impression 3D, mouvement

Oct 02, 2023

5 juin 2023

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par Alyssa Schaechinger, Texas A&M University

Lorsque vous entrez dans le bureau d'un vétérinaire, vous vous attendez à voir des photos d'amis à fourrure, des diagrammes d'anatomie et un ordinateur sur lequel votre médecin prendra des notes sur votre animal de compagnie. Lorsque vous entrez dans le bureau du Dr Kate Barnes, vous voyez tout cela avec une touche futuriste d'imprimantes 3D.

Professeure agrégée de clinique à l'École de médecine vétérinaire et des sciences biomédicales (VMBS) de l'Université A&M du Texas, spécialisée dans l'orthopédie des petits animaux, Barnes consacre ses recherches et sa pratique clinique au Small Animal Teaching Hospital (SATH) de la VMBS à la pointe en définissant la 3D le rôle de l'impression dans les soins de santé et la mise en œuvre de la technologie d'évaluation de la mobilité en médecine vétérinaire dans le cadre du Gait Lab.

L'utilisation des imprimantes 3D du bureau de Barnes pour imprimer des matériaux biocompatibles place le VMBS sur le point de développer davantage la médecine vétérinaire. Alors que les modèles 3D sont plus courants en médecine humaine pour créer des pièces de rechange et des dispositifs médicaux sur mesure, Barnes a déclaré que la pratique consistant à utiliser des guides chirurgicaux imprimés en 3D en est encore aux phases de développement en médecine vétérinaire.

Barnes s'intéresse particulièrement à la mise en œuvre de modèles 3D dans ses protocoles opératoires, à la fois dans la phase de planification de la chirurgie et pendant la procédure proprement dite.

"Nous pouvons faire plusieurs choses avec les imprimantes 3D", a-t-elle déclaré. "La première est que nous pouvons regarder les os avec notre logiciel 3D et faire une planification chirurgicale virtuelle ; il est un peu plus facile d'évaluer certains membres et os lorsque vous les regardez en 3D. Nous pouvons également imprimer les modèles afin que nous puissions évaluer les déformations et les fractures pendant le processus de planification des chirurgies, et nous pouvons pratiquer ces chirurgies à l'aide des modèles.

L'un des problèmes les plus courants que Barnes et son équipe traitent chez les chiens, et parfois les chats, à l'aide de modèles 3D imprimés, est les déformations angulaires des membres, une condition dans laquelle le membre n'est pas droit. Les déformations angulaires des membres peuvent être le résultat d'un traumatisme ou d'une croissance incorrecte et sont généralement traitées chirurgicalement en faisant des coupes dans l'os de l'animal, ce qui permet au membre déformé d'être réaligné avec précision.

Pour s'assurer que la coupe est précise et efficace, les chirurgiens orthopédiques SATH peuvent imprimer des guides chirurgicaux 3D, qui sont des modèles sur mesure développés à l'aide d'un logiciel spécial au cours de la phase de planification chirurgicale. Une fois les guides imprimés, ils sont attachés à un os pendant la chirurgie, montrant au chirurgien exactement où et à quel angle couper pour corriger une déformation.

Les guides sont bénéfiques car ils sont adaptés à la taille et à la forme exactes de chaque patient.

"Si vous avez déjà tout cartographié, l'utilisation de guides chirurgicaux diminue le temps chirurgical, ce qui diminue le risque de choses comme l'infection", a déclaré Barnes. "Si vous êtes libre de suivre la procédure (sans guide), il y a aussi un peu plus tendance à être moins précis.

"Ainsi, les guides aident au moment de la chirurgie, aident à la précision de la chirurgie et aident à raccourcir le temps pendant lequel un chien est sous anesthésie", a-t-elle déclaré.

L'un des défis actuels de la généralisation de l'impression 3D est le prix élevé auquel sont confrontés les vétérinaires intéressés à développer leurs propres modèles et guides, qui comprend le coût du logiciel, des imprimantes et des matériaux biocompatibles qui peuvent être utilisés en toute sécurité sur des organismes vivants.

Heureusement, comme les récompenses l'emportent sur le coût de l'équipement, ces ressources sont disponibles chez Texas A&M pour être utilisées avec les patients vétérinaires et les traitements sont proposés à un prix accessible aux propriétaires, a déclaré Barnes.

En plus de l'impression 3D, Barnes, avec d'autres chercheurs du SATH, aide les chiens à améliorer leur mobilité dans le nouveau Gait Lab. Le travail de Barnes au sein du Gait Lab est unique, à la fois pour faire avancer la recherche et pour intégrer l'utilisation de la technologie de suivi des mouvements dans la pratique médicale.

