L’UBO Open Factory participe à un projet avec le CHRU de Brest pour un traitement endovasculaire personnalisé des anévrismes cérébraux
L’UBO Open Factory est un laboratoire ouvert d’innovation multidisciplinaire, service général de l’Université de Bretagne Occidentale. C’est un espace de 300m2, inspiré du modèle des « fablabs ». Ouvert à tous les étudiants de l’UBO, personnels et extérieurs, il est équipé d’outils traditionnels et de machines à commandes numériques (imprimantes 3D, découpe laser par exemple) pour le prototypage rapide.
Accompagnés par une équipe de 12 « Fab Managers », ils mélangent sciences, technologies, créativité, sciences humaines et gestion de projets pour développer des solutions concrètes et innovantes, le tout en partenariat avec des acteurs du milieu socio-économique (associations, entreprises, collectivités).
Inventer, tester, prototyper… c’est le lieu idéal pour acquérir des compétences complémentaires telles que la culture entrepreneuriale & scientifique, la créativité, le savoir-être et l’innovation, et pourquoi pas, y développer son projet d’entreprise.
L’UBO Open Factory dispose d’imprimantes 3D FDM ainsi que de machines Formlabs, dont cinq Form 3B achetées grâce à un financement de la région Bretagne pour développer des accessoires médicaux afin de pallier la pénurie durant la crise Covid-19.
« Nous avons choisi ces deux technologies de machines car elles sont très largement utilisées dans les fablabs. C’est plus efficace en termes de déploiement : un produit que nous avons réalisé pourra être fabriqué potentiellement à des centaines de milliers d’exemplaires » explique Yves Quéré, directeur de l’UBO Open Factory. « Quant aux imprimantes Formlabs, elles nous permettent de produire des produits plus techniques, nécessitant davantage de précision, que nous ne pourrions pas obtenir avec les autres technologies ».
Problème posé
L’anévrisme cérébral est une déformation des parois des vaisseaux sanguins du cerveau. Cette déformation prend le plus souvent la forme d'une poche reliée au reste du vaisseau par une zone plus étroite. Une fois formé, l’anévrisme grossit lentement, en fragilisant davantage le vaisseau sanguin, jusqu’à atteindre le point de rupture, provoquant une hémorragie intracrânienne dont l’issue peut être fatale. La rupture d’anévrisme constitue une urgence médicale.
Cette pathologie, qui peut rester asymptomatique pendant de très longues périodes, est le plus souvent détectée de façon fortuite, lors d'un examen radiologique réalisé pour d'autres raisons. Il est alors vital de disposer des informations géométriques (angioarchitecture) les plus précises possibles pour décider de la meilleure stratégie endovasculaire à adopter et, le cas échéant, préparer l’intervention chirurgicale.
Le Centre hospitalier régional universitaire (CHRU) de Brest est amené à traiter plusieurs centaines de cas d’anévrisme cérébral par an. Son équipe de neuroradiologie interventionnelle cherchait donc, dans le cadre d’un protocole de recherche, à optimiser ses procédures et, notamment, sa démarche préopératoire : aide aux choix des divers dispositifs médicaux de traitement, mise en pratique en conditions similaires au réel, anticipation des difficultés et événements indésirables. L’objectif était de disposer d’un outil de simulation capable d’imprimer un modèle 3D à partir des images propres au patient, acquises lors de la phase diagnostic (IRM, angiographie…). Ce modèle devait être à la fois fidèle à l’original, en termes de dimensions et de précision. Il devait également être réalisé dans un matériau dont les caractéristiques soient les plus proches possibles de celles de vaisseaux sanguins, afin de reproduire les sensations ressenties au cours de l’opération par l’équipe médicale. Enfin, ce matériau devait permettre l’acquisition d’imagerie médicale afin de pouvoir comparer sa cohérence avec le cas étudié.
Pour ce faire, l’équipe de NRI (Neuroradiologie Interventionnelle) du Pr Gentric du CHRU de Brest s’est rapprochée de l’UBO Open Factory pour lui faire réaliser un prototype à bas coût afin d’évaluer la pertinence et la faisabilité du projet et déterminer les meilleurs choix technologiques.
