De nouveaux matériaux synthétiques pour de meilleurs modèles de formation chirurgicale
Des recherches ont démontré que le taux de réussite de nombreux types d’interventions chirurgicales est strictement lié à l’expérience du chirurgien. Le problème tient au fait que les stagiaires en chirurgie n’ont pas l’occasion d’opérer suffisamment de patients ou d’effectuer un éventail complet de procédures. «Les méthodes actuelles de formation en chirurgie présentent des limites, notamment un nombre limité de cadavres humains et le fait que les échantillons animaux ne possèdent pas la même anatomie que les humains», explique Antonio Elia Forte(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeur adjoint au King’s College de Londres(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «On peut également s’interroger sur la facilité avec laquelle l’expérience acquise en utilisant ces modèles peut être transposée dans une salle d’opération réelle.» Une solution envisageable consiste à utiliser des fantômes, des modèles synthétiques artificiels en 3D de parties et d’organes humains. Selon Antonio Elia Forte, les fantômes présentent l’avantage de permettre à l’étudiant de s’exercer au positionnement des structures anatomiques et d’améliorer la coordination de ses mains. L’inconvénient, cependant, est qu’ils n’offrent pas de réponse tactile fiable, comme la palpation, ni de véritables modèles de déformation des tissus, ce qui réduit la précision de la formation. Avec le soutien du projet ALPHA-STEM, financé par l’UE, Antonio Elia Forte dirige une initiative visant à faire progresser l’utilisation des fantômes. «Notre objectif est de concevoir, de développer et de tester de nouveaux matériaux synthétiques capables de reproduire le comportement mécanique de différents organes et tissus humains afin de les utiliser dans des modèles anatomiques en 3D», explique Antonio Elia Forte.
Des avancées dans le domaine des métamatériaux mécaniques
Le projet a permis de réaliser plusieurs avancées importantes dans la connaissance fondamentale des métamatériaux mécaniques. Comme l’explique Antonio Elia Forte, il s’agit de matériaux d’ingénierie dont les propriétés mécaniques sont dictées par leur structure plutôt que par leurs caractéristiques chimiques. Il s’agit par exemple de classes de matériaux comme les tessellations architecturées et des motifs d’origami et de kirigami, ainsi que des motifs chiraux et arabes. L’un des points forts du projet, qui a bénéficié du soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a été la mise au point d’un métamatériau kirigami gonflable, essentiellement une feuille de kirigami intégrée dans un polymère souple gonflable. «En modifiant les paramètres géométriques de la mosaïque du kirigami, le matériau peut être gonflé pour créer différentes formes», explique Antonio Elia Forte. «Le matériau est actuellement à l’étude en tant que candidat potentiel pour la fabrication de fantômes pulmonaires dynamiques capables de reproduire le cycle respiratoire.» Les travaux d’Antonio Elia Forte sur le métamatériau kirigami ont non seulement fait l’objet d’un article dans «Advanced Materials», l’une des revues les plus importantes dans le domaine de la science des matériaux, mais ont également fait sa couverture.
Ouvrir la voie à des opérations chirurgicales plus sûres
En permettant l’élaboration de meilleurs modèles de formation chirurgicale, le projet ALPHA-STEM a contribué à ouvrir la voie à des interventions chirurgicales plus sûres. «Ce projet a permis d’acquérir une quantité considérable de connaissances fondamentales sur le fonctionnement des matériaux d’ingénierie et sur la manière dont nous pouvons les utiliser pour améliorer la formation en chirurgie et les opérations elles-mêmes», a déclaré Antonio Elia Forte. Le projet a également contribué à faire progresser la carrière d’Antonio Elia Forte. «J’ai pu mener mes travaux à l’Université de Harvard(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et à l’Université polytechnique de Milan(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et travailler avec des chercheurs de premier ordre», ajoute-t-il. «Cette expérience m’a enrichi de manière inestimable, et je serai à jamais reconnaissant à l’UE pour cette formidable opportunité.»
