Des outils imprimés en 3D pour la chirurgie vétérinaire
Thunder, un patient vétérinaire orthopédique de la MSU, pendant une visite de contrôle.
Au Collège de médecine vétérinaire de l'Université de l'État du Michigan, des patients de toutes formes, tailles et espèces sont pris en charge. Pour la Dre Danielle Marturello, DVM, MS, DACVS et professeur adjoint de chirurgie orthopédique des petits animaux, cela signifie que chaque jour est différent. Un jour, elle est à la clinique, où elle s'occupe de chiens et de chats souffrant de fractures osseuses, de déformations du squelette ou de déchirures ligamentaires. Le lendemain, elle est dans la salle d'opération, aidant à soigner ces patients et à leur trouver des traitements.
Des patients et des défis variés
En orthopédie vétérinaire, les médecins doivent mémoriser la composition et la structure de plusieurs systèmes squelettiques. Pour aider son équipe à visualiser, planifier et exécuter des opérations chirurgicales complexes, la Dre Marturello crée des modèles 3D détaillés et des guides chirurgicaux à partir de données d'imagerie grâce à un parc d'imprimantes stéréolithographiques (SLA) Formlabs. Les imprimantes sont compatibles avec une multitude de matériaux et permettent de créer des supports pédagogiques pour les étudiants, les internes et les résidents en médecine vétérinaire afin d'améliorer les résultats chirurgicaux et l'expérience éducative offerte par la MSU.
Résoudre les cas complexes grâce à une imagerie de haute qualité
Tout comme en médecine humaine, l'orthopédie vétérinaire repose largement sur une imagerie de qualité. Lorsqu'elle reçoit un patient, la Dre Marturello réalise toujours au moins une radiographie. Puis, selon la complexité du cas et la nécessité ou non d'un modèle 3D, elle peut éventuellement demander un scan supplémentaire. Contrairement aux humains, les animaux ne sont pas en mesure de nous renseigner sur le niveau ou l'emplacement de la douleur, de sorte que l'imagerie et le modélisme haute résolution sont essentiels pour le diagnostic et le traitement, au même titre qu'un examen physique approfondi.
« L'imagerie est primordiale dans notre travail. Quand nous devons planifier une opération, ou quand nous avons terminé l'opération et que nous devons voir si un implant est au bon endroit, l'imagerie joue un rôle absolument crucial », déclare la Dre Marturello.
Scooby, un patient traité pour une déformation angulaire.
L'articulation touchée de Scooby, montrée dans PreForm avant d'être imprimée.
Ces images et modèles sont utilisés pour examiner plusieurs pathologies différentes, telles que des fractures causées par des accidents de voiture, ou des déformations de croissance où deux os ont grandi de manière incorrecte et entravent l'amplitude des mouvements ou le fonctionnement normal des membres. L'équipe de la Dre Marturello imprime des modèles d'os en White Resin sur les imprimantes Form 3 ou Form 3L pour étudier la pathologie et préparer l'opération.
« Nous devons nous assurer que tout est prêt à l'avance, et que ce que nous avons prévu va marcher. Nous pouvons également utiliser le modèle d'os pour pré-contourner nos implants, le stériliser, puis utiliser l'implant pré-contourné pendant l'opération, ce qui fait gagner du temps au patient sous anesthésie », explique la Dre Maturello.
Dans un cas particulièrement compliqué, un chien a été amené avec un tibia brisé très près du genou. La rupture étant très proche de l'articulation, il était difficile de voir toute l'étendue des dégâts sur une radiographie. La Dre Marturello a imprimé le tibia fracturé en utilisant White Resin sur la Form 3 et a stérilisé les modèles pour les amener dans un environnement opératoire.