Solution
L’UBO Open Factory s’est orienté très vite vers la technologie Formlabs, qu’il s’agisse de l’imprimante ou des matériaux : « Nous avions commencé à utiliser fortement les imprimantes Formlabs sur un précédent projet avec le CHRU de Brest » rappelle Yves Quéré. « Pour la résine, nous avons testé d’abord le matériau rigide, puis flexible, pour finir avec Elastic Resin. Celle-ci combine deux critères importants : la possibilité d’avoir la sensation la plus réaliste possible par rapport aux vaisseaux humains, et la transparence, pour pouvoir acquérir des données d’imagerie pour tester les modèles ».
L’une des difficultés du projet réside en effet dans la fidélité de la reproduction : le modèle 3D doit respecter précisément les dimensions de l’anévrisme (quelques millimètres) tout en reproduisant les vaisseaux sanguins les plus fins (de l’ordre de 500 µm) sans les faire apparaître comme bouchés. Enfin, il faut éviter les défauts liés au support, les petites aspérités qu’on pourrait confondre avec des caractéristiques de l’anévrisme, et qui pourraient fausser les décisions stratégiques prises pour l’opération. « Il nous a donc fallu développer des process spécifiques, y compris concernant les orientations des pièces dans la machine, pour être sûr que l’anévrisme et le modèle imprimé 3D correspondent tout à fait » commente Yves Quéré.
Le premier prototype viable a été testé au CHRU, avec de très bons retours. « La première intention de l’équipe du CHRU était de pouvoir convaincre la communauté médicale de la pertinence du projet » explique Yves Quéré. « Avec les premiers prototypes, ils ont pu déjà le faire au sein de l’hôpital ; et au début 2019, le projet a été lauréat du Programme hospitalier de recherche infirmière et paramédicale (PHRIP, Samuel Guigo), un programme très compétitif qui vise à soutenir le développement de la recherche paramédicale ».
Grâce au financement obtenu via le PHRIP, le projet a pu être poursuivi de façon intensive. Et aujourd’hui, un an et demi après son démarrage, l’équipe de l’UBO Open Factory travaille sur l’optimisation d’un outil de test visant à faciliter la simulation : modèle 3D, connectique, support…
Résultat
Après les retours positifs obtenus sur le premier prototype, l’UBO Open Factory a affiné son approche et effectué plusieurs itérations avec l’équipe du CHRU de Brest.
Confrontation imagerie Modèle 3D vs Patient
« Avec l’expérience, nous comprenons de mieux en mieux le projet du CHRU ; les techniques commencent à s’optimiser, les prototypes deviennent de plus en plus pertinents et les résultats de test sont très positifs » déclare Yves Quéré.
En effet, la superposition des images médicales du modèle 3D et de l’anévrisme d’un patient, démontre la précision obtenue.
« Nous avons encore quelques points techniques à régler, notamment pour faire en sorte que les vaisseaux très fins ressortent bien, sans être bouchés, mais nous sommes sur la bonne voie ».
L’utilisation des imprimantes Formlabs se révèle un atout précieux dans cette démarche : « Dès le départ, nous avions l’idée que pour avoir une bonne vision produit, il était préférable de rester sur Formlabs » commente Yves Quéré. « Si on avait dû partir sur les machines industrielles plus chères, le modèle final n’aurait pas forcément été viable ; en tout cas, cela aurait été plus compliqué ».
Prochaine étape pour ce projet : la préparation d’un dossier réglementaire, pour pouvoir déployer la solution : « Nous allons devoir aborder les questions de reproductibilité et préciser pas mal de choses autour des résines élastiques » prévoit Yves Quéré.
La confiance s’étant établie entre les équipes, la collaboration entre l’UBO Open Factory et le CHRU de Brest va s’étendre à d’autres applications : « Nous allons utiliser une technologie similaire pour aider l’équipe du CHRU sur un autre projet, autour du trépied fémoral, un type d’anévrisme localisé dans la hanche » annonce Yves Quéré.
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