Tour d'horizon de la littérature sur l'impression 3D médicale : enseignement et formation

Cet article passe en revue sept études de recherche médicale qui analysent l'impact de l'impression 3D sur le secteur de la santé. Nous mettons l'accent sur les rapports de recherche qui se concentrent sur l'effet de l'impression 3D dans la formation et l'enseignement médical.

Nous maintenons une base de données de centaines de publications évaluées par des pairs et liées aux technologies de Formlabs. Pour consulter tous les rapports de notre base de données classés par spécialité clinique et par application, veuillez remplir le formulaire ci-dessous. Ou apprenez-en plus sur Formlabs Medical.

Contexte : selon l'étude, « l'apprentissage sous surveillance est aujourd'hui la norme, avec une proximité croissante des interventions. Toutefois, un enseignement basé sur la simulation peut raccourcir la courbe d'apprentissage et éviter d'exposer les patients à des risques inutiles. Des tentatives de simulation de la reconstruction endovasculaire de l'aorte ont été effectuées dès 1998 en utilisant des modèles en caoutchouc de silicone. Ces dernières années, des efforts ont été faits pour créer des simulations informatisées. Cependant, de telles simulations nécessitent un équipement coûteux, vulnérable aux défaillances techniques et nécessitant un étalonnage et une maintenance réguliers. »

Résultats de la recherche : L'enseignement spécifique au patient a permis de réduire la durée de la fluoroscopie de 30 %, la durée totale du traitement de 29% et le volume de contraste utilisé de 25 %. Selon les étudiants en médecine, ce type d'enseignement était utile, réaliste et augmentait leur confiance en eux. L'imprimante 3D Form 1+ (avec Flexible Resin) et une imprimante d'un autre fabricant avec un matériau en silicone ont offert les meilleures performances en termes de qualité et de coût du simulateur.

Remarque : depuis la fin de cette étude, Formlabs a publié les matériaux Flexible 80A Resin et Elastic 50A Resin, qui offrent des améliorations considérables par rapport au Flexible Resin original.

Selon le rapport, « les imprimantes 3D Form1+ (avec Flexible Resin) [...] ont donné les meilleurs résultats en termes de qualité de l'anévrisme (transparence, résistance et navigabilité) et de coût. »

Citation: I.O. Torres, N. De Luccia, Discipline of Vascular and Endovascular Surgery,
Department of Surgery, São Paulo University Medical School, São Paulo, Brazil (2017). Un simulateur pour l'enseignement de la reconstruction endovasculaire de l'aorte : utilisation d'imprimantes 3D

Contexte : L'objectif de l'étude était « d'examiner le rôle potentiel des modèles anatomiques physiques et numériques imprimés en 3D dans la planification préopératoire, la pratique et l'enseignement des interventions endovasculaires sur les artères des membres inférieurs ».

Résultats de la recherche : Selon le rapport, « les mesures obtenues manuellement à partir de modèles 3D et les images de segmentation obtenues à partir du logiciel étaient similaires (p > 0,05). Les deux étaient plus petits que la taille réelle des ballons utilisés (p < 0,001). La sévérité de la sténose était similaire pour les méthodes manuelle et logicielle, et les deux étaient significativement inférieures aux mesures angiographiques quantitatives rapportées (p < 0,001). La préférence latérale pour l'accès vasculaire a été modifiée chez cinq patients (31,2 %) lorsque le modèle a été simulé par une pratique non stérile sur des modèles physiques imprimés en 3D. Le choix du fil et du cathéter différait chez huit patients lorsqu'ils s'exerçaient sur des modèles.

