Impression 3D à l’hôpital : des usages du quotidien aux applications médicales

Répé­ter une opé­ra­tion avant la chi­rur­gie, faire de la péda­go­gie auprès des patients, adap­ter du maté­riel à un han­di­cap, répa­rer un équi­pe­ment obso­lète… L’impression 3D a fait son entrée à l’hôpital auprès des patients, soi­gnants et cher­cheurs, pro­met­tant des soins plus per­son­na­li­sés et des tech­niques durables.

Depuis février 2023, l’hôpital de Brest a déve­lop­pé sa propre pla­te­forme d’impression 3D, W.Print, rejoi­gnant les hôpi­taux de Lyon, Besan­çon et Paris. Un nou­veau ser­vice dans la conti­nui­té d’un pro­jet de recherche mené à l’origine par Samuel Gui­go sur la prise en charge des ané­vrismes intra­crâ­niens com­plexes. « Ces opé­ra­tions néces­sitent une pré­pa­ra­tion impor­tante en amont. Je déve­lop­pais ain­si des modèles ana­to­miques 3D spé­ci­fiques à chaque patient, per­met­tant aux chi­rur­giens de répé­ter l’opération, d’anticiper les dif­fi­cul­tés et d’adapter les tech­niques chi­rur­gi­cales », détaille le chercheur.

Des modèles qui per­mettent éga­le­ment de pré­pa­rer des stra­té­gies opé­ra­toires. Par exemple, dans le cas d’une tumeur volu­mi­neuse située sous l’œil, dans le sinus maxil­laire, l’impression 3D per­met d’anticiper, en amont de l’opératoire, la recons­truc­tion osseuse qui sera néces­saire après l’ablation. Plus géné­ra­le­ment, les soi­gnants peuvent ain­si s’entraîner sur des modèles ana­to­miques réa­listes, avec par­fois l’ajout de cir­cuits simu­lant la cir­cu­la­tion san­guine, ou de maté­riaux souples ou rigides pour repro­duire au plus près le corps humain.

Aujourd’hui coor­di­na­teur de la pla­te­forme, Samuel Gui­go encadre et accom­pagne près de 80 pro­jets par an. Ici, il n’est pas encore ques­tion de bio-impres­sion (où l’on génère des maté­riaux bio­lo­giques pour des greffes par exemple), ou de dis­po­si­tifs médi­caux (pou­vant être en contact pro­lon­gé avec le corps). Sim­ple­ment d’imprimantes à fila­ments ou à résine per­met­tant de créer des objets de toutes sortes. Alors pour­quoi un tel emballement ?

Car au-delà des appli­ca­tions médi­cales, la pla­te­forme bres­toise s’est diver­si­fiée jusqu’à tou­cher l’ensemble de la vie hos­pi­ta­lière. En com­men­çant par les patients et leurs proches. Pour expli­quer une patho­lo­gie, une mal­for­ma­tion ou un geste chi­rur­gi­cal, rien ne rem­place un objet tan­gible. Dans le cas du poly­han­di­cap pédia­trique par exemple, ces modèles deviennent des outils d’éducation thé­ra­peu­tique, per­met­tant de mieux com­prendre et d’associer les familles au par­cours de soin.

La pla­te­forme s’inscrit d’ailleurs dans le réseau Rehab Lab dédié à la créa­tion d’aides tech­niques per­son­na­li­sées avec et pour les per­sonnes en situa­tion de han­di­cap. L’objectif : du sur-mesure plus durable, moins coû­teux et mieux uti­li­sé par les patients, faci­li­tant ain­si le retour à domi­cile après une hospitalisation.

À la clé, une éco­no­mie esti­mée entre 120 000 et 140 000 euros par an, dans un contexte où l’hôpital public est sou­mis à de fortes pres­sions budgétaires

« Mais la majo­ri­té des pro­jets se concentrent en réa­li­té sur les besoins concrets du quo­ti­dien de l’hôpital », révèle le coor­di­na­teur. Porte-pipettes, sup­ports adap­tés, pièces de rechange introu­vables sur le mar­ché : l’impression 3D per­met de lut­ter contre l’obsolescence du maté­riel hos­pi­ta­lier. À la clé, une éco­no­mie esti­mée entre 120 000 et 140 000 euros par an, dans un contexte où l’hôpital public est sou­mis à de fortes pres­sions budgétaires.

Cette dyna­mique favo­rise aus­si une trans­for­ma­tion des usages. Aides-soi­gnants, bran­car­diers, agents de res­tau­ra­tion ou per­son­nels admi­nis­tra­tifs viennent désor­mais avec leurs besoins concrets pour co-conce­voir des solu­tions. Une manière, pour Samuel Gui­go, de réduire les « irri­tants » du quo­ti­dien – ces petits dys­fonc­tion­ne­ments qui dégradent l’ambiance de tra­vail – et d’acculturer l’ensemble du per­son­nel à l’innovation.

Aujourd’hui, les demandes d’autres hôpi­taux affluent, et Samuel Gui­go, pour l’instant seul à pilo­ter l’ensemble du dis­po­si­tif, par­tage son exper­tise avec d’autres éta­blis­se­ments tout en for­mant les étu­diants à la concep­tion 3D.

