La modélisation biomécanique
Procédure et modélisation biomécanique au cœur de la simulation avec InSimo
En matière de simulation, le réalisme est un facteur clé de réussite. Et pour être réaliste, InSimo a recours à une modélisation biomécanique très poussée pour proposer des simulateurs immersifs et interactifs, reproduisant avec fidélité les organes, les interactions chirurgicales et leurs conséquences. Depuis l’installation du patient et son accompagnement psychologique, jusqu’au dernier point de suture, les logiciels d’InSimo placent l’interne dans des conditions proches du réel grâce, par exemple, à la réalité augmentée.
LA MODÉLISATION BIOMÉCANIQUE AU SERVICE DU RÉALISME DE L’OPÉRATION
Pour proposer une simulation complète des actes chirurgicaux, l’essentiel n’est pas de reproduire le geste.
Encore faut-il également pouvoir modéliser les conséquences de celui-ci. C’est l’objet de la biomécanique.
Issu de l’INRIA (Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique), l’un des cofondateurs et CEO d’InSimo, Pierre-Jean Bensoussan, en est un spécialiste.
Il a voulu « générer un saut qualitatif en matière de simulation, pour anticiper la déformation des organes et y ajouter un aspect interactif (les conséquences du geste sur les tissus, les volumes et les membranes) ».
Cette réflexion a mené à la création de l’outil diSplay, une table de dissection virtuelle (sur écran) qui prépare aux diverses phases opératoires.
Le service de chirurgie vasculaire et de transplantation rénale du CHRU de Strasbourg l’utilise.
« Pour un anévrisme par exemple, détaille Pr Nabil Chakfe, chef du service, l’interne va pouvoir s’entraîner aux différentes étapes de l’opération.
Il doit inciser, clamper, ouvrir l’anévrisme, retirer le caillot, faire ses points, poser la prothèse,… Toutes ces séquences doivent être validées pas à pas ».
Au fur et à mesure, en fonction des choix faits, les tissus et organes se déforment, grâce au logiciel qui simule les lois de la physique.
« Nous avons une brique de base, précise Pierre-Jean Bensoussan, que nous adaptons ensuite à chaque organe, pour tenir compte de sa membrane, de sa masse, des fluides, des modèles de pression… ».
A l’avenir, il est prévu d’intégrer du machine learning, pour un paramétrage automatique, à partir de données d’observations.
Cette technologie permet ainsi d’évaluer l’efficacité des choix faits. « L’interne sait si la suture a été exécutée au bon endroit, si les berges sont bien rapprochées, si la section a été réalisée correctement… », explique Anne Lehn, chef de clinique en chirurgie pédiatrique au CHRU de Strasbourg. Son service propose diSplay pour la préparation à la jonction pyélo-urétérale ( JPU) en coelioscopie. Il est même possible de savoir si « l’écoulement des urines se fait mieux », insiste-t-elle.
L’IMPORTANCE DE LA PROCÉDURE
« Les internes ont tendance à beaucoup se focaliser sur le geste, note Anne Lehn. Pourtant, la réflexion en amont de l’opération est primordiale, surtout sur un geste stressant comme la JPU ».
Avec diSplay, la manière dont va être installé le patient, l’endroit où se place le chirurgien et son écran, tout aura une incidence sur ce qu’il voit et sur la suite de l’opération.
« Moins l’on se pose de questions sur la préparation et le déroulement de l’opération, plus on a d’aptitude à se poser les vraies questions, pour faire un choix difficile par exemple », insiste Pr Nabil Chakfe.
Il est d’ailleurs envisagé de faire certifier la solution comme Système d’Aide à la Décision Médicale (SADM), y compris pour des chirurgiens seniors.
Car elle peut en effet mettre en situation des complications d’opération ou simuler des cas rares, à partir d’imageries médicales de patients réels.
LA RÉALITÉ AUGMENTÉE POUR UNE IMMERSION TOTALE
Outre l’aspect procédural, le geste est également mis en avant, avec une immersion en réalité augmentée. Avec l’outil Sim&Care, InSimo s’intéresse aux gestes médicaux critiques, comme la ponction lombaire. « C’est un geste invasif, précise Renaud Felten, praticien hospitalier au service de rhumatologie du CHRU de Strasbourg.
Dans l’imaginaire collectif, il est très dangereux, ce qui nourrit un fort stress pour le patient et le professionnel ».
Cette fois, la modélisation en 3D est visionnée via un casque de réalité augmentée et peut être superposée sur le dos d’une vraie personne (bien souvent, un autre interne), pour voir en transparence les vertèbres. « Pour le geste, les sensations sont reproduites par un bras articulé avec retour de force, précise Renaud Felten.
On a ainsi la sensation du passage de la peau, du ligament, l’entrée dans l’espace épidural… ». Autant de paramètres qui « favorisent le geste technique, tout en formant à la gestion humaine ».
Car, à tout moment, en cas de mauvaise réalisation, le patient peut réagir virtuellement en exprimant ses émotions.
« C’est clairement le must de ce qui peut se faire, résume Renaud Felten. Et les possibilités pédagogiques sont nombreuses ».
L’outil réalise des calculs, incrémente des situations difficiles et peut être utilisé en groupe car il est filmé.
« Cette fonctionnalité est très importante car, lors d’une opération réelle, si l’interne rate son geste, on ne peut savoir où il est allé.
Ici, on peut le visualiser en temps réel. C’est un retour primordial pour bien avancer ».
Et les possibilités sont encore nombreuses. « Nous sommes des jusque boutistes de la technologie », assure Pierre-Jean Bensoussan.
Dernier exemple en date : la mise à disposition d’une solution spécifique à la COVID-19 pour la détecter sur des échographies pulmonaires.
Un outil « accessible en ligne et totalement gratuit ».
Marion BOIS