La planification et la pratique d'interventions sur les artères des membres inférieurs à l'aide de modèles 3D peuvent réduire les variables liées à la personne, éviter les interventions inutiles, réduire les lésions endothéliales et augmenter le taux de réussite de l'intervention. Les modèles imprimés en 3D peuvent être utilisés à des fins de formation des professionnels de la santé. »

Citation: Göçer, H., Durukan, A. B., Tunç, O., Naser, E., Gürbüz, H. A., & Ertuğrul, E. (2021). Evaluation of 3D printing in planning, practicing, and training for endovascular lower extremity arterial interventions. Turk gogus kalp damar cerrahisi dergisi, 29(1), 20–26. https://doi.org/10.5606/tgkdc.dergisi.2021.20478

Contexte : selon le rapport, le but de l'étude était de « déterminer la pertinence et l'efficacité de l'utilisation de modèles imprimés en trois dimensions (3D) dans les cours de pathologie ». Des étudiants en médecine de première année sans formation préalable sur les tumeurs osseuses ont été divisés en deux groupes : un groupe témoin avec des images en 2D et un groupe expérimental avec des modèles en 3D ».

Résultats de la recherche : Selon le rapport, « les données montrent que, bien que les deux groupes aient connu une amélioration de leurs performances et de leur confiance en eux après la formation, le groupe travaillant sur des modèles 3D a eu une expérience plus bénéfique que le groupe travaillant sur des illustrations 2D. L'étude démontre que les modèles imprimés en 3D peuvent être intégrés dans l'enseignement de la pathologie et avoir un impact positif sur les résultats d'apprentissage ».

Citation: Youman, S., Dang, E., Jones, M. et al. he Use of 3D Printers in Medical Education with a Focus on Bone Pathology. Med.Sci.Educ. 31, 581–588 (2021). https://doi.org/10.1007/s40670-021-01222-0

Contexte : L'objectif de cette étude était de déterminer si les imprimantes 3D grand public, ou les imprimantes 3D de bureau, étaient adaptées à l'apprentissage de la mastoïdectomie et à la détermination du niveau d'expérience en matière de mastoïdectomie. Les imprimantes 3D professionnelles s'accompagnaient généralement d'un investissement initial considérable, souvent supérieur à 100 000 $.

Selon ce rapport, « les modèles actuels de la littérature sur la mastoïdectomie sont soumis à des contraintes de coût ou d'opérabilité. L'objectif de l'étude était, premièrement, d'examiner l'utilisabilité d'un modèle peu coûteux dans le cadre de la mastoïdectomie et, deuxièmement, d'évaluer si le modèle pouvait servir d'outil d'évaluation pour déterminer le niveau d'expérience du chirurgien qui effectue la mastoïdectomie. »

Pour ce faire, l'équipe de recherche a utilisé un scanner d'un patient de sept ans et a créé des modèles 3D qui ne coûtaient que 10 $ chacun. Comme l'indique le rapport, « la mastoïdectomie selon l'approche de l'évidement facial a été réalisée sur les modèles par quatre résidents de deuxième année de troisième cycle, quatre résidents de cinquième année de troisième cycle et quatre chirurgiens traitants, qui ont ensuite rempli une évaluation. Les modèles percés ont été collectés et évalués en aveugle par six otolaryngologues traitants ».

Résultats de la recherche : Selon le rapport, « tant les internes que les médecins traitants ont trouvé le modèle utile à des fins d'exercice (note moyenne de 4,7 sur 5, dispersion 4-5) et de préparation des cas (note moyenne de 4,3, dispersion 3-5). L'évaluation des modèles percés a révélé des différences significatives entre les résultats des internes de différentes années de formation et des chirurgiens traitants (P = 0,012), avec une concordance inter-juges moyenne à excellente (ICC = 0,882) ».

Citation: Freiser ME, Ghodadra A, McCall AA, Shaffer AD, Magnetta M, Jabbour N. Operable, Low-Cost, High-Resolution, Patient-Specific 3D Printed Temporal Bones for Surgical Simulation and Evaluation. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 2021;130(9):1044-1051. doi:10.1177/0003489421993733

Contexte : selon la définition de radiology.ca, la neuroradiologie est une sous-discipline de la radiologie qui peut être utilisée pour diagnostiquer et traiter les conditions du cerveau, de la colonne vertébrale, de la tête et du cou. Pour soutenir la formation en neuroradiologie, cette étude rapporte que « la neuroradiologie est une sous-discipline complexe de la radiologie qui nécessite une formation supplémentaire au-delà de la spécialisation en radiologie. Dans ce rapport, nous examinons la valeur clinique de l'impression et de la modélisation 3D spécifiquement pour promouvoir la formation en neuroradiologie pour les internes en radiologie et les médecins en formation continue ».

