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L'impression 3D dans la formation des résidents

Des recherches menées par le département de neurochirurgie de l'université Vanderbilt ont montré qu'en utilisant des modèles de colonne vertébrale imprimés en 3D, leurs résidents ont pu s'entraîner sur un simulateur et améliorer de plus de 60 % le position,

Maintenant que de plus en plus de cours se donnent en ligne et que les modèles de simulation sur mesure imprimés en 3D à partir de scans CT/MR sont devenus de moins en moins chers à fabriquer, un nombre croissant de programmes de résidence ont décidé d'imprimer leurs propres modèles pour améliorer la formation de leurs stagiaires en ligne et en présentiel. Moderne et fiable, l'impression 3D en interne aide les universités à former la prochaine génération de chirurgiens.

Dans cet article, nous verrons comment l'impression 3D est utilisée pour améliorer la formation des résidents en chirurgie.

La formation des médecins résidents

Avant, la formation des médecins était un procédé extrêmement long. Une fois le programme en salle de cours terminé, l'étudiant entrait en résidence. Le terme « résident » donne déjà une idée de ce qui leur était demandé. Souvent, les médecins étaient tellement absorbés par les soins aux patients malades qu'ils vivaient essentiellement dans l'hôpital. Cette méthode traditionnelle d'apprentissage exigeait souvent des stagiaires qu'ils consacrent à leur formation médicale près de 100 heures par semaine pendant trois à sept ans, et ce souvent au détriment de leur bien-être et de leur vie personnelle. Tout a changé en 1984, quand deux résidents en médecine surmenés ont commis une erreur, entraînant la mort accidentelle d'un étudiant. Cet accident a finalement contribué à réduire le nombre total d'heures de service auxquelles les résidents étaient astreints chaque semaine.

Restriction des heures de service : faire plus avec moins

Bien que la restriction des heures de service soit partie d'une bonne idée, à savoir réduire la fatigue des médecins et leur garantir un repos adéquat, il s'en est suivi une diminution significative du temps total que les résidents en médecine et en chirurgie passaient à l'hôpital pour apprendre à opérer et à prendre soin des patients. Avec cette réduction du nombre d'heures de formation, les programmes de résidence ont été contraints d'adopter des méthodes plus efficaces pour former les futurs chirurgiens américains. Aujourd'hui, les résidents n'ont pas de temps à perdre : les heures qu'ils passent à l'hôpital doivent être utilisées à bon escient, car ils ne disposent pas du même temps que leurs prédécesseurs pour devenir des chirurgiens compétents.

L'impression 3D pour améliorer la formation des résidents en chirurgie

Les programmes de résidence en chirurgie ont cherché des solution pour améliorer la formation de leurs résidents. Si certains programmes ont ajouté des cours magistraux et d'autres des simulations en réalité virtuelle, de nombreux programmes ont choisi de recourir davantage à des outils pratiques. La chirurgie est par nature une spécialité « pratique » : les chirurgiens diagnostiquent un problème chez leurs patients en interprétant les symptômes ou les résultats d'imagerie, puis emmènent le patient au bloc opératoire pour le traiter. En raison de cet aspect « pratique », l'impression 3D a été intégrée par plusieurs programmes de résidence en chirurgie pour améliorer la formation de leurs résidents.

A wide variety of patient-specific models.

Modèles spécifiques aux patients imprimés en 3D pour la formation des résidents en chirurgie

Comme on peut s'y attendre, une opération du cerveau peut s'avérer compliquée. La chirurgie de la base du crâne peut être encore plus complexe, car c'est là que se trouvent bon nombre des structures les plus importantes de la tête, comme par exemple les vaisseaux sanguins qui irriguent le cerveau et les nerfs. Lorsque des tumeurs apparaissent dans cette région, elles peuvent envelopper les vaisseaux sanguins et les nerfs ou les déformer. Les neurochirurgiens de plusieurs institutions, dont Stanford, l'Université de Pittsburgh et Johns Hopkins, ont cherché à rendre les opérations de la base du crâne plus sûres en utilisant l'impression 3D1. Une étude récente publiée par ce groupe traite de l'utilisation de l'impression 3D pour planifier quatre opérations différentes et fait remarquer que le coût des matières premières allait de 3 à 41 dollars par opération. Les auteurs ont conclu que, d'après leur expérience, les modèles sur mesure imprimés en 3D étaient utiles non seulement pour la planification chirurgicale, mais aussi pendant l'opération, car ils permettent de mieux visualiser l'anatomie pendant la résection de la tumeur. Ils ont également noté que « les modèles sur mesure imprimés en 3D peuvent être utilisés pour mieux appréhender la procédure opératoire prévue et les repères anatomiques rencontrés »1.

3D printed parts can be dyed and painted to further enhance medical education.

