La fabrication additive en médecine et pour les soins dentaires

Cet article a pour but de mettre en lumière les avancées récentes dans le domaine de la fabrication additive, ainsi que le rôle joué par cette dernière en médecine et pour les soins dentaires.
Medical objects 3D printing applications

Dans les domaines de la médecine et des soins dentaires, les problèmes de chaque patient sont souvent uniques en leur genre, de même que les solutions à appliquer pour les résoudre. C’est pourquoi ces domaines ont des besoins continus en matière de précision et de personnalisation. Or, quand il s’agit de solutions ou de traitements taillés sur mesure, il est difficile de faire mieux que la fabrication additive. En effet, l’impression 3D est à même de fournir des options, des solutions et des outils propres à chaque cas afin de faire face aux difficultés sanitaires qui émergent de par le monde, comme la pandémie récente due au COVID-19.

Pourquoi la fabrication additive s’invite-t-elle dans la médecine et dans les soins dentaires ?

Biocompatibilité

Il existe de nombreux matériaux d’impression 3D biocompatibles, une caractéristique primordiale pour la fabrication des implants, des prothèses et des couronnes dentaires, car cela signifie que les matériaux en question ne réagissent pas lorsqu’ils sont mis en contact avec un système biologique, comme les muqueuses et tissus humains.

La norme ISO 10993, qui définit les standards à appliquer pour l’évaluation de la biocompatibilité et fournit les informations nécessaires pour mettre en place des procédures de test destinées aux matériaux biocompatibles, peut être utilisée dans le cadre d’une stratégie plus large de gestion des risques et de la réduction de leur impact. Ces tests permettent ainsi de s’assurer que les matériaux utilisés ne sont pas nocifs en cas de contact (c’est-à-dire, qu’ils ne sont pas toxiques ou qu’ils ne causent pas d’irritations cutanées).

Biocompatible materials in 3D printing

Capacité à être stérilisé 

La stérilisation est une étape permettant de débarrasser un dispositif de la présence de bactéries, de virus ou de tout autre pathogène. De nombreux matériaux, comme l’ABS 30i, peuvent être stérilisés de différentes façons, à l’aide d’alcool ou par exposition à des rayonnements gamma. Ceci fait que la fabrication additive est la meilleure méthode, et surtout la moins coûteuse, pour produire des pièces stériles.

Aptitude à la bio-utilisation

En plus d’être biocompatibles, les dispositifs de remplacement comme les prothèses, les implants ou les couronnes dentaires se doivent de posséder certaines propriétés physiques qui les rendent similaires à l’organe ou au membre original. À titre d’exemple, une prothèse osseuse ou articulaire doit être solide et bénéficier d’une grande résistance à la compression et à l’usure. Ces caractéristiques sont partagées par de nombreux matériaux adaptés à l’industrie médicale, comme le titane, que l’on peut, en plus, personnaliser pour le patient grâce à la fabrication additive.

Personnalisation

Il n’existe pas deux patients identiques et même, chez un patient donné, les lobes des oreilles diffèrent en taille et en forme entre la droite et la gauche. Partant de là, il est impossible de fabriquer une prothèse auditive sur un modèle unique que chaque patient pourra porter et qui sera confortable d’utilisation pour tous. Ce qui montre un réel besoin de personnalisation, laquelle est justement l’un des plus grands avantages de la fabrication additive. La technologie DLS de Carbon est d’ailleurs capable de produire des pièces hautement précises à partir d’élastomères souples et qui s’adaptent parfaitement à l’oreille du patient.

Prototypage

Les capacités de la fabrication additive pour le prototypage rapide sont déjà bien connues et abondamment utilisées dans le domaine médical et l’industrie des soins dentaires. Qu’ils s’agissent de modèles élaborés à partir d’une mâchoire ou d’un genoux, les médecins ont l’avantage d’avoir une réplique à l’échelle de l’organe d’un patient, plus pratique qu’un cliché radio en 2D ou qu’un rapport de scanner. 

Parmi les autres avantages, il est possible de sauvegarder les données d’un patient en particulier sous forme de modèle CAO afin d’aider à la préparation de certaines procédures. Cela apporte une aide considérable pour la réalisation d’implants spécifiques ou de couronnes dentaires reproduisant au plus exact la taille et la forme des dents.