À Nantes, un pro­jet de recherche plu­ri­dis­ci­pli­naire en cours illustre concrè­te­ment le poten­tiel – et les défis – de l’impression 3D en san­té. Réunis­sant le CHU de Nantes, l’École vété­ri­naire Oni­ris VetA­gro­Bio et le labo­ra­toire RMeS de l’Inserm, le pro­gramme GI Jaw se penche depuis 2021 sur la prise en charge des fentes labio-palatines.

Aujourd’hui, ces mal­for­ma­tions congé­ni­tales – carac­té­ri­sées par une absence par­tielle ou com­plète d’os entre la bouche et le nez – sont majo­ri­tai­re­ment trai­tées par des greffes osseuses pré­le­vées sur la hanche de l’enfant. Une solu­tion effi­cace impli­quant néan­moins des dou­leurs post-opé­ra­toires et une cica­trice sup­plé­men­taire pour des petits patients opé­rés dès l’âge de cinq ou six ans. « On a besoin de 2 ou 3 ml d’os donc par­fois, il faut com­plé­ter avec de l’os de sub­sti­tu­tion », ajoute Pierre Corre, pro­fes­seur en chi­rur­gie maxil­lo-faciale au CHU de Nantes, et l’une des trois têtes du pro­jet. « C’est là que le défi du cli­ni­cien devient celui du cher­cheur ! », annonce Bap­tiste Char­bon­nier, ingé­nieur de recherche à l’Inserm¹, deuxième tête du trio.

L’idée du pro­jet est simple : rem­pla­cer l’os man­quant sans le pré­le­ver ailleurs, grâce à un bio­ma­té­riau impri­mé en 3D, par­fai­te­ment adap­té à la mor­pho­lo­gie de chaque patient. Pour­quoi ne pas uti­li­ser la céra­mique ou le ciment osseux habi­tuel des inter­ven­tions den­taires ? « Parce que cette mal­for­ma­tion de la mâchoire supé­rieure se trouve dans une zone com­plexe, à risque d’infection entre la bouche et le nez : l’objectif est de créer un contact par­fait pour que les vais­seaux san­guins de l’os natif colo­nisent rapi­de­ment l’implant et per­mettent une repousse osseuse en pro­fon­deur », explique Pierre Corre. Il faut donc déve­lop­per un nou­veau maté­riau défor­mable à l’implantation, dur­cis­sant une fois en place et enfin se résor­bant au pro­fit d’un nou­vel os.

L’objectif est de créer un contact par­fait pour que les vais­seaux san­guins de l’os natif colo­nisent rapi­de­ment l’implant [impri­mé en 3D] et per­mettent une repousse osseuse en profondeur

Pour cette étude – et com­plé­ter le trio – Pierre Maitre, vété­ri­naire et maître de confé­rences en chi­rur­gie à l’école vété­ri­naire Oni­ris, a mis en place un recru­te­ment de chiens atteints de fentes labio-pala­tines – habi­tuel­le­ment eutha­na­siés à la nais­sance à cause de cette mal­for­ma­tion – pour déve­lop­per une nou­velle tech­nique opé­ra­toire de recons­truc­tion sur impres­sion 3D.

Tout com­mence par un scan­ner : l’implant est conçu numé­ri­que­ment pour épou­ser pré­ci­sé­ment le défaut osseux, la muqueuse envi­ron­nante, et faci­li­ter l’insertion pen­dant la chi­rur­gie. « Après impres­sion, l’implant cimen­taire sèche puis est sté­ri­li­sé », détaille Bap­tiste Char­bon­nier. Pour qu’il soit défor­mable, le bio­ma­té­riau est réhy­dra­té au bloc opé­ra­toire. Cette hydra­ta­tion per­met aus­si de l’imprégner de moelle osseuse du patient – futures cel­lules colo­ni­sa­trices – et de déclen­cher la prise du ciment qui per­met­tra le dur­cis­se­ment de la pièce après insertion.

L’implant 3D devient alors, une fois en place, un sup­port tem­po­raire, colo­ni­sé pro­gres­si­ve­ment par les cel­lules osseuses du patient. Les résul­tats sont pro­met­teurs : après six mois, l’implant est presque entiè­re­ment résor­bé, rem­pla­cé par de l’os natu­rel. Des essais ont déjà été menés sur 18 chiens, qui pour­raient deve­nir des ambas­sa­deurs de cette nou­velle tech­nique auprès de futurs jeunes patients ! Mais les cher­cheurs res­tent réa­listes : « Nous avons encore un taux d’échec plus impor­tant que pour les auto-greffes, mais on a consta­té que la régé­né­ra­tion osseuse semble plus impor­tante avec ce nou­veau maté­riau, donc c’est déjà un pro­grès ! »

Le pro­jet, finan­cé par l’ANR pour quatre nou­velles années, entre désor­mais dans une phase de raf­fi­ne­ment des maté­riaux et de sécu­ri­sa­tion régle­men­taire, avec l’ambition de deve­nir un dis­po­si­tif médi­cal de classe 3 (bio­dé­gra­dable).

Chaque année en France, envi­ron 1 enfant sur 700 naît avec une fente labio-pala­tine, dont une majo­ri­té avec un défaut osseux. Si la tech­nique n’est pas encore prête pour un usage cli­nique cou­rant, elle esquisse déjà une méde­cine plus per­son­na­li­sée, moins inva­sive et moins dou­lou­reuse pour les petits patients de demain.

Sophie Podevin