Outre les résections neurochirurgicales, les médecins ont également pu constater l'utilité de l'impression 3D pour illustrer des concepts lorsqu'ils donnent cours aux étudiants en médecine. L'utilisation d'outils pédagogiques imprimés en 3D peut commencer dès la faculté de médecine ; en effet, il a été clairement prouvé qu'ils améliorent l'apprentissage des étudiants. Prenons un exemple : la fente labiale ou palatine est une anomalie congénitale qui peut être difficile à visualiser pour les étudiants en médecine. Un groupe de chercheurs a testé l'efficacité des modèles imprimés en 3D dans la formation des étudiants en médecine en enseignant à un groupe avec des modèles, et à une autre sans. Ils leur ont ensuite fait passer le même test pour évaluer ce qu'ils avaient appris2. Les médecins ont constaté que parmi les 67 étudiants ayant participé à l'étude, 30 % (p = 0,038) ont obtenu de meilleurs résultats grâce à l'utilisation de modèles imprimés en 3D pendant le cours.

L'impression 3D pour la préparation des résidents et la planification préopératoire

L'utilisation la plus intéressante de l'impression 3D dans l'enseignement médical est sans doute la création de modèles spécifiques aux patients, aussi appelés simulateurs, pour se préparer à une opération. Des recherches menées par le département de neurochirurgie de l'université Vanderbilt ont montré qu'en utilisant des modèles de colonne vertébrale imprimés en 3D, leurs résidents ont pu s'entraîner sur un simulateur et améliorer de plus de 60 % le positionnement de leur instrumentation rachidienne3. Les chercheurs ont d'abord demandé aux résidents de s'exercer à placer l'instrumentation. Ils leur ont ensuite donné de brèves instructions sur les techniques de placement appropriées, avant de leur demander de recommencer la même tâche. Ils ont constaté que les simulateurs imprimés en 3D étaient rentables, les matériaux nécessaires à l'impression de chaque simulateur coûtant entre 5 et 12 dollars.

Un groupe de chirurgiens endovasculaires brésiliens s'est intéressé aux avantages qu'il y a à s'entraîner à une opération d'anévrisme aortique sur un simulateur imprimé en 3D avant de réaliser la procédure réelle4. Ils ont créé deux groupes : le premier s'est exercé sur des simulateurs imprimés en 3D, et le second a effectué la procédure normalement. Les membres du groupe ayant utilisé les simulateurs se sont non seulement sentis plus confiants pendant l'intervention, mais ont également pu réduire de près de 30 % la durée totale de l'opération, ainsi que la quantité de rayons X et de colorant de contraste utilisée. Cette application réelle de l'impression 3D dans l'enseignement de la chirurgie a ainsi permis d'améliorer la confiance des stagiaires, mais aussi de diminuer la durée totale de la procédure et l'utilisation de rayons X et de produits de contraste, qui sont des facteurs directement liés à la sécurité du patient.

A 3D printed pancreas model c/o Drs. Decker and Ford, USF Health

Conclusion et références

La formation de chirurgiens compétents et capables est primordiale pour garantir que des soins médicaux de qualité puissent être dispensés aux États-Unis et dans le monde entier. Avant, les médecins et les chirurgiens acquéraient leurs compétences en restant à l'hôpital pratiquement 24 heures sur 24. C'est ainsi qu'il pouvaient apprendre à opérer et à traiter leurs patients en toute sécurité sous la supervision de leurs mentors.

Aujourd'hui, les méthodes d'enseignement ont changé, et la diminution des heures de service limite le temps que les résidents peuvent passer à l'hôpital. Compte tenu de cette réduction d'heures au contact des patients, d'autres méthodes ayant recours à l'impression 3D, telles que des simulateurs chirurgicaux ou des modèles spécifiques aux patients, sont utilisées par les instituts de chirurgie dans le but de compléter la formation pratique des résidents. La mise en œuvre de ces méthodes a été accueillie avec enthousiasme et a eu un impact significatif et mesurable sur l'apprentissage des résidents. À l'heure où les salles de classe virtuelles deviennent la nouvelle norme, des modèles de simulation abordables permettent aux étudiants et aux stagiaires de se former chez eux.

 

Références

  1. Panesar SS, Magnetta M, Mukherjee D, et al. Patient-specific 3-dimensionally printed models for neurosurgical planning and education. Neurosurg Focus. 2019;47(6):E12.
  2. AlAli AB, Griffin MF, Calonge WM, Butler PE. Evaluating the Use of Cleft Lip and Palate 3D-Printed Models as a Teaching Aid. J Surg Educ. 2018;75(1):200-208.
  3. Bow H, Zuckerman SL, Griffith B, et al. A 3D-Printed Simulator and Teaching Module for Placing S2-Alar-Iliac Screws. Oper Neurosurg. 2019;18(3):339-346.
  4. Torres IO, De Luccia N. A simulator for training in endovascular aneurysm repair : The use of three dimensional printers. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2017;54(2):247-253.