Les avantages de la fabrication additive pour la médecine vétérinaire
Ils sont considérés comme le meilleur ami de l’homme et peuvent occuper une grande place dans notre vie : il s’agit bien sûr des animaux et plus précisément des animaux de compagnie. On va y retrouver principalement les chiens, les chats, les poissons et les oiseaux, et le nombre d’animaux dans un foyer de 2016 par rapport à 2020 a considérablement augmenté. Alors qu’il y avait 76,8 millions de chiens et 58,4 millions de chats adoptés dans le monde en 2016, ce chiffre est passé à 83,7 millions de chiens et 60 millions de chats à peine quatre ans plus tard. Cette augmentation peut être attribuée en grande partie à la Covid-19 qui a commencé à ce moment-là ; avec les restrictions imposées par les gouvernements et le télé-travail de plus en plus en vogue, il a été plus facile de passer du temps et de s’occuper de son animal de compagnie. Notez également que cette croissance s’accompagne d’une place de plus en plus importante de l’impression 3D qui permet la création des traitements et applications nécessaires à la médecine vétérinaire pour nos amis les animaux.
Ce n’est un secret pour personne que la fabrication additive a démontré ses avantages dans un certain nombre de secteurs, dont la médecine vétérinaire. Si l’on considère que la médecine vétérinaire représente une part importante et croissante de l’économie, il est facile de comprendre pourquoi la fabrication additive y est utilisée. Rien qu’aux États-Unis, plus de 120 000 vétérinaires environ exercent actuellement leur profession pour aider les animaux souffrant de diverses affections et conditions médicales. Il n’est donc guère étonnant qu’à mesure que le nombre d’animaux de compagnie augmente, la valeur de l’industrie dans son ensemble augmente également. Selon un rapport de Grand View Research, Inc, le marché mondial des activités vétérinaires devrait atteindre 114,4 milliards de dollars d’ici 2028. Aujourd’hui, cependant, il n’y a pas que les vétérinaires qui veillent au bien-être de nos animaux grâce à l’impression 3D, mais des entreprises développent également de nouvelles applications afin de pouvoir elles aussi aider les animaux. Mais quelles sont les limites et les possibilités de l’impression 3D dans ce domaine ?
L’utilisation de la fabrication additive est de plus en plus courante sur le marché de la médecine vétérinaire. Ici, vous pouvez voir la conception d’une prothèse pour la mâchoire inférieure d’un chien (crédits photo : Dr. Johnny Uday)
L’utilisation de la fabrication additive par les vétérinaires
Personne n’est particulièrement ravi d’emmener son animal de compagnie chez le vétérinaire. Il est souvent question de coûts exorbitants, de délais très longs, ou tout simplement de traitement non adapté. Heureusement, l’impression 3D permet de résoudre bon nombre de ces problèmes. De plus, les innovations dans le domaine des matériaux ont permis de développer encore plus de solutions répondant aux différents besoins du secteur. On va ici parler de PEEK, de PEKK, mais aussi de nylon, de PLA ou encore de PVA.
Applications concrètes en médecine vétérinaire
Pour approfondir la manière dont la fabrication additive est utilisée en médecine vétérinaire, il est d’abord nécessaire de comprendre les méthodes traditionnelles. Par exemple, de nombreuses méthodes conventionnelles utilisées par les vétérinaires pour soigner sont similaires à celles utilisées en médecine humaine, parfois jusque dans les moindres détails. Cela dit, malgré un ADN partiellement identique et d’autres caractéristiques physiques, nous devons nous rappeler que certaines options de traitement ne sont tout simplement pas possibles. Souvent, la première étape avant la réalisation d’une opération ou d’une prothèse est le scanner. Étant donné que certains animaux ne rentrent pas dans un scanner vétérinaire standard en raison de leur taille, de leur condition et d’autres problèmes (notamment liés à leur capacité à rester immobile), les premiers défis se posent déjà ici ; c’est là qu’apparaissent les premiers avantages des technologies 3D.
