Simpath imprime en 3D des modèles trachéaux très réalistes pour la simulation médicale

Comme nous le savons, l’impression 3D a profondément transformé le domaine médical, permettant la fabrication de modèles personnalisés, allant des répliques anatomiques aux implants entièrement adaptés aux patients. C’est dans ce secteur qu’intervient la jeune startup Simpath qui, depuis sa création en 2023, développe des modèles 3D réalistes dédiés à l’anesthésie et à la médecine respiratoire. Grâce à sa technologie moderne d’impression 3D, l’entreprise produit des structures anatomiques extrêmement détaillées, offrant un fort potentiel pour améliorer la simulation médicale, la formation et le développement de nouveaux dispositifs. Dans un entretien avec l’équipe de Simpath, nous avons découvert comment ces modèles pourraient contribuer à façonner l’avenir de la médecine, ainsi que le processus de fabrication additive des modèles trachéaux.

3DN : Pourriez-vous vous présenter et nous raconter vos débuts dans l’impression 3D ? Comment est née Simpath ?

Notre équipe chez Simpath est composée de spécialistes en médecine et en design : les anesthésistes James Broadbent et Jeremy Young, ainsi que les designers industriels Bernard Guy et Nicole Hone. Avant de fonder Simpath, chacun d’entre nous possédait déjà une solide expérience en impression 3D dans son domaine respectif et maîtrisait les dernières technologies grâce à ses activités universitaires et de recherche. Nos travaux antérieurs sur les trachées pédiatriques imprimées en 3D et sur les techniques d’impression pneumatique 4D ont jeté les bases de ce qui allait devenir Simpath. C’est au travers de projets communs entre universités et hôpitaux que notre équipe s’est formée, en prenant conscience du potentiel qu’offrait la combinaison de nos compétences.

Simpath est née d’un désir clair : améliorer les outils de formation destinés à la prise en charge et à la gestion des voies respiratoires. Nous avons constaté un grand manque sur le marché en matière de modèles anatomiques qui soient non seulement réalistes sur les plans visuel et tactile, mais qui reflètent également la nature dynamique du corps humain. Notre ambition est de créer des modèles interactifs, faisant le lien entre les modèles physiques traditionnels et les nouvelles simulations numériques, afin d’offrir une expérience d’apprentissage plus complète.

L’une de nos grandes forces réside dans la collaboration étroite entre nos cliniciens et nos designers. Les professionnels de santé apportent leur expertise contextuelle, identifient les besoins du secteur et procèdent aux tests, tandis que notre équipe de design aborde ces besoins sous un angle créatif et les traduit en solutions concrètes et innovantes.

3DN : Sur quels projets travaillez-vous actuellement ? Quels sont les modèles anatomiques les plus marquants que vous avez imprimés en 3D jusqu’à présent ?

Notre équipe développe actuellement un modèle pédiatrique destiné à la formation à la procédure CICO (Can’t Intubate, Can’t Oxygenate). Ce dispositif comprend plusieurs éléments, notamment une tête et un cou fixes ainsi qu’une trachée flexible et interchangeable, permettant la répétition des gestes en conditions réalistes.

Parallèlement, nous améliorons notre modèle dynamique de voie respiratoire, en y intégrant les structures anatomiques environnantes afin de rendre la simulation encore plus fidèle. Ce modèle, qui reproduit une trachée adulte avec un degré de réalisme inédit, intègre des pathologies dynamiques et des fonctionnalités innovantes qui transforment la formation au management des voies respiratoires.

Contrairement aux modèles statiques ou fabriqués dans un seul matériau, notre trachée recrée de complexes anomalies internes ainsi que des activités dynamiques telles que la distension, la constriction, les saignements ou encore les pulsations artérielles. Cette approche offre une expérience de simulation immersive et interactive, grâce à un retour sensoriel visuel et tactile. C’est précisément cette dimension tangible qui donne un avantage décisif aux modèles physiques par rapport aux simples simulations virtuelles.