Résultats de la recherche : « Des modèles imprimés en 3D de l'os sphénoïde, du cervelet, de la base du crâne, de l'appareil vestibulaire et des osselets, de la mandibule, du cercle artériel cérébral, d'un anévrisme de la carotide et de la colonne vertébrale lombaire, imprimés à partir d'une combinaison de résines transparentes, blanches et élastiques, ont servi d'illustrations et de preuves de concept. Sur la base de cette expérience basée sur un seul établissement, l'impression 3D de structures neuroanatomiques apparaît comme une solution viable qui peut contribuer à améliorer la formation des internes et la sécurité des patients. Les mêmes étapes et principes peuvent être appliqués à d'autres sous-disciplines de la radiologie. L'intelligence artificielle a également le potentiel de faire évoluer le processus d'impression 3D. »

Remarque : depuis la publication du rapport, Formlabs a élargi la famille de matériaux des résines BioMed en ajoutant les matériaux BioMed Black Resin et BioMed White Resin.

Citation: Fed Pract. 2021 June;38(6):256-260 | 10.12788/fp.0134, et al. “Role of 3D Printing and Modeling to Aid in Neuroradiology Education for Medical Trainees.” Federal Practitioner, 15 June 2021, https://www.mdedge.com/fedprac/article/241308/neurology/role-3d-printing-and-modeling-aid-neuroradiology-education-medical.

Contexte : L'évolution du traitement des anévrismes endovasculaires entraîne un besoin constant de possibilités appropriées de formation neurointerventionnelle. Étant donné que l'impression 3D d'environnements pour ces formations pourrait offrir une solution économique et rapide, le présent rapport examine la valeur ajoutée de cette méthode de création d'environnement.

Selon le rapport, « un large portefeuille de 30 modèles d'anévrisme spécifiques aux patients, dérivés de différents scénarios de traitement (p. ex. coiling, dérivation du flux, interruption du flux), a été fabriqué à l'aide de la fabrication additive. Les modèles ont été intégrés dans un simulateur neurointerventionnel personnalisable, avec des segments de vaisseaux intracrâniens et cervicaux interchangeables et des caractéristiques de la circulation physiologique ('HANNES' ; Hamburg ANatomic Neurointerventional Endovascular Simulator). Plusieurs cours de formation ont été organisés et un retour d'information a été recueilli à l'aide de questionnaires ».

Résultats de la recherche : Selon le rapport, l'environnement de formation imprimé en 3D a reçu des évaluations élevées. Il est indiqué que « les modèles pouvaient être facilement échangés pendant la formation grâce à des connexions standardisées, afin de passer à un autre scénario de traitement ou de revenir d'un état « traité » à un état « non traité ». Au total, 23 participants ont évalué les formations pratiques à l'aide d'une échelle allant de 1 (fortement d'accord) à 5 (pas du tout d'accord). La plupart des participants ont estimé que HANNES était « très bien adapté à la formation à l'embolisation d'anévrismes avec des bobines » (1,78 ± 0,79). HANNES offre une polyvalence et une flexibilité remarquables pour la formation pratique au cas par cas des traitements d'anévrisme intracrânien et offre des conditions de formation équivalentes pour chaque situation. En outre, il peut réduire la nécessité de l'expérimentation animale. »

Citations: Nawka MT, Spallek J, Kuhl J, et al Evaluation of a modular in vitro neurovascular procedure simulation for intracranial aneurysm embolization Journal of NeuroInterventional Surgery 2020;12:214-219.