La sédation – c’est-à-dire l’administration de tranquillisants pour calmer les fonctions du système nerveux central – pourrait être utilisée, mais elle est également associée à des coûts élevés et à une perte de temps. Avec les technologies 3D, non seulement la numérisation peut être effectuée rapidement, ce qui ne nécessite pas de sédation, mais elle peut également être réalisée avec une grande précision. Comme il s’agit d’un appareil portable, il est possible de scanner sans problème n’importe quel type d’animal, contrairement aux appareils classiques de tomodensitométrie.
L’exemple probablement parfait de Mister Stubbs, l’alligator, montre ce qu’il est possible de faire grâce au scanner 3D. Trouvé dans un semi-remorque en 2013, l’alligator avait perdu sa queue. Bien que cela puisse sembler anodin, la queue d’un alligator ne sert pas seulement à se déplacer et à se diriger dans l’eau, mais des graisses sont également stockées dans sa racine, ce qui contribue de manière significative à la santé de l’animal. Afin d’aider Monsieur Stubbs, l’université Midwestern de Glendale, en Arizona, a utilisé un scanner 3D Artec pour numériser la queue d’un alligator récemment décédé. Bien qu’il ait fallu adapter la queue à la taille exacte de Mister Stubbs, le scanner 3D a permis de capturer tous les détails de la queue, aidant ainsi l’équipe à en créer une nouvelle pour Mister Stubbs.
En utilisant des méthodes conventionnelles, obtenir une image aussi précise de la queue n’aurait probablement pas été possible (crédits photo : STAX3D via Artec)
Les applications peuvent être personnalisées grâce à l’impression 3D
Les vétérinaires et les hôpitaux vétérinaires peuvent obtenir un large éventail d’avantages actifs grâce à l’utilisation de la fabrication additive lorsqu’il s’agit de traiter les animaux. Pour n’en citer que quelques-uns, elle peut être utilisée pour la production de prothèses, d’orthèses, d’implants, de pièces dentaires ou même de modèles personnalisés adaptés à des fins préchirurgicales. Les avantages sont évidents, si l’on considère qu’en raison des conditions biologiques et des besoins différents des différentes espèces animales, la quantité de facteurs à prendre en compte augmente de façon incommensurable. L’anatomie d’une espèce animale comme le chien, par exemple, diffère énormément d’une race à l’autre.
Les orthèses et les prothèses imprimées en 3D, qui peuvent durer jusqu’à cinq ans sous leur forme imprimée en 3D avant de devoir être remplacées, sont particulièrement utilisées en médecine vétérinaire. Les attelles, qui sont fixées au corps, servent d’aide orthopédique pour soulager, stabiliser ou remettre en place les articulations, les os ou même les muscles. Un exemple notable est une prothèse imprimée en 3D qui a été fabriquée pour un chat de trois mois né avec une déformation congénitale rare de la paroi thoracique.
Le docteur en médecine vétérinaire Matteo Zanfabro s’est tourné vers l’impression 3D pour aider à résoudre cette déformation parfois fatale du chat. L’attelle, fabriquée en PETG et imprimée en 3D sur une Ultimaker S3, a non seulement pu être adaptée individuellement à la taille et à la déformation du chaton, mais la croissance de l’animal a également pu être prise en compte dans le processus. Pour assurer la stabilisation nécessaire, l’attelle a été fermée par des fils chirurgicaux et équipée d’un rembourrage. L’impression 3D a porté ses fruits : après la pose de l’attelle imprimée en 3D, le jeune chat n’a plus souffert d’intolérance au mouvement.
