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Projet 3D-Surg: Le bloc opératoire de demain
Centrale Nantes poursuit son implication dans le domaine de la santé, en menant au quotidien de nombreux travaux de recherche, dont le projet national 3D-Surg (2015-2020).
le 28 avril 2016
UNE ENVERGURE NATIONALE
Dans le cadre de la deuxième phase de la Nouvelle France industrielle, Marisol Touraine, ministre des Affaires sociales, de la Santé et des Droits des femmes, Emmanuel Macron, ministre de l'Economie, de l'Industrie et du Numérique, et Axelle Lemaire, secrétaire d'État chargée du Numérique ont déterminé trois axes relatifs à la médecine du futur : Biotechnologies médicales, Dispositifs médicaux et nouveaux équipements de santé, Santé numérique. En ce qui concerne le plan Dispositifs médicaux et nouveaux équipements de santé, sur le volet visant au rapprochement des leaders (grands groupes et ETI) et des PME, des projets innovants ont été lancés en 2015, tels que HECAM (cancérologie), Sight Again (vision) ou 3D Surg (assistance 3D en chirurgie digestive mini-invasive).
Le projet 3D-Surg, soutenu par la Banque Publique d'Investissement, a pour objectif la conception et l'industrialisation du bloc opératoire de demain. Il s'agit d'offrir au praticien, dans le bloc opératoire, des outils de visualisation des nombreuses informations ou données médicales à sa disposition : visualisation du patient 3D, planification pré-opératoire, visualisation et interaction intra-opératoire, chirurgie assistée par réalité augmentée.
CENTRALE NANTES AU COEUR DE LA RECHERCHE SUR LA MEDECINE DU FUTUR
Centrale Nantes est partenaire de ce projet. L'enseignant-chercheur Francisco Chinesta, reconnu internationalement pour ses travaux de recherche, et Domenico Borzacchiello, ingénieur de recherche, travaillent sur le projet avec l'IHU de Strasbourg, l'un des six centres d'excellence en France et initié par l'IRCAD (Institut de Recherche contre les Cancers de l'Appareil Digestif), qui se positionne comme leader mondial de la formation en chirurgie mini-invasive.
Dès 2001, l'IRCAD a dépassé la science-fiction avec une première mondiale : une opération chirurgicale réalisée à distance entre un chirurgien situé à New York et une patiente à Strasbourg. C'était la première fois dans l'histoire de la chirurgie que les délais de transmission liés à la distance étaient maîtrisés afin de rendre possible une telle opération. Il s'agit aujourd'hui d'aller encore plus loin.
En effet, c'est une chose pour le médecin de voir ce qu'il se passe et d'agir, c'en est une autre de « sentir » son geste. Afin de minimiser au maximum les risques liés à des gestes précipités, Francisco Chinesta et Domenico Borzacchiello cherchent des solutions permettant aux chirurgiens de corréler ce qu'ils voient à l'écran avec ce qu'ils ressentent dans leurs mains, c'est-à-dire de créer un retour de force réaliste. Il faut donc que l'ordinateur se comporte comme le patient et qu'il prenne en compte la déformation des organes (par exemple pendant la respiration). Sachant que la marge d'erreur tolérée est de 2 millimètres et que les prédictions doivent être faites en 0,2 secondes, il faudrait être capable de résoudre des complexes problèmes de solides déformables non linéaires 500 fois par seconde. Cela nécessiterait des moyens de calcul difficilement imaginables quand l'objectif est de démocratiser la pratique. Il faudrait donc être capable de pouvoir effectuer ces calculs très précis en temps réel et dans de plateformes de calcul légères (systèmes embarqués).
Une question en découle : comment faire bien, vite et bon marché ? Les techniques numériques tout à fait nouvelles développées par l'équipe à Centrale Nantes, basées sur les techniques de réduction de modèles et les abaques PGD, permettent le développement de simulateurs très puissants combinant efficacité, légèreté et précision.
Autre défi : la tablette. L'avantage d'une tablette face à un ordinateur ? Elle offre une manipulation digitale, à laquelle sont habitués les chirurgiens, et est facilement stérilisable. Domenico Borzacchiello travaille précisément sur la question de savoir si une telle simulation est possible sur tablette, l'objectif étant toujours d'aider au mieux les médecins à la préparation de leurs interventions chirurgicales.
