La capture de mouvement permet l’impression 3D directe sur des organes en mouvement

Des chercheurs de l’université du Minnesota ont présenté les résultats de leur recherche dans le domaine de l’impression médicale et il faut reconnaître que c’est très innovant : ils ont utilisé la technologie de capture de mouvement (motion capture en anglais) pour imprimer en 3D directement sur des organes en mouvement. Cette technologie est généralement utilisée dans la réalisation de films pour créer des effets spéciaux, notamment pour enregistrer des positions et des rotations. Il y a quelques années encore, ce n’était pas imaginable d’utiliser cette technique dans la fabrication additive médicale mais il semblerait que l’évolution du marché soit plus rapide qu’on ne le pensait ! Cette nouvelle approche pourrait apporter des changements importants à de nombreuses pratiques médicales, et dans un avenir plus proche, aider à diagnostiquer et à contrôler les poumons des patients atteints du COVID-19.

Malgré le fait que la fabrication additive soit compatible avec une grande variété de matériaux allant des plastiques aux métaux en passant par les bio-encres, elle a mis plus de temps à avoir un impact dans les applications de bio-impression qui se concentrent généralement sur des surfaces biologiques vivantes. Il faut dire que l’impression 3D directe sur des tissus mous en mouvement est très difficile – les capteurs doivent s’adapter aux spécificités de l’organe qui est constamment en train de bouger – les organes ne sont jamais immobiles, ils se développent et se contractent continuellement. Mais les chercheurs de l’UMN ont développé une nouvelle technique qui permettrait de surmonter cet obstacle en utilisant des caméras doubles pour créer un parcours d’impression 3D en temps réel. Ils se sont d’ailleurs appuyés sur leurs premiers travaux de recherche effectués en avril 2018 qui consistaient à imprimer des composants électroniques directement sur la peau.

Les chercheurs ont suggéré que l’espace de déformation de la surface d’un organe pouvait être mieux appréhendé à partir d’un ensemble de données de scanners 3D. Cela permettrait de récupérer une géométrie de surface précise en 3D et de l’utiliser pour adapter le parcours d’impression 3D en temps réel. Pour cela, les chercheurs ont utilisé des marqueurs de suivi de capture de mouvement – similaires à ceux utilisés dans l’industrie cinématographique pour créer des effets spéciaux – pour aider l’imprimante 3D à adapter son chemin d’impression aux mouvements de contraction et de dilatation de l’organe. Pour tester leur technique de capture de mouvement et les éventuels résultats, l’équipe de chercheurs a imprimé un capteur souple à base d’hydrogel directement sur la surface d’un poumon animal gonflé artificiellement. Ils ont ainsi pu suivre sa déformation à mesure qu’il se dilatait et se contractait. Les chercheurs expliquent que le capteur était conforme à la surface du tissu et fournissait une cartographie spatiale continue de la déformation par tomographie d’impédance électrique.

Les chercheurs admettent que la biocompatibilité des capteurs doit encore être améliorée ainsi que la précision globale de la technique. Une fois que cela sera fait, cette méthode pourrait ouvrir de nouvelles applications chirurgicales pour la bio-impression. Par exemple, dans les cas cliniques où des injections de matériel biologique sont nécessaires, l’impression 3D autonome in situ pourrait remplacer l’opération manuelle, pour obtenir un contrôle spatial précis sur de plus longues durées.

Il est probable que dans un avenir proche, cette technique d’impression 3D adaptative améliorera également les traitements médicaux assistés par robot avec des capacités de fabrication additive, permettant l’impression autonome et directe de matériaux biologiques sur et dans le corps humain. Le professeur Michael McAlpine, chercheur principal du projet, conclut : « Nous repoussons les limites de l’impression 3D d’une manière inimaginable il y a quelques années. À l’avenir, l’impression 3D ne se limitera plus à l’impression, mais fera partie d’un système robotique autonome plus vaste. Cela pourrait être important pour des maladies comme le COVID-19, où les prestataires de soins de santé sont à risque lorsqu’ils soignent les patients. » Vous pouvez retrouver davantage d’informations ICI.

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