La VMBS est l'une des seules écoles vétérinaires et la SATH est l'un des seuls cabinets vétérinaires à avoir accès à cette technologie qui réalise deux types d'évaluations différentes.

La première est appelée évaluation cinématique, qui permet aux chercheurs du VMBS d'examiner les mouvements des articulations et des membres à l'aide de petites boules réfléchissantes. Barnes compare cette technologie, qu'ils n'utilisent actuellement qu'à des fins de recherche, à celle utilisée pour créer des effets CGI dans les films.

"C'est le même type de technologie", a-t-elle déclaré. "Nous pouvons mettre de petites balles réfléchissantes sur les chiens pendant qu'ils marchent, et nous avons des caméras qui captent leur mouvement afin que nous puissions l'analyser."

Le deuxième type d'évaluation, appelé évaluation cinétique, utilise des plaques pour déterminer le poids qu'un chien porte sur chaque jambe. Les cliniciens du VMBS ont utilisé cet outil aussi bien auprès des patients orthopédiques du SATH que dans de nombreux projets de recherche.

Les résultats produits dans le Gait Lab permettent aux chercheurs de surveiller le mouvement articulaire d'un chien ou même de détecter une boiterie subtile. Si un chien favorise une jambe en raison de la douleur, la nouvelle technologie permet à Barnes et à son équipe de le voir dans les points de données.

Les données recueillies dans le Gait Lab permettent à Barnes et à ses collègues chercheurs de surveiller quantitativement la mobilité d'un chien. Avant d'utiliser cette technologie, la plupart des données sur la mobilité postopératoire étaient subjectives, s'appuyant sur la perspective du chercheur et du propriétaire de l'animal pour surveiller les progrès d'un chien.

"Lors de la convalescence d'un chien, l'effet placebo se produit chez les propriétaires et les vétérinaires", a expliqué Barnes. "Lorsque nous faisons des traitements sur des animaux, les gens veulent croire qu'ils vont mieux.

"Le Gait Lab est génial car il nous donne un nombre objectif pour le poids qu'un chien porte sur sa jambe, au lieu de devoir compter uniquement sur, "Je pense que ça a l'air plutôt bien." Il nous aide à les suivre au fil du temps et être vraiment en mesure de dire l'impact de ce que nous avons fait pour eux », a-t-elle déclaré.

Étant donné que la technologie d'évaluation cinétique utilisée avec les patients dans le Gait Lab n'est généralement pas disponible dans les cabinets vétérinaires privés, Texas A&M est l'un des seuls endroits de l'État où les patients peuvent en bénéficier ; en tant que tels, le SATH et les travaux menés dans le Gait Lab ont le potentiel d'avoir un impact important sur la médecine vétérinaire.

Texas A&M continue de faire avancer la recherche vétérinaire vers l'avenir en renforçant des travaux comme la recherche de Barnes sur l'impression 3D et le Gait Lab.

Ces technologies sont encore relativement nouvelles en termes de technologie chirurgicale vétérinaire, et Barnes est l'une des rares praticiennes à consacrer sa carrière à leur avancement.

"Ils sont un peu plus courants en médecine humaine. C'est quelque chose qui devient de plus en plus disponible en médecine vétérinaire, mais cela prend souvent plus de temps", a-t-elle déclaré. "Il y a d'autres universités qui le font, mais c'est définitivement quelque chose qui est encore en devenir."

Barnes aide également à garantir que ces technologies se développeront à l'avenir en transmettant ses connaissances et ses expériences aux étudiants.

"Je fais une conférence sur l'impression 3D dans les déformations angulaires des membres", a-t-elle déclaré. "Les étudiants regardent généralement les modèles ensemble, regardent les guides si nous les avons, et parlent de la déformation et de ce que nous allons faire pour la corriger."

En raison du travail de Barnes, ainsi que d'autres innovations dans la recherche et les soins aux patients explorées au Texas A&M, le SATH accueillera de nombreuses percées passionnantes dans les années à venir.

Alors que Barnes continue d'aider à lancer ce mouvement, elle envisage l'avenir avec enthousiasme.

"Il sort de plus en plus en médecine vétérinaire, alors j'espère que nous aurons l'occasion de l'utiliser encore plus", a-t-elle déclaré. "Si vous connaissez des cas, des chiens aux pattes tordues, envoyez-les. Nous serions heureux de les voir."

Fourni par l'Université Texas A&M