Dans le cadre de la deuxième phase de la Nouvelle France industrielle, Marisol Touraine, ministre des Affaires sociales, de la Santé et des Droits des femmes, Emmanuel Macron, ministre de l'Economie, de l'Industrie et du Numérique, et Axelle Lemaire, secrétaire d'État chargée du Numérique ont déterminé trois axes relatifs à la médecine du futur : Biotechnologies médicales, Dispositifs médicaux et nouveaux équipements de santé, Santé numérique. En ce qui concerne le plan Dispositifs médicaux et nouveaux équipements de santé, sur le volet visant au rapprochement des leaders (grands groupes et ETI) et des PME, des projets innovants ont été lancés en 2015, tels que HECAM (cancérologie), Sight Again (vision) ou 3D Surg (assistance 3D en chirurgie digestive mini-invasive).
Le projet 3D-Surg, soutenu par la Banque Publique d'Investissement, a pour objectif la conception et l'industrialisation du bloc opératoire de demain. Il s'agit d'offrir au praticien, dans le bloc opératoire, des outils de visualisation des nombreuses informations ou données médicales à sa disposition : visualisation du patient 3D, planification pré-opératoire, visualisation et interaction intra-opératoire, chirurgie assistée par réalité augmentée.
CENTRALE NANTES AU COEUR DE LA RECHERCHE SUR LA MEDECINE DU FUTUR
Centrale Nantes est partenaire de ce projet. L'enseignant-chercheur Francisco Chinesta, reconnu internationalement pour ses travaux de recherche, et Domenico Borzacchiello, ingénieur de recherche, travaillent sur le projet avec l'IHU de Strasbourg, l'un des six centres d'excellence en France et initié par l'IRCAD (Institut de Recherche contre les Cancers de l'Appareil Digestif), qui se positionne comme leader mondial de la formation en chirurgie mini-invasive.
Dès 2001, l'IRCAD a dépassé la science-fiction avec une première mondiale : une opération chirurgicale réalisée à distance entre un chirurgien situé à New York et une patiente à Strasbourg. C'était la première fois dans l'histoire de la chirurgie que les délais de transmission liés à la distance étaient maîtrisés afin de rendre possible une telle opération. Il s'agit aujourd'hui d'aller encore plus loin.
En effet, c'est une chose pour le médecin de voir ce qu'il se passe et d'agir, c'en est une autre de « sentir » son geste. Afin de minimiser au maximum les risques liés à des gestes précipités, Francisco Chinesta et Domenico Borzacchiello cherchent des solutions permettant aux chirurgiens de corréler ce qu'ils voient à l'écran avec ce qu'ils ressentent dans leurs mains, c'est-à-dire de créer un retour de force réaliste. Il faut donc que l'ordinateur se comporte comme le patient et qu'il prenne en compte la déformation des organes (par exemple pendant la respiration). Sachant que la marge d'erreur tolérée est de 2 millimètres et que les prédictions doivent être faites en 0,2 secondes, il faudrait être capable de résoudre des complexes problèmes de solides déformables non linéaires 500 fois par seconde. Cela nécessiterait des moyens de calcul difficilement imaginables quand l'objectif est de démocratiser la pratique. Il faudrait donc être capable de pouvoir effectuer ces calculs très précis en temps réel et dans de plateformes de calcul légères (systèmes embarqués). Une question en découle : comment faire bien, vite et bon marché ? Les techniques numériques tout à fait nouvelles développées par l'équipe à Centrale Nantes, basées sur les techniques de réduction de modèles et les abaques PGD, permettent le développement de simulateurs très puissants combinant efficacité, légèreté et précision.
Autre défi : la tablette. L'avantage d'une tablette face à un ordinateur ? Elle offre une manipulation digitale, à laquelle sont habitués les chirurgiens, et est facilement stérilisable. Domenico Borzacchiello travaille précisément sur la question de savoir si une telle simulation est possible sur tablette, l'objectif étant toujours d'aider au mieux les médecins à la préparation de leurs interventions chirurgicales.
