du modèle avec l’anatomie complexe du crâne. À cette étape, la prothèse en plastique a été imprimée pour l’assemblage avec le prototype de tête afin de contrôler l’alignement et le montage. Une fois le design finalisé, la prothèse a été envoyée aux États- Unis pour l’impression sur la machine EOSINT M280 DMLS. Les 8 000 $ de coûts de l’impression ont été à la charge d’une société privée de Querétero, avec le soutien de la fondation BHA. Le

docteur Gilberto Lopez, directeur du projet, un spécialiste de la rééducation orale et cranio-faciale, a travaillé avec des experts en neurochirurgie et en chirurgie maxillo-faciale pour le design de l’implant. Il a ensuite préparé la prothèse chirurgicale en titane.

Interaction naturelle entre le design et le corps humain

À propos du design de la prothèse, Elĺas Hernández commente : « nous avons travaillé en étroite collaboration avec l’équipe médicale pour perfectionner le design. Les trous et les structures de fixation sont présents dans un but bien précis. Il était primordial que le design interagisse de façon naturelle avec le corps, rendant possible la fusion des os et de l’écoulement fluide dans la boîte crânienne.

La prothèse, étant en métal, va permettre une faible dissipation de chaleur autour du cerveau ». D’une durée de quatre heures, l’acte chirurgical a été effectué, lui aussi gratuitement, dans un hôpital public dans la ville de San Luis Potosi au Mexique, par une équipe de spécialistes de la neurochirurgie, de la chirurgie maxillo-faciale et de la rééducation orale.

Raúl Moreno, directeur général de Visi Series México, ajoute : « un certain nombre de pays, comme l’Angleterre, la Chine, l’Espagne et les États-Unis, ont commencé à utiliser cette technologie pour les patients atteints de difformités congénitales ou acquises ». Et de poursuivre : « ce procédé permet de concevoir et de fabriquer des prothèses personnalisées de manière rapide et sécurisée. Celles-ci sont à la fois fonctionnelles et esthétiques. Elles améliorent considérablement la qualité de vie des patients. Le Mexique figure maintenant parmi les pionniers de la réalisation de prothèses personnalisées en titane. Le fait que des techniciens et des physiciens fassent preuve de leur générosité pour faire avancer notre société représente une grande source de fierté ».

N° 88 Avril 2017