Les attelles, les prothèses et les orthèses imprimées en 3D peuvent non seulement simplifier la vie des animaux, mais aussi la sauver (crédits photo : Matteo Zanfabro via PlayVet)
Mais ce n’est pas tout. Dans le cadre de leurs travaux, une équipe de chercheurs de l’Université slovaque de technologie de Košice s’est penchée sur la question des avantages de la fabrication additive dans le domaine de l’orthodontie vétérinaire. En prenant l’exemple d’un chien labrador de 15 mois qui a perdu une dent importante en jouant, ils ont démontré ce qu’il était possible de faire en utilisant la fabrication additive. Comme cette dent ne repousserait pas, mais qu’elle était également cruciale pour prévenir la malnutrition, une solution personnalisée était nécessaire. La même dent qui existait encore dans la mâchoire du jeune chien a été scannée afin de modéliser un implant et l’imprimer en 3D métal. Après une phase de régénération, la dent imprimée en 3D du labrador était encore plus dure et plus durable que ses dents naturelles.
Si l’on considère les problèmes dentaires chez les animaux, le docteur Johnny Uday, vétérinaire, qui a commencé à utiliser la fabrication additive il y a cinq ans, donne un aperçu d’autres défis potentiels : « Les problèmes dentaires sont si courants et détruisent les mâchoires de nombreux animaux de compagnie, entraînant des fractures avec lyse osseuse (gros trous). Cependant, en raison de la diversité des tailles des chiens, les plaques « standard » peuvent être trop grandes ou encombrantes et causer plus de dommages qu’elles n’en résolvent. Une bonne application de cette technologie est donc de développer des plaques personnalisées afin d’avoir un ajustement et une taille parfaits, et même de planifier les trous de forage pour éviter d’endommager les racines des dents, les faisceaux vasculaires, les nerfs, le système lymphatique et d’autres structures importantes qui sont essentielles pour une fonction normale et une bonne guérison. »
Grâce à la dent imprimée en 3D, le chien peut à nouveau manger (crédits photo : TU Košice)
En outre, la fabrication additive en médecine vétérinaire est bien adaptée à la création de modèles chirurgicaux et anatomiques. Les modèles chirurgicaux aident notamment les vétérinaires à obtenir de meilleurs résultats chirurgicaux, ce qui permet de réduire considérablement le temps d’intervention. Il s’agit plus précisément de modèles imprimés en 3D qui contiennent les plans de coupe et les trous exacts du patient animal concerné, ce qui permet aux chirurgiens de s’entraîner à l’avance sur ces modèles. Cela convient non seulement aux opérations difficiles et peu connues, mais aussi aux blessures orthopédiques telles que les déchirures des ligaments croisés ou même les problèmes congénitaux des membres. Ces modèles tridimensionnels ne sont pas seulement un avantage pour les vétérinaires, mais aussi pour les étudiants et les futurs vétérinaires et servent donc à des fins d’apprentissage et de recherche.
Lorsque la fabrication additive est appliquée à la médecine vétérinaire, elle profite surtout aux chiens, aux chats, mais aussi aux poulets ou aux vaches. En revanche, c’est plus compliqué avec les petits animaux comme les chihuahuas, les grenouilles ou les hamsters. La raison en est leur anatomie minuscule, qui rend la création de guides d’incision ainsi que d’implants considérablement plus difficile qu’avec les grands animaux, nous explique le Dr Johnny Uday. Cependant, le plus grand défi lorsqu’il s’agit de mettre en œuvre la fabrication additive dans le flux de travail est probablement l’apprentissage du sujet lui-même. Le Dr Johnny Uday note l’importance de disposer de divers logiciels, ainsi que des biomatériaux disponibles pour l’impression 3D en particulier.
Des entreprises utilisent la fabrication additive pour aider les animaux
Si un certain nombre de vétérinaires tirent déjà parti de l’impression 3D, des entreprises ont également trouvé un grand potentiel dans ce domaine. Ainsi, la liste des entreprises qui utilisent la fabrication additive dans le secteur vétérinaire s’allonge : Think3DDD, PlayVet, CABIOMEDE, DiveDesign ou encore Formlabs et Artec3D, pour n’en citer que quelques-unes. Elles conçoivent et développent des produits pour les animaux grâce aux technologies 3D, alors que les vétérinaires s’appuient sur la fabrication additive pour travailler plus efficacement et pour améliorer leur flux de travail. Leurs objectifs sont les mêmes : sauver ou simplifier la vie des animaux grâce à la fabrication additive.