La Dre Marturello nous a déclaré : « Nous avons tourné l'os pendant l'opération pour pouvoir observer la fracture sous tous les angles. C'est important, car nous n'en voyons qu'un côté avec notre approche chirurgicale. Vu l'angle de la fracture, le fait d'avoir cet os imprimé a été très utile et, même si c'était un cas très compliqué, le chien s'en est très bien sorti. Cela permet vraiment de donner des soins de qualité supérieure. »
Dans un autre cas, la fracture d'un chien n'avait pas guéri correctement, résultant en une fracture non consolidée qui empêchait le chien de marcher correctement. Comme elle était très proche d'une articulation, la Dre Marturello a dû utiliser un implant appelé fixateur externe, mais en raison de l'emplacement de la fracture, les broches habituellement utilisées pour fixer l'implant à l'os ne convenaient pas. La solution consistait à inclure un composant en forme d'anneau, et la Dre Marturello s'est d'abord exercée sur un os imprimé en plaçant la construction hybride sur le modèle avant que le chien n'arrive.
Le fixateur externe hybride utilisé pour planifier l'opération de la fracture non consolidée.
« Une fois le fixateur placé sur l'os imprimé, tout est allé plus vite. J'ai pu m'entraîner avec ce fixateur puis reproduire ce que j'avais fait sur le modèle pendant l'opération, ce qui l'a grandement facilitée », explique la Dre Maturello.
Contribuer à rassurer les propriétaires d'animaux inquiets
En médecine humaine, des modèles imprimés en 3D servent souvent à renseigner les patients sur leur pathologie ou leur procédure spécifique, afin d'améliorer leur compréhension et de réduire leur anxiété avant une opération compliquée. L'équipe de la Dre Marturello ne peut pas expliquer à ses patients ce qui va se passer, mais les modèles imprimés en 3D sont très utiles pour montrer la situation aux propriétaires d'animaux.
« Pour une opération de déformation angulaire, nous avons pris une scie, l'avons apportée dans la pièce et avons simplement réalisé l'opération sur le modèle imprimé. Cela nous a permis de gagner la confiance du propriétaire et de mieux l'informer sur l'opération, ce qui a abouti à son consentement pour la procédure. »
Cet aspect éducatif s'applique également aux résidents et aux étudiants en médecine vétérinaire qui assistent les médecins et observent les opérations chirurgicales. La Dre Marturello modélise des os et des interventions chirurgicales pour ses étudiants, ses internes et ses résidents afin de leur permettre de s'exercer et d'acquérir des compétences techniques.
« Les modèles sont chers et s'usent, et il est difficile d'obtenir des corps réels, mais une image 3D d'un cas complexe ou compliqué dure toujours. Ainsi, lorsqu'un modèle imprimé est utilisé pour s'entraîner, il nous suffit d'en imprimer un autre et de l'avoir à disposition dès que nous en avons besoin. »
Étant l'une des rares personnes de l'école vétérinaire à utiliser l'impression 3D, la Dre Marturello est également sollicitée par d'autres départements lorsqu'une pathologie particulière présente un défi en matière d'imagerie ou de traitement. À l'aide de ses imprimantes Form 3, Form 3B et Form 3L, elle peut imprimer des modèles de tumeurs et d'organes en Clear Resin ou en White Resin pour aider d'autres chirurgiens à trouver la meilleure façon de traiter la pathologie.
« Nous aimons pouvoir compter sur nos machines : je n'ai jamais eu d'impression défectueuse. Les imprimantes SLA produisent des modèles plus beaux que les imprimantes FDM, ce qui est particulièrement intéressant lorsque nous les utilisons pour parler aux propriétaires d'animaux, car nous voulons que les modèles soient beaux. Nous avons commencé avec la Form 2, et nous utilisons maintenant la Form 3, la Form 3B et la Form 3L. Nous sommes très satisfaits de leur précision. »
La Dre Maturello avec Otis, quatre semaines après son opération réussie.
Guide de l’impression 3D dans l’enseignement
Dans ce guide, nous aborderons les avantages de l’impression 3D dans l’enseignement, de l’amélioration de la collaboration entre les élèves et de la créativité jusqu’au développement de la main-d’œuvre.
