Comment ce fémur imprimé en 3D pourrait-il faciliter les interventions chirurgicales pour la reconstruction osseuse ? L’étude, axée sur la partie centrale de l’os, définit les paramètres précis pour produire un modèle de fémur en 3D adapté aux tests biomécaniques. Bien que prometteuse, cette technologie nécessitera encore plusieurs étapes de recherche avant de pouvoir être utilisée en clinique.
Des échantillons de fémur fabriqués à l’aide d’une imprimante 3D.
Vers une nouvelle approche des études biomécaniques avec l’impression 3D
Pour examiner et évaluer de nouvelles méthodes chirurgicales et des implants, les chirurgiens réalisent des études biomécaniques en utilisant des os de donneurs ou des os synthétiques disponibles sur le marché. Cette approche leur permet d’identifier la meilleure méthode de fixation et d’anticiper la réaction des os. Cependant, les méthodes traditionnelles peuvent être coûteuses et prendre du temps. De plus, ces derniers ne permettent pas d’adapter les solutions aux besoins spécifiques de chaque patient, limitant ainsi leur efficacité dans certaines situations cliniques.
Pour répondre à ce besoin, des chercheurs de l’UT Southwestern ont contacté le Dr Wei Li, spécialiste en impression 3D à l’UT Dallas, afin de travailler ensemble sur une solution plus rapide et économique pour les études biomécaniques. « Pour préparer une chirurgie, il est essentiel que les chirurgiens comprennent la forme de l’os », déclare le Dr Wei Li. « Grâce à l’impression 3D, nous pouvons créer un modèle du fémur qui reproduit exactement sa géométrie dans le corps ». Kishore Mysore Nagaraja, étudiant en doctorat de génie mécanique à l’UT Dallas, a amélioré plusieurs versions du fémur par le biais d’essais et d’erreurs. Au sein du laboratoire de fabrication dirigé par le Dr Wei Li, il a effectué différents tests sur chaque modèle osseux pour évaluer leurs performances mécaniques. L’objectif était de les rendre aussi proches que possible des fémurs naturels.
L’étudiant au doctorat en génie mécanique Kishore Mysore Nagaraja (à gauche) et le Dr Wei Li (à droite)
Les chercheurs ont créé une réplique osseuse à partir d’acide polylactique, un polymère abordable et respectueux de l’environnement, qui est couramment utilisé dans le domaine de l’impression 3D. Ce modèle représente la partie centrale du fémur et mesure près de 20 cm de longueur pour 2,5 cm de diamètre. Les tests biomécaniques réalisés ont révélé que cette reproduction offre des performances comparables à celles d’un fémur humain. De plus, le coût de production d’un fémur imprimé en 3D est estimé à environ 7 dollars.
Le Dr Wei Li souligne que les os fabriqués par impression 3D offrent un large éventail d’applications. Le polymère utilisé pourrait, par exemple, remplacer des matériaux traditionnels comme le titane dans les procédures de réparation osseuse. Il a également évoqué la possibilité d’imprimer des tumeurs sur ces modèles osseux afin d’évaluer des traitements, ou encore d’utiliser ces répliques pour favoriser la régénération du tissu osseux humain.
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