La société berlinoise Think3DDD, fondée par Tino Jacobi, explique que la collaboration est étroite en raison du haut niveau de personnalisation : « Nous coopérons très étroitement avec les vétérinaires traitants. Ainsi, nous fabriquons une orthèse ou une prothèse adaptée grâce aux informations fournies par les vétérinaires et ces derniers accompagnent le traitement. » Néanmoins, selon Alexander Then, propriétaire de NordicVet3D, il existe encore un grand nombre de vétérinaires qui prennent leurs distances avec l’utilisation de la fabrication additive. « Je ne vois aucune raison autre qu’économique pour laquelle on ne devrait pas les utiliser« , explique-t-il, en développant les avantages qu’il y a à le faire. « Par exemple, nous pouvons vérifier si les vis et les plaques que nous voulons utiliser sont les plus appropriées dans chaque cas individuel. Cela minimise le risque d’échec ou la nécessité d’une réintervention, qui est associée à une augmentation de la mortalité et de la morbidité. Il a également été démontré que cela réduit la durée de l’opération et donc le coût réel de la procédure. »
En ce qui concerne le processus, les technologies et les matériaux utilisés, la première étape est la numérisation 3D, qui peut même être réalisée avec un smartphone grâce aux applications de numérisation. Une fois le scan effectué – soit dans les locaux de l’entreprise, soit chez le vétérinaire – un logiciel permet de développer l’image numérique d’une prothèse ou d’une orthèse, par exemple. Celle-ci peut, après impression 3D et post-traitement, être portée directement. En utilisant la technologie FDM/FFF, « de nombreux types de plastiques polyuréthanes thermoplastiques (TPU) de différentes épaisseurs, de polypropylène (PP), de polytéréphtalate (PET) et autres » peuvent être utilisés, explique encore Alexander Then.
Chez Think3DDD, un scan est effectué via un smartphone avant qu’un fichier soit produit et finalement imprimé en 3D (crédits photo : Think3DDD)
Les limites de l’impression 3D en médecine vétérinaire
Si les avantages de l’utilisation de la fabrication additive en médecine vétérinaire l’emportent largement sur les problèmes et les défis, ce domaine d’application présente encore des limites. Même si la gamme de matériaux implantables pour les animaux est déjà extrêmement large, le choix de matériaux biocompatibles qui peuvent être stérilisés en même temps reste limité en comparaison.
Abordant d’autres défis de l’impression 3D dans le domaine de la médecine vétérinaire, Matteo Zanfabro de PlayVet souligne que le travail vétérinaire avec autant de matériaux différents est toujours un défi en soi. Il ne faut pas oublier que, selon l’application, le matériau doit présenter des propriétés allant du plastique très dur aux matériaux plus flexibles. D’autant qu’il faut toujours trouver le meilleur compromis possible entre qualité et temps de production. Matteo Zanfabro cite également le fait que « les spécifications du fabricant pour l’impression 3D ne correspondent pas au résultat réel » comme un problème, car c’est pour cela qu’ils doivent « essayer, tester et vérifier chaque matériau et chaque fabricant pour être sûrs que le matériau est adapté à notre produit et à notre processus. » Ce processus peut être non seulement long, mais aussi coûteux, ce type de test de qualité pouvant prendre jusqu’à plusieurs semaines.
Que pouvons-nous donc conclure sur l’utilisation de l’impression 3D dans le domaine de la médecine vétérinaire ? Grâce à la fabrication additive, de nombreuses vies animales ont déjà été sauvées et la liste est encore longue ! S’il existe des cas plus faciles et plus difficiles à résoudre, tant pour les entreprises que pour les vétérinaires, tous les défis présentent également de nouvelles opportunités pour l’utilisation de la fabrication additive au sein de la médecine vétérinaire.
Que pensez-vous de l’utilisation de l’impression 3D en médecine vétérinaire ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !
*Crédits photo de couverture : Veter Salud Indra
