Beth Ripley courut dans le couloir vers le cardiologue avec un cœur frais dans les mains.
Le lui montrant, il le prit et commença à le retourner, l'inspectant et le sondant. Le cardiologue a immédiatement reconnu que des mois de planification devaient être écartés. Retour à la planche à dessin.
Le cœur en question était un modèle 3D grandeur nature du ticker actuel de la patiente, sorti des presses du Brigham and Women's Hospital à Boston, dans le Massachusetts. Ripley, un radiologue, en collaboration avec le radiologue assistant Mike Steigner, avait créé le modèle pour l'équipe de cardiologie après que les modèles numériques s'étaient révélés inefficaces pour visualiser l'approche chirurgicale. Une fois que le cardiologue a mis la main sur une maquette basée sur les données des tomodensitogrammes, le problème était clair au jour le jour.
En regardant simplement le modèle, il s'est rendu compte que l'approche de la procédure devrait probablement passer d'un cathétérisme peu invasif à une chirurgie à cœur ouvert à part entière. En effet, son équipe avait esquivé une complication potentielle imprévisible sans modèle physique.
Ripley et Tatiana Kelil, une autre radiologiste de Brigham and Women, font partie d'un nouvel effort appelé 3D Print For Health, lancé il y a seulement cinq mois. C'est un travail d'amour mené dans leurs temps libres dans le but de stimuler les discussions au sein de la communauté de l'impression biomédicale 3D. Ils travaillent également avec de nombreux chirurgiens et radiologues du Brigham and Women's Hospital, et étudient comment des modèles 3D détaillés des anatomies réelles des patients peuvent aider à réduire les complications liées à la chirurgie et au traitement, et à améliorer la capacité des patients à être leurs meilleurs défenseurs.
«Nous voulions créer un lieu où les patients et les chercheurs pouvaient échanger des idées sur la meilleure manière d'utiliser l'impression 3D en médecine», déclare Ripley. "Aux mains des bonnes personnes, cela peut être un outil extrêmement puissant."
Scan 3D d'un coeur (3D Print For Health) 
Scan 3D d'un AVC dans le cerveau (3D Print For Health) 
Scan 3D d'un rein (3D Print For Health) L'équipe est motivée par leurs patients et par le désir de faire une réelle différence pour eux. Parfois, cela signifie aider le patient à mieux comprendre sa maladie ou sa pathologie; Parfois, cela aide un chirurgien à développer un jeu après jeu très chorégraphié pour une procédure à venir.
«Nous avons demandé aux chirurgiens ce qui les empêchait de dormir la nuit», explique Kelil. «Avaient-ils besoin d'aide pour visualiser l'anatomie d'un patient ou pour communiquer une procédure à un patient? Nous ne voulons pas imprimer un modèle simplement parce qu'il est imprimable - il doit avoir un utilitaire. "
Brigham and Women's n'est pas la première institution médicale à utiliser l'impression 3D de cette manière. Les sociétés de fournitures médicales utilisent des modèles anatomiques imprimés en 3D pour concevoir de meilleurs prototypes de dispositifs, notamment des valves cardiaques et des prothèses; le National Institutes of Health maintient un échange d’imprimés où les modèles sont librement disponibles pour le téléchargement. Les efforts du Brigham and Women's Hospital sont différents: ils conçoivent et mènent des études sur la façon dont les modèles imprimés pré-procédure permettent de réduire le temps de chirurgie et les complications.
L’équipe se concentre sur deux procédures conjointement avec d’autres médecins de l’hôpital Brigham and Women's: un remplacement de la valve aortique peu invasif et une résection robotisée de la tumeur au rein, où chaque seconde compte après le clampage des vaisseaux. Avoir un modèle 3D de l'aorte d'un patient avant l'opération permet aux médecins de choisir une valve qui s'adapte parfaitement; pour un rein, le modèle donne aux chirurgiens une meilleure visualisation de la localisation de la tumeur, minimisant les lésions tissulaires dues à la réduction du flux sanguin vers l'organe pendant la chirurgie.
«Avec le remplacement de valve peu invasif, les interventionnistes n'ouvrent pas la poitrine et ne mesurent pas physiquement la valve pour s'assurer de son bon ajustement», explique Ripley. "Actuellement, le seul moyen de mesurer cela est avec une image 2D, mais même avec les meilleures images, ce n'est pas toujours facile."
Travaillant en étroite collaboration avec James Weaver et Ahmed Hosny, experts en impression 3D haute résolution à l’Institut Wyss de l’Institut Wyss pour l’ingénierie biologiquement inspirée, l’équipe étudie la précision avec laquelle les données numériques se traduisent en modèles physiques, ainsi que la meilleure utilisation possible de ces données. les balayages existants pour réduire l'exposition des patients à des rayonnements supplémentaires inutiles.
Les dentistes le font depuis des années. Lorsque vous perdez la couronne d'une dent, ils fabriquent un substitut; Un ajustement parfait peut endommager les dents environnantes et l'os sous-jacent. Avec l’impression 3D, l’équipe voit la médecine personnalisée prendre son envol dans les médias.