Applications de l’impression 3D à la médecine et aux soins dentaires 

Des prothèses ou orthèses peu coûteuses et accessibles

Chaque année voit de nombreux accidents se produire, beaucoup résultant en la perte d’un membre. Toutefois, même si la procédure visant à acquérir une prothèse est relativement simple, l’entreprise reste très coûteuse. L’avènement de la fabrication additive dans ce domaine a permis de rendre ce processus beaucoup plus accessible financièrement, depuis la conception d’une prothèse adaptée jusqu’à sa fabrication.

L’impression 3D a énormément facilité l’analyse, la conception et la fabrication de prothèses taillées sur mesure pour un patient donné. Pour beaucoup, cela a même été un cadeau du ciel. On retrouve la même chose pour les soins dentaires : il est beaucoup plus simple d’analyser une dentition et de la reproduire en CAO pour l’imprimer en 3D derrière.

Example of a revolutionary prosthetics created by Prosfit
Un exemple de prothèses révolutionnaires créées par Prosfit (Crédit image : HP)

Impression sur place et prototypage rapide

La présence d’une imprimante 3D à l’hôpital ou dans une unité de recherche est un moteur d’innovation et permet d’aider à améliorer les traitements au travers de multiples itérations de conception, lesquelles seront beaucoup plus rapides et meilleur marché à imprimer. Les modèles réalistes obtenus permettent aussi de faciliter la formation et la compréhension des stagiaires et internes en médecine, par rapport à l’utilisation de rapports 2D. 

Bio-impression 3D et ingénierie tissulaire

Si un organe est endommagé et nécessite d’être traité, cela peut se faire au moyen d’un don d’organe, d’une autogreffe ou d’une greffe réalisée à partir de tissus prélevés sur une partie saine et intégrée à la partie endommagée. Il s’agit là d’une fraction de ce que permet l’ingénierie tissulaire. 

Dans le futur, l’impression 3D pourra révolutionner ce processus en substituant aux greffes classiques l’impression des tissus nécessaires à partir d’un matériau compatible. Une telle avancée permettrait de sauver de nombreuses vies. Depuis les structures cellulaires jusqu’aux prothèses crâniennes, les potentialités de ce segment sont considérables et nombreux sont les chercheurs qui travaillent à en faire une option viable à l’avenir.

The concept of 3D bioprinting
Le concept de la bio-impression 3D en images (Image : Science Direct)

Aperçu de la fabrication additive dans le domaine médical et les soins dentaires

Application(s) Procédé(s) Matériau(x) Caractéristique(s) Exemple(s)
Prothèses SLS, MJF Nylon PA 12 Robuste, flexible, grande résistance à la traction Prothèses pour les jambes et autres membres
Équipement médical FDM ABS M30i Biocompatible, peut être stérilisé, grande résistance aux impacts Modèles anatomiques détaillés, prothèses
Moules, prototypes FDM PC ISO, ULTEM 1010 Résistant à la chaleur et aux impacts Moules pour les parties du corps, guides chirurgicaux personnalisés
Soumis à des charges lourdes et de hautes températures FDM PPSF Résistant à la chaleur et aux attaques chimiques Prothèses, prototypes
Dispositifs portables Carbon DLS SIL 30 Résistant à la chaleur et aux déchirures, élastomères flexibles Masques respiratoires, implants
Implants orthopédiques sur mesure DMLS Titane (Ti6Al4V) Solide, résistant à la corrosion et à la chaleur, inerte Substituts articulaires (genoux) et osseux
Implants dentaires et orthopédiques DMLS Cobalt chrome (CoCr28Mo6) Résistant à la chaleur, à la corrosion, à l’usure et aux attaques chimiques Prothèses dentaires, substituts articulaires et osseux
Ustensiles chirurgicaux DMLS Acier inoxydable (17-4PH) Résistant à la chaleur, peu coûteux Scalpels, plateaux

Conclusion

Xometry Europe offre des services d’impression 3D, à la fois rapides, fiables et d’une grande exactitude, aussi bien pour les thermoplastiques et les élastomères que pour les métaux qui présentent un grand intérêt pour l’industrie médicale. Nous offrons également de nombreuses options de traitements post-usinage pour vous assurer la meilleure qualité possible.

Quelle que soit la quantité demandée, la précision et la complexité exigée, et la date de livraison attendue, nous avons toujours les capacités de production nécessaires pour tenir vos objectifs. Rendez-vous sur notre plateforme de devis instantané pour importer vos modèles et recevoir un devis totalement gratuit en quelques secondes seulement.

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