Travail sur le squelette humain type
Les Pôles de recherche nationaux (PRN) fournissent un travail de pionnier. Le PRN "CO-ME" fournit des aides opératoires en trois dimensions. Comme peu d’autres dans le monde, les chercheurs du PRN maîtrisent avec une dextérité extraordinaire le métier de la modélisation des os.
Une villa néoclassique pour la direction et l'administration; derrière, l'usine avec des fenêtres gigantesques. Autrefois, on fabriquait dans ce quartier nord de la ville de Berne les textiles les plus fins. Cela fait maintenant quatre ans que l'Institut de technologie chirurgicale et de biomécanique de l'Université de Berne occupe les vastes locaux de l'ancienne usine de tissage du lin Schwob. C'est là que l'ingénieur chilien Mauricio Reyes et son équipe mettent au point l'homme statistique. Le Pôle de recherche national "CO-ME – médecine et interventions chirurgicales assistées par ordinateur", au sein duquel des technologies informatiques utilisées à des fins médicales sont développées, lui apporte un soutien idéal.
Ce qui peut sembler abstrait est, en chirurgie orthopédique, d'un grand avantage pratique. Mauricio Reyes et ses collaborateurs ont développé un nouveau modèle mathématique. Il permet, à partir d'images des os, de calculer le squelette moyen de certains groupes de personnes et de le représenter en 3D par ordinateur.
La longueur, la forme et la stabilité des os diffèrent en fonction de l'origine des personnes. Les chercheurs de Berne ont donc calculé séparément le poids du squelette type pour des groupes de population venant du sud-est asiatique et de l'espace européen. L'image en 3D, d'un fémur européen par exemple, indique au premier coup d'œil au chirurgien la forme moyenne de l'os. Le praticien peut également voir la taille anatomique à laquelle il sera confronté plus tard en salle d'opération.
Les scientifiques ont de plus développé un procédé qui permet, à partir du modèle d'un os moyen, de calculer la taille de l'os d'un patient déterminé et de le représenter par imagerie. "Pour cela, une radiographie simple en deux dimensions suffit comme support. Souvent, une échographie fait l'affaire", explique Mauricio Reyes. Ainsi, même le médecin pratiquant dans un hôpital de petite taille peut faire pivoter la hanche de son patient avant l'opération, l'étudier sous toutes les coutures et planifier l'intervention dans les moindres détails.
"Avec cette approche, il est possible de réaliser des interventions plus ciblées sur le squelette", explique le chercheur. Le grand avantage de la modélisation? Afin de préparer les interventions délicates sur les os ou sur les articulations, les patients ne doivent plus subir d'examen de tomographie assistée par ordinateur. Cela permet de faire des économies, et les patients ne sont plus soumis à des rayonnements. Les scientifiques ont testé leur modèle au sein du réseau du PRN "CO-ME", composé de plus de 30 cliniques, hautes écoles et instituts de recherche.
De par le monde, il n'existe que trois à quatre autres groupes de recherche qui maîtrisent la technique de modélisation des os de façon comparable à l'équipe menée par Mauricio Reyes. Toutefois, tandis que les concurrents doivent se contenter de groupes de données relativement petits, les chercheurs suisses ont pu intégrer dans leurs modèles des milliers d'os, dont des fémurs, des hanches et des mâchoires inférieures. Actuellement, ils sont en train d'élaborer la base de données correspondante pour tout le squelette humain. Pour cela, la forme des os n'est pas la seule à être étudiée. Des informations sur la structure des os sont également intégrées, en particulier sur la densité de la masse osseuse et ainsi sur la stabilité des os. Ces connaissances supplémentaires permettent d'adapter les implants – comme une articulation de hanche artificielle – de façon à ce qu'ils soient posés à la perfection dans le corps du patient. Les propriétés mécaniques d'un implant, mais également la position, la longueur ou l'orientation des vis de fixation, peuvent déjà être calculées par ordinateur. "Autrefois, il fallait optimiser tous ces paramètres à la main, sur l'os", explique Mauricio Reyes. Il sera bientôt possible de tailler des implants individuels selon le squelette de la personne concernée.
Il n'est pas étonnant que Mauricio Reyes reçoive régulièrement des demandes d'entreprises qui fabriquent des implants, en Suisse et à l'étranger. Pour optimiser leurs produits, ces sociétés s'intéressent particulièrement aux données de certains groupes de personnes. Dans le cadre de partenariats de développement et de recherche, le chercheur communique son savoir-faire à l'industrie. Soutenu par la Commission fédérale pour la technologie et le développement, un premier projet a déjà été mis en œuvre avec une entreprise suisse.
New York, Boston ou Lyon: les chercheurs de Berne sont de plus en plus invités à participer à des congrès scientifiques afin d'y présenter leur travail. L'intérêt du monde scientifique est grand. Mais la véritable force de Mauricio Reyes et de son équipe réside dans le fait qu'ils savent maintenir le cap. Récemment, un ophtalmologiste de l'hôpital de l'Ile a demandé s'il était également possible de modéliser l'œil afin de mieux adapter des lentilles. Mauricio Reyes s'est enflammé pour cette idée.