You are here: Home \ lifetech.brussels \ 3D printing leading to personalization of healthcare
3d-printer-medical

3D printing leading to personalization of healthcare

29 September 2016 - 10:16

Nederlandse versie hier; english version coming soon.

L’impression 3D, vers la personnalisation de nos soins de santé

Utilisée dans un premier temps principalement pour le prototypage, ses applications se mLe monde de l’impression 3D se démocratise rapidement, proposant aujourd’hui des imprimantes accessibles au marché grand public et des plans à télécharger sur Internet. Ce mode de fabrication pourrait bien influencer nos modes de production et de consommation.ultiplient allant du design à la production industrielle de pièces techniques pou

r l’industrie de pointe comme l’aéronautique par exemple. Le secteur médical n’est pas en reste, tant au niveau de la recherche universitaire que de l’industrie, où l’on travaille activement à l’innovation des modes d’impression et des matériaux utilisés. Aujourd’hui, l’impression 3D est déjà utilisée dans le secteur médical pour le prototypage rapide de dispositifs médicaux, la création d’orthèses, de prothèses et d’implants, l’ingénierie tissulaire, la formation et la préparation opératoire ainsi que dans le secteur biopharmaceutique.

L’impression 3D

La fabrication additive ou plus souvent appelée impression 3D est un procédé de fabrication par ajout de matière assisté par ordinateur. A la différence des méthodes d’usinage traditionnelles où la forme est conçue par retrait de matière, l’impression 3D créée la pièce par superposition de couches successives. Ce mode de fabrication peut être utilisé à tout stade de production, depuis la pré-production jusqu’à la fabrication de petites ou moyennes 3D printing prototypeséries.

Elle est particulièrement adaptée au prototypage et à la fabrication rapide de petits composants en grande quantité ou la production à façon de pièces complexes ou spécifiques, offrant des avantages économiques indéniables.

Ce secteur connaît une croissance rapide, selon une étude publiée par Smartech Markets Publishing, le marché de l’impression 3D devrait croître pour atteindre plus de 5,8 milliards $ à l’horizon 2024 (1)

Le marché de l’impression 3D dans le secteur de la santé, réparti entre les machines, les matériaux et les services dédiés devrait atteindre à lui-seul près de 2,3 milliards de dollars en 2020 (2). Smartech Market Publishing précise encore que le nombre d’imprimantes 3D vendues chaque année à des professionnels de la santé (laboratoires, hôpitaux, cliniques, universités, …) devrait croître de 100% pour atteindre plus de 2.200 unités. Le marché des matériaux à vocation médicale passera de 50M$ à 345M$ d’ici 5 ans.

Les applications

Ce marché très large touche un nombre croissant d’applications dont voici un bref aperçu :

Le prototypage rapide connaît depuis quelques années déjà un progrès considérable auprès des designers industriels qui y voient la possibilité de créer des modèles en 3 dimensions, suivant les spécificités qui n’auraient pu être envisagées auparavant, et de réaliser des itérations sur base des retours du client.  De nombreuses grandes entreprises, comme GE (3), utilisent déjà le prototypage rapide et y investissent massivement.
Dans le secteur médical, elle permet de réaliser des premiers prototypes à moindre coût, de les tester auprès des utilisateurs pour obtenir des premiers retours et de s’adapter rapidement pour répondre au mieux aux besoins réels des clients. Les principaux avantages sont d’identifier rapidement les modifications nécessaires, de vérifier et valider ses modèles pour accélérer la mise sur le marché, de réaliser les premiers tests pré-cliniques, d’évaluer le potentiel d’un nouvel équipement, de vérifier la fonctionnalité avant de réaliser le produit final, de garantir la sécurité du patient et de respecter les exigences réglementaires. En d’autres termes, cela permet de passer plus rapidement du prototype au produit final avec un impact important sur le temps, les coûts et le taux d’adoption des médecins.

La formation et l’entraînement : il est possible de reproduire fidèlement des organes ou des os, mêmes malades ou blessés, permettant la formation des étudiants en médecine en offrant une alternative aux entraînements sur cadavres. Grâce à l’imagerie médicale, il est également possible de reproduire les organes d’un patient, suivant ses spécificités anatomiques, ce qui permet aux chirurgiens de se préparer à l’intervention, d’identifier les risques éventuels et d’adapter leurs gestes. Un exemple est la société française Biomodex(link is external) qui a développé un système d’impression 3D capable de reproduire les tissus durs et mous à partir de l’imagerie médicale (4).