«Nous sommes vraiment intéressés par la création de traitements spécifiques au patient», déclare Hosny. «Nous souhaitons créer la solution la plus appropriée pour vous. Idéalement, cela signifie prendre des mesures, les envoyer à un fabricant d'appareils médicaux et récupérer un résultat parfaitement adapté à chaque patient.»
De plus, le groupe pense que les modèles médicaux 3D ont des applications communes, pas seulement pour des interventions rares ou compliquées.
Beth Ripley (à gauche) et Tatiana Kelil (à droite) expliquent le processus d'impression 3D de modèles anatomiques aux participants à la National Maker Faire le week-end dernier à Washington, DC (3D Print For Health) 
(Impression 3D pour la santé) 
(Impression 3D pour la santé) 
(Impression 3D pour la santé) 
(Impression 3D pour la santé) 
(Impression 3D pour la santé) 
(Impression 3D pour la santé) 
Kelil (à l'extrême gauche) et Ripley (deuxième à gauche) ont été rejoints par leurs coéquipiers James Weaver (deuxième à droite) et Ahmed Hosny (à l'extrême droite) de l'Institut Wyss de l'Université de Harvard pour le génie à inspiration biologique. (Impression 3D pour la santé) Ils ont créé une série de modèles montrant les effets des «10 meilleurs tueurs» afin de démontrer l'utilité de l'impression 3D pour lutter contre les maladies cardiovasculaires, le cancer, la MPOC, les traumatismes, les accidents cérébrovasculaires, la maladie d'Alzheimer, le diabète, la pneumonie et la grippe, les maladies rénales et le suicide. . Lors de la récente édition de la National Maker Faire à Washington, les participants se sont rassemblés autour de la table pour prendre leur cervelle, leurs pieds et leur cœur, pendant que Ripley, Kelil, Hosny et Weaver expliquaient à tour de rôle le processus de production de modèles et leurs avantages potentiels pour la santé.
L'équipe espère que leurs efforts mèneront à un traitement spécifique au patient. On cite l'exemple de Steven Keating, chercheur au MIT, qui a été diagnostiqué en 2014 avec une grande tumeur au cerveau. Keating travaillait activement avec Weaver et Hosny pour visualiser la tumeur en 3D, tandis que son chirurgien, Ennio Chiocca, leur demandait d'imprimer une réplique spécialement texturée.
Les modèles 3D ont été incroyablement utiles pour aider Keating à mieux comprendre la portée de la tumeur et ont fourni de puissants outils visuels pour communiquer son diagnostic à sa famille, ses amis et ses collègues scientifiques. Son expérience a également contribué à sensibiliser le grand public au pouvoir éducatif de l'impression 3D biomédicale.
Idéalement, le groupe envisage qu'un patient puisse transférer les données numérisées chez un médecin et créer un modèle de cet organe ou tissu, quelle que soit la procédure. Pour le moment, la plupart des régimes d'assurance ne couvrent pas le coût de production des modèles, mais Kelil indique que si nous continuons à prouver ses utilités en matière de diagnostic, de traitement et de réduction des coûts, cela pourrait changer dans un proche avenir. Le cœur produit par Ripley a coûté environ 200 $ en matériaux et en main d’œuvre.
Au minimum, si un patient souhaite obtenir un modèle imprimé en 3D, il doit immédiatement demander les images numériques, conseille Ripley. Ces images peuvent être utiles sur la route.
«Les patients devraient avoir accès à leurs propres données», déclare Kelil. "C'est leur propre anatomie."
Joseph Madsen, professeur agrégé de neurochirurgie à la Harvard Medical School et directeur du programme de chirurgie de l'épilepsie à l'Hôpital pour enfants de Boston, a récemment utilisé un modèle physique du cerveau d'un patient sur lequel il opérerait. Il a été en mesure d'effectuer une série d'essais chirurgicaux, ce qui était une procédure de suivi compliquée, sur le modèle.
«Nous ne sommes pas encore au point pour une utilisation courante en chirurgie, mais nous devons continuer à y travailler tous les jours», explique Madsen. Il pense qu'il faudra un certain temps pour que la pratique mûrisse.
Madsen a une compréhension particulière du monde de la modélisation 3D: en tant que lycéen, son tout premier conseiller de laboratoire était un étudiant en informatique diplômé de l'Utah qui expérimentait l'animation par ordinateur. À l'époque, au début des années 70, il s'agissait d'un nouvel usage profond de la puissance de calcul, à une époque où les ordinateurs étaient encore des monstres lents. Près de deux décennies plus tard, Ed Catmull, conseiller de Madsen, a cofondé Pixar Animation Studios.
«Ed a eu la vision d'objets 3D pouvant être utilisés dans le divertissement, et il a encore fallu 20 ans entre cela et la production de Toy Story » , explique Madsen. “Ce qui est important, c'est la vision de la manière dont l'application [de l'impression 3D] va être réalisée. C'est ce que vous faites avec ça, comment vous le manipulez. Je suis très favorable à l'extension de la technologie, mais cela nécessitera une évaluation sérieuse et une grande utilité de la part des chirurgiens. ”