Grâce à notre modèle, les professionnels peuvent simuler des procédures complexes et des scénarios d’urgence. Par exemple, l’injection de liquide à travers un minuscule orifice pratiqué dans la paroi de la trachée reproduit la saignée active d’une tumeur. Le design permet également des exercices chirurgicaux précis, tels que la création d’un kyste rempli de liquide, suivi d’une incision et de l’aspiration de son contenu. De plus, les utilisateurs peuvent recréer des pathologies comme la sténose trachéale, où les parois internes de la trachée peuvent être gonflées afin de former un canal rétréci.

3DN : Qui utilise vos modèles anatomiques et dans quel but ?

Nos modèles anatomiques sont principalement destinés à la formation chirurgicale et médicale. Les cliniciens et les étudiants peuvent les utiliser pour s’entraîner à différents gestes et se préparer à des situations d’urgence réelles. Ils constituent une alternative éthiquement acceptable pour pratiquer des techniques chirurgicales ou d’exploration difficiles, avec un niveau de réalisme inégalé.

De plus, ces modèles s’avèrent précieux pour les tests de produits et le développement de dispositifs médicaux, où des conditions anatomiques fidèles sont essentielles à l’évaluation des performances. Ils servent également d’outils pédagogiques pour informer les patients, en rendant plus compréhensibles certaines situations médicales et leurs traitements.

3DN : Quels matériaux et procédés utilisez-vous ?

Notre processus de conception met l’accent sur la représentation de l’individualité, de l’âge et de l’état de santé. Il fait évoluer la tradition des modèles anatomiques, passant de représentations statiques et génériques à de véritables simulations basées sur des données. Pour concevoir nos modèles et garantir leur compatibilité avec les dispositifs médicaux existants, nous exploitons des scanners CT ainsi que des techniques de modélisation 3D via Rhino et ZBrush. Nous utilisons ensuite l’impression 3D multimatériaux PolyJet afin d’obtenir des textures d’un réalisme saisissant. L’usage de matériaux variés nous permet de reproduire les différentes consistances des tissus humains, allant du tissu mou jusqu’au cartilage.

La validation clinique constitue une étape essentielle de notre processus, garantissant que nos modèles sont adaptés à leur utilisation en simulation. Par exemple, notre modèle de trachée peut être utilisé pour visualiser l’asthme ou la bronchoconstriction, afin d’expliquer pourquoi les patients ressentent une gêne respiratoire et d’illustrer le rôle du traitement dans la bronchodilatation.

3DN : Quels sont les défis liés à l’impression 3D de modèles anatomiques ?

L’un des plus grands défis consiste à rendre nos modèles à la fois réalistes et fonctionnels. Contrairement aux modèles statiques, nos conceptions doivent reproduire des conditions dynamiques, ce qui nécessite un contrôle précis de la composition des matériaux et des structures géométriques afin d’optimiser à la fois le réalisme et la performance. De plus, les matériaux utilisés en impression PolyJet peuvent se révéler fragiles, surtout lorsqu’il s’agit de très petites structures. Un autre défi majeur est d’assurer la durabilité de nos modèles, afin qu’ils résistent à une utilisation répétée en formation, sans compromettre leur réalisme.

3DN : Quels sont vos objectifs à long terme ?

En nous appuyant sur nos recherches publiées dans Anaesthesia and Critical Care, nous souhaitons développer des programmes complets d’apprentissage chirurgical, des modèles de simulation et des représentations physiques de l’anatomie permettant aux cliniciens comme aux patients d’améliorer leur compréhension. Les nouveaux modèles physiques du corps humain, en haute résolution et en couleur, offrent une richesse d’information qui pallie les limites des représentations numériques, encore naissantes et parfois inconstantes.

Nos modèles joueront un rôle clé au sein des centres de simulation, en profitant aussi bien aux étudiants qu’aux professionnels expérimentés. Nous voyons également de grandes opportunités de collaboration avec les entreprises de technologies médicales pour tester et évaluer leurs dispositifs. En restant à la pointe des technologies d’impression 3D et en nous appuyant sur un retour clinique constant, nous ambitionnons de stimuler l’innovation dans l’enseignement médical et, à terme, d’avoir un impact positif sur la prise en charge des patients. Pour en savoir plus ou nous contacter, cliquez ICI.

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*Crédits de toutes les photos : Simpath