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Des biomatériaux osseux sur mesure

Des scientifiques financés par l'UE ont développé un nouveau logiciel de simulation destiné aux implants osseux et au génie tissulaire. Il permettra d'obtenir les propriétés mécaniques à partir des données de tomographie informatisée, et donc d'optimiser les interventions chirurgicales pour chaque patient.
Des biomatériaux osseux sur mesure
La tomographie informatisée est une technique sophistiquée qui recrée des images en 3 dimensions à partir de plusieurs radios transversales (des «tranches») d'un élément. On utilise ensuite des voxels, de petites unités de volume, pour représenter en détail la topologie et la géométrie de l'élément. L'utilisation des images obtenues par tomographie informatisée afin de concevoir la structure de biomatériaux et d'implants est pour le moment impossible, à cause du manque de données physico-chimiques correspondantes pour construire des modèles mécaniques par la méthode aux éléments finis. Les bioingénieurs ont donc recours à des analyses de régression ou à des tâtonnements expérimentaux, ce qui conduit à des suppositions peu adaptées à la CAO.

Récemment, des chercheurs ont mis au point de nouvelles techniques pour obtenir la composition chimique à partir de l'imagerie par tomographie informatisée, puis pour la convertir en propriétés physiques. Les scientifiques du projet BIO-CT-EXPLOIT («Innovative simulation tool for bone and bone biomaterials, based on enhanced CT-data exploitation»), financé par l'UE, ont exploité ces connaissances afin de développer des outils de simulation destinés à l'orthopédie et à l'ingénierie de tissus osseux.

Les scientifiques ont recherché une solution pour représenter des propriétés spécifiques au patient à l'aide d'un logiciel intuitif et simple d'emploi, facilitant la planification des interventions chirurgicales. Ils ont associé des scans par tomographie de nombreux matériaux osseux, naturels ou artificiels, avec des tests mécaniques complets des biomatériaux, pour développer des algorithmes capables de convertir en trois types de propriétés élastiques les informations volumétriques obtenues par rayons X et relatives aux voxels. Ils ont ensuite complété l'ensemble de logiciels par des outils d'analyse d'image.

Le logiciel de simulation de BIO-CT-EXPLOIT est très utile aux chirurgiens, car il facilite la planification des interventions et la personnalisation des matrices et des implants tissulaires pour chaque patient. Ceci devrait prolonger la vie et réduire les complications, ce qui est particulièrement important pour la population vieillissante de l'UE. Par ailleurs, la conversion en propriétés mécaniques des données de tomographie informatisée sera certainement utile dans de nombreux autres domaines de la recherche sur les matériaux.

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