Le biopharmaceutique : la FDA (5) a autorisé en 2015 le premier médicament imprimé en 3D (6) et commercialisé aux Etats-Unis par Aprecia(link is external). La pilule imprimée est rendue plus poreuse, elle se dissout ainsi plus rapidement et facilite l’ingestion.

Le dentaire : l’industrie dentaire l’utilise déjà avec succès pour tester mais aussi pour réaliser des pièces finales telles que couronnes, implants, appareils orthodontiques, …. Cette technologie peut notamment se baser sur l’imagerie 3D (évitant la prise d’empreinte traditionnelle) pour réaliser des pièces adaptées aux spécificités de chaque patient. Les avantages principaux sont la réduction des coûts et du temps de réalisation, le confort ainsi que la personnalisation des soins.

L’orthopédie (plâtres, orthèses, prothèses, guides de chirurgie, …) : Plusieurs entreprises ont élaborés des techniques defabrication de plâtres par impression 3D. Sur base d’imagerie médicale, le logiciel conçoit un pâtre approprié en structure plastique munie de plusieurs ouvertures. Les avantages principaux sont la légèreté bien sûr mais aussi un gain de temps pour le personnel soignant qui n’a plus à modeler le plâtre, la possibilité de vérifier l’état de la peau, de lui permettre de mieux respirer mais aussi d’appliquer les soins et de diminuer les risques d’infections. Bien que déjà testée, les plâtres imprimés ne sont pas encore commercialisés mais des tests cliniques sont néanmoins en cours.

Un autre exemple est la réalisation de mains bioniques (7) à bas prix et de prothèses de main imprimée en 3D. Il s’agit ici de gants basiques, utilisables sans chirurgie, qui permettent de réaliser des mouvements basiques. e-Nable (8) est une communauté de bénévoles qui réalise des gants accessibles économiquement et qui peuvent être personnalisés aux goûts des enfants.

D’autres sociétés développent des kits chirurgicaux adaptés à l’anatomie du patient pour des guides de coupe, des incisions plus précises ou pour adapter les implants.

Un secteur en pleine expansion est la réalisation d’implants et de greffes en matériaux biocompatibles qui peuvent remplacer des os, des portions d’os ainsi que des articulations qui s’adaptent parfaitement à la morphologie du patient. Les participants duMedTech Accelerator(link is external) (9) ont pu assister à une présentation de la société Materialise(link is external), l’un des leaders dans la conception d’implants et de guides chirurgicaux notamment, qui a pu apporter son témoignage sur les opportunités offertes par les technologies d’impression 3D mais aussi ses spécificités et sa complexité réglementaire.

La médecine régénérative : la réalisation de tissus et d’organes adaptés aux spécificités de chaque patient et vascularisés pourraient remplacer des organes/tissus détruits ou défaillants (10). La problématique principale est la conception des matériaux suffisamment solides pour résister dans le temps, biodégradables ou bioextensibles.  Même si la réalisation d‘organes complexes est encore loin, on parle déjà de bio-impression de tissus (peau, cornée, …) pour réparer des tissus endommagés.

Des premiers tests ont permis par exemple de remplacer des cartilages abîmés par des cartilages de vache préalablement cultivés en laboratoire. Un autre exemple est la startup française Poeitis, qui combine les technologies de l’impression 3D et de la biologie cellulaire pour fabriquer des tissus biologiques couche par couche (11). Ces innovations pourront toucher le secteur cosmétique (la création de tissus en laboratoire est une bonne alternative aux tests sur animaux qui sont interdits pour le secteur cosmétique depuis 2013 en Europe) mais aussi le secteur médical pour la réparation de tissus grâce à des greffons de peau totalement assimilables par le patient puisque fabriqués à partir des cellules du patient.

Les principaux freins à l’expansion de ces technologies sont les limites techniques actuelles au niveau de l’impression et des matériaux, les coûts encore relativement élevés, la biocompatibilité mais aussi toutes les contraintes spécifiques (12) au secteur des dispositifs médicaux et plus spécialement aux implants, étant donné que chaque implant créé présente des caractéristiques uniques.

Malgré la complexité de la technologie et ses contraintes, elle permettra d’offrir des soins toujours plus avancés et adaptés aux patients, d’améliorer les résultats, de s’adapter rapidement à un marché en constante évolution et de garantir une mise sur le marché plus rapide de produits pertinents et personnalisés.

Auteur: Christophe Coppens

Follow us

Twitter