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La révolution numérique en chirurgie pré-implantaire #2

Nous allons voir dans ce post l’ensemble de la chaine technologique réalisée par la banque de tissu osseux BIOBank (Presles en Brie, France) de la conception et fabrication assistées par ordinateur (CFAO) d’un bloc spongieux allogénique sur mesure destiné à augmenter un plancher sinusien résorbé présentant une déhiscence osseuse (voir post 1).

I) Conception assistée par ordinateur (CAO)

Les fichiers sous format de fichier DICOM du cône beam réalisés par le patient sont envoyés par WeTransfer à BIOBank, qui va pouvoir débuter la CAO du greffon osseux avec les phases de segmentation et d’impression 3D :

1) Segmentation (par seuillage simple)

A partir des fichiers DICOM (digital imaging and communications in medecine), un logiciel de reconstruction 3D permet d’obtenir un modèle osseux virtuel du patient (figures 1 et 2).

2) Impression 3D

Les données numériques du modèle osseux virtuel sous format de fichier STL (stéréolithographie) sont exportées vers un logiciel (Suite logiciel Nauta) pilotant une imprimante 3D (DigitalWax de DWS, modèle 020D) qui va imprimer par stéréolithographie un modèle en résine de l’os du patient (figure 3).

Fig. 3 : Modèle osseux en résine
Fig. 3 : Modèle osseux en résine

BIOBank envoie par colis postal le modèle en résine au chirurgien en vue de la réalisation d’un greffon prospectif en silicone.
Le chirurgien réalise la troisième phase de la CAO :

3) Greffon en silicone

Le chirurgien dispose alors en taille réelle d’une réplique en résine de l’os de son patient. Cela va lui permettre de concevoir un greffon prospectif à l’aide d’un matériau en silicone, c’est à dire concevoir un greffon en silicone aux dimensions du greffon osseux désiré. L’intérêt de ce procédé est que le greffon en silicone aura les caractéristiques qui auront été déterminées exclusivement par le chirurgien : volume du greffon, forme du greffon et situation du greffon sur le site receveur.
La technique de conception du greffon en silicone est la suivante :

  • un boudin de silicone est préparé en malaxant un matériau de base et un matériau durcisseur dans des proportions 50/50 (putty avec dureté finale élevée),
  • le silicone est ensuite introduit dans la cavité sinusienne du modèle en résine puis tassé afin de parfaitement enregistrer la face interne du plancher sinusien (figure 4),
  • Fig. 4 : Réalisation par le chirurgien du greffon en silicone sur le modèle en résine
    Fig. 4 : Réalisation par le chirurgien du greffon en silicone sur le modèle en résine
  • une fois la prise terminée, le silicone est retiré de la cavité. Son intrados reproduit exactement le relief de la zone à greffer souhaité par le chirurgien (figure 5).
  • Fig. 5 : Intrados du greffon en silicone
    Fig. 5 : Intrados du greffon en silicone

Le silicone est taillé à l’aide d’une lame de bistouri (figure 6) et affiné avec une fraise résine (figure 7) jusqu’à ce que le résultat corresponde au souhait du chirurgien (figure 8).

C’est à ce stade de la CAO qu’il y a une différence avec la technique décrite par Piatelli et col. Avec la technique de Piatelli et col, le greffon osseux virtuel est directement conçu sur le modèle osseux virtuel, à l’aide d’outils spécifiques de CAO. Le coût de ces outils et la courbe d’apprentissage font qu’il n’est pas concevable que le chirurgien les acquière au sein de son cabinet pour réaliser cette étape de travail informatique. Il revient donc au laboratoire en charge de la réalisation du greffon, qui possède ces outils de CAO, de réaliser la conception virtuelle du greffon. Pour ce faire, le laboratoire fournit au chirurgien des coupes en 2D de la zone à greffer. Le chirurgien dessine dessus (avec plus ou moins de précisions), le greffon désiré. Le laboratoire doit alors interpréter à partir de ces dessins en 2D, un greffon en 3D à l’aide des outils de CAO. D’une part, le volume et la forme est dépendants de l’interprétation que fait le laboratoire des dessins du chirurgien, d’autre part, cette approche nécessite une validation du projet de greffe à l’aide d’un PDF 3D soumis ultérieurement au chirurgien. Ce protocole avec plusieurs aller-retour présente non seulement une certaine lourdeur mais transfère aussi au laboratoire une certaine responsabilité dans l’interprétation des désirs du chirurgien.
Les avantages de la conception du greffon en silicone par le chirurgien pour le laboratoire sont de redonner la main au chirurgien pour la conception du greffon, d’éliminer le biais généré par l’interprétation des désirs du chirurgien que devait faire le laboratoire et de disposer d’un objet en 3D plutôt que d’images en 2D pour améliorer la qualité d’usinage du greffon.
Le greffon en silicone est envoyé par le chirurgien à BIOBank par colis postal pour terminer la CAO :

