Apparue il y a une trentaine d’années, l’impression 3D a suscité l’engouement, tant en médecine humaine que vétérinaire. Ce nouvel outil médical, complémentaire et innovant, permet de fabriquer du sur-mesure pour les animaux de toutes tailles. De plus en plus de vétérinaires s’y intéressent et élargissent ses applications à presque tous les domaines de la santé animale.
L’impression 3D est une technologie apparue à la fin du siècle dernier qui a immédiatement intrigué. Également connue sous le nom de fabrication additive, cette technologie permet la fabrication d’un objet tridimensionnel par le dépôt d’un matériau couche par couche au moyen d’un procédé d’impression contrôlé par ordinateur. Les possibilités d’utilisation sont aussi variées que les formes sont différentes et les matériaux diversifiés. Naturellement, cette infinité de possibilités, décrite comme une « nouvelle révolution industrielle », a rapidement suscité un engouement particulier dans de nombreux secteurs, dont le milieu médical. En médecine humaine, cette fabrication sur mesure permet de personnaliser les outils pour chaque patient, en repoussant ainsi certaines limites médicales. Moins utilisée en médecine vétérinaire, l’impression 3D prend toutefois de l’ampleur depuis quelques années.
La bio-impression est un développement de l’impression 3D qui a connu la plus forte croissance et des innovations révolutionnaires ces dernières années (modèles de molécules, cellules et organes humains). Le marché de la bio-impression, estimé à 100 milliards de dollars en 2015, devrait connaître une croissance de 36 % entre 2017 et 2022, surpassant de nombreux domaines liés à l’impression 3D. Ainsi, de plus en plus de praticiens s’y intéressent et élargissent ses applications à presque tous les domaines de la médecine et de la chirurgie vétérinaires. Son utilisation se développe principalement autour de quatre grandes applications médicales : la planification chirurgicale, la fabrication de guides chirurgicaux à utilisation préopératoire, la conception de prothèses et d’implants, l’éducation et la formation médicale.
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L’impression de prothèses et d’implants
Avec l’émergence rapide de la technologie d’impression 3D, les vétérinaires se sont intéressés aux applications dans presque tous les champs de la chirurgie, et plus particulièrement dans le domaine de la chirurgie orthopédique. Que ce soit pour solidifier des fractures ou soutenir les anomalies osseuses d’un membre, de la colonne vertébrale ou de tout autre os du corps, l’impression 3D s’est peu à peu imposée dans l’arsenal thérapeutique chez l’animal, notamment du fait de sa grande adaptabilité anatomique. Un chihuahua autant qu’un éléphant peuvent ainsi profiter de prothèses personnalisées sur mesure. Le processus de fabrication traditionnel de ce genre de prothèses est souvent long et coûteux. Elles n’étaient donc que rarement envisagées pour traiter un animal. L’impression en 3D a permis de démocratiser ce type d’option pour les animaux aussi, à moindre coût.
Au fil des années, de nombreuses recherches ont été menées pour créer des substituts osseux à l’aide de matériaux biocompatibles. Les métaux poreux sont parmi les plus utilisés en raison de leur résistance à la corrosion et de leur structure qui permet l’ostéogenèse. L’impression 3D permet de concevoir des modèles métalliques poreux personnalisés pour chaque animal, utilisés notamment pour le renforcement structurel, comme un os artificiel. Des implants permanents peuvent ainsi être imprimés pour remplacer directement des parties du corps défaillantes (une hanche, un genou, etc.), mais la technologie sert également à créer des implants plus temporaires, tels que des plaques et des vis en support d’une chirurgie.
Comme chez l’homme, les prothèses fabriquées sur mesure sont de plus en plus courantes en médecine vétérinaire. Des entreprises commerciales se sont même lancées dans ce domaine. En décembre 2014, 3D Systems a équipé un chien nommé Derby avec des prothèses imprimées en 3D. Le chien souffrait d’une malformation congénitale caractérisée par des membres antérieurs atrophiés. Les prothèses ont permis à Derby de marcher et même de courir librement. Mais les chiens sont loin d’être les seuls à bénéficier de ces supports anatomiques, puisque des chercheurs de la Penn State University ont déjà équipé un perroquet d’une patte prothétique imprimée en 3D pour l’aider à marcher de nouveau. De même, une équipe interdisciplinaire de vétérinaires et de chercheurs experts en impression 3D au Brésil a réussi à équiper un ara bleu d’un bec prothétique en titane. En mars 2017, une société basée en Turquie, BTech, spécialisée dans les implants 3D pour l’homme, a imprimé une mâchoire prothétique en titane pour une tortue de mer blessée et incapable de se nourrir seule.
Les exemples se multiplient au fil des années. Comme les médecins avant eux, les vétérinaires spécialisés en orthopédie disent ne plus pouvoir se passer de cette technologie, qui a considérablement élargi le champ des possibilités thérapeutiques et amélioré les conditions de vie des animaux concernés. L’adaptabilité des modèles à chaque individu permet aujourd’hui de traiter des cas toujours plus complexes.