4) Numérisation

Biobank va réaliser la numérisation du greffon en silicone grâce à un scanner 3d extra-oral (Rexcan DS3 Silver de Solutionix avec logiciel d’acquisition EZ-Scan), afin d’obtenir un greffon osseux virtuel (figures 9 et 10). Le greffon osseux virtuel obtenu est donc la réplique du greffon en silicone avec une précision de 0,01 mm.

II) Fabrication assistée par ordinateur (FAO)

BIOBank va alors procéder à partir des fichiers STL du greffon osseux virtuel à la FAO du greffon osseux. Un bloc spongieux issu d’une tête fémorale prélevée sur donneur vivant (figure 11), est placé dans un centre d’usinage 4 axes (en salle blanche) piloté par un logiciel intégrant les fichiers STL du greffon virtuel. La précision du fraisage étant de l’ordre du dixième de mm, le greffon osseux obtenu est donc quasiment l’exacte réplique du greffon osseux virtuel et donc du greffon en silicone (figures 12 à 14). Le greffon osseux sur mesure est alors soumis au procédé Supercrit® exclusif de BIOBank pour la viro-inactivation. Il est ensuite stérilisé par rayonnement gamma et commercialisé sous double emballage, dans une boite étiquetée avec le nom du praticien et du patient (figure 15).

Quels sont les avantages de réaliser un greffon sur mesure ?
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Commentaires

Lapin Bleu

bonjour, quel est le coût d’une tel procédure ? et quelle est l’origine précise du greffon ? les fractures du col du fémur ? existe-t-il un risque de transmission de prions ?
Merci pour ce beau cas qui offre de belles perspectives pour les situations « désespérées ».

Bonsoir
Pour Olieve,
oui le greffon rentre aisément dans la cavité sinusienne et trouve facilement sa place sur la face interne du plancher sinusien conformément à la planification. La technique est la même que pour un sinus-lift par voie latérale, la fenêtre étant de dimension legèrement supérieur. Il faut par contre avoir bien compris comment insérer le greffon à travers la fenêtre (il y a un sens d’introduction bien précis) et où situer la fenêtre au niveau de la face latérale du sinus. Un peu d’entraînement au préalable est nécessaire. Le modèle en résine et le greffon en silicone sont très utiles pour simuler l’intervention.

Bonsoir
Pour Lapin Bleu,

Oui tout à fait, c’est le but de la technique, d’être une alternative à la technique classique avec de la poudre d’os qui peut poser des problèmes dans les cas de sinus avec une anatomie particulière ( communications bucco-sinusiennes, septa osseux, membranes schneider pellucides…)
Le coût est facturé 700 euros par la banque d’os pour la CFAO du greffon. Il faut rajouter deux ou trois vis d’ostéosynthèse (une centaine d’euros).

Les greffons ont pour origine les coxarthroses. Les fractures du col fémoral sont exclues à cause d’une qualité osseuse insuffisante.

Le risque de transmission des prions, comme des virus, est évité par la sélection des donneurs ( par le chirurgien orthopédiste préleveur au regard des antécédents familiaux et chirurgicaux du donneur), ainsi que par l’application d’un procédé physico-chimique inactivant (procédé Supercrit®).
Ce dernier inclus notamment de la soude molaire, considéré par les normes en vigueur comme un procédé chimique efficace contre les prions.

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