L’impression 3D en support à la chirurgie
Mais l’impression 3D ne se limite pas à produire des prothèses pour les animaux. Ce procédé aide également les praticiens à planifier et à répéter certains actes chirurgicaux en phase préopératoire. Jusqu’à présent, ils avaient recours à différents examens d’imagerie (radiographie, scanner, IRM) pour préparer leurs interventions. Mais les images en 2D ou en 3D sont souvent visualisées sur une surface bidimensionnelle qui ne permet pas une représentation spatiale des structures anatomiques ou leur manipulation dans l’espace.
Aujourd’hui, les chirurgiens peuvent fabriquer un objet tridimensionnel plus représentatif, avec des techniques soustractives ou additives. La conception soustractive présente l’avantage d’être peu onéreuse, mais le résultat obtenu est peu précis et ne peut pas être stérilisé si nécessaire. En revanche, la fabrication additive en 3D offre aux praticiens une impression réaliste tridimensionnelle de structures complexes, permettant une planification et une simulation chirurgicale avant les opérations. Ces outils personnalisés ont une utilité peropératoire indéniable pour faciliter une procédure chirurgicale complexe.
Globalement, l’utilisation de modèles 3D en amont d’une intervention chirurgicale réduit les pertes sanguines préopératoires et la quantité de sang transfusé, réduit le temps opératoire et la durée de l’anesthésie, diminue le risque de morbidité et d’erreurs opératoires. Les chirurgiens sont plus efficaces et plus rapides pendant l’intervention. À cela s’ajoute une augmentation de la précision des gestes. En résumé, la chirurgie est plus simple, plus rapide et plus précise. Ces modèles sont particulièrement importants en chirurgie orthopédique et en neurochirurgie, mais leur utilisation s’applique également aux interventions sur les tissus mous. De plus, l’impression 3D permet la création d’outils chirurgicaux personnalisés, réduisant ainsi considérablement le temps nécessaire aux opérations complexes.
L’impression 3D au service de l’apprentissage
En outre, les impressions anatomiques en 3D sont régulièrement utilisées dans l’enseignement. L’anatomie occupe une place importante dans l’enseignement médical. Elle permet aux étudiants de comprendre les structures anatomiques et les relations spatiales entre les systèmes organiques. Elle aide à la compréhension de la physiologie, de la pathologie et des solutions thérapeutiques possibles. Actuellement, les étudiants vétérinaires ont principalement à leur disposition pour apprendre leur futur métier des cadavres, des os et des organes conservés par plastination, des logiciels de simulation en 3D et des modèles en plastique. La manipulation directe et la possibilité de visualiser les structures dans l’espace sont censées favoriser une meilleure compréhension et assimilation des informations. Dans ce contexte, l’impression 3D propose une nouvelle façon d’enseigner, tout aussi pertinente que les méthodes traditionnelles, et qui limite l’utilisation d’animaux. Les modèles 3D sont particulièrement utiles pour répliquer des structures fragiles qui se conservent mal comme le cerveau. En 2017, Schoenfeld-Tacher et son équipe ont ainsi créé trois modèles de cerveau canin en 3D en acrylique, à partir d’images obtenues via l’imagerie par résonance magnétique.
Ces impressions 3D anatomiques sont particulièrement utiles aux élèves qui peuvent s’entraîner dessus. De la même façon que les modèles chirurgicaux offrent davantage de précision aux praticiens confirmés, la simulation d’actes fournit une formation pratique complémentaire aux étudiants. Les vétérinaires utilisent de nombreux outils de diagnostic tels que l’échographie, l’otoscopie et l’endoscopie qui nécessitent une formation. Si des modèles de simulation et d’entraînement à la réalisation de ces examens existent, leur prix est élevé et leur disponibilité réduite. C’est pourquoi plusieurs enseignants et chercheurs se sont tournés vers l’impression 3D pour la conception de simulateurs.
Un futur prometteur pour l’impression 3D
En médecine vétérinaire, l’impression 3D offre ainsi une multitude d’applications pratiques. Des prothèses ou des implants aux outils personnalisés, en passant par les modèles anatomiques qui aident les vétérinaires installés comme leurs futurs confrères en cours de formation, cette technique innovante facilite la réalisation de certains actes et gestes médicaux ou chirurgicaux, et permet d’envisager le traitement des animaux présentant des malformations ou des anomalies complexes, en un temps record et à un coût relativement faible.
L’usage des différentes techniques d’impression 3D se démocratise à un rythme soutenu, mais le potentiel de cette technologie est loin d’être atteint. Désormais intégrée à la formation initiale, l’impression 3D devrait s’imposer dans la pratique quotidienne des futures générations de vétérinaires. Si elle n’en est qu’à ses balbutiements en santé animale, sa place dans l’arsenal thérapeutique ne peut que croître à l’avenir.