Andreas Falk, directeur des opérations chez Erler Zimmer, une société spécialisée dans la fabrication de modèles anatomiques, parle de l’utilisation de l’impression 3D et de la manière dont elle a contribué à révolutionner son secteur.
Historiquement, l’utilisation de cadavres a été indispensable pour enseigner efficacement les sciences de l’anatomie et la médecine. Comment mieux comprendre l’anatomie qu’en disséquant et en examinant celle d’un corps réel. Cependant, il est devenu évident ces dernières années que l’impression 3D a le potentiel de révolutionner l’enseignement de la médecine. Si les universités, les hôpitaux, les professionnels de la santé et les experts parviennent à exploiter cette technologie, ils auront la possibilité de reproduire à la demande n’importe quelle partie du corps humain avec des détails photoréalistes. Bien que les cadavres soient un outil pratique et utile pour les étudiants en médecine, leur utilisation présente incontestablement des inconvénients, notamment des problèmes d’éthique et d’accessibilité. En revanche, non seulement l’impression 3D rend les cadavres obsolètes, mais les nouvelles technologies, telles que la série 3DUJ de Mimaki, offrent également une précision et une qualité supérieures à celles des anciens modèles imprimés à base de poudre utilisés dans les hôpitaux et les universités.
Les modèles anatomiques ne sont pas une nouveauté dans la formation médicale. Erler Zimmer est l’une des entreprises qui a dominé ce marché. Fondée en 1950 par Johannes Erler et son gendre Walter Zimmer, l’entreprise s’est toujours spécialisée dans la fabrication et la commercialisation de matériel pédagogique dans le domaine de la médecine. Ils fabriquaient autrefois leurs produits à l’aide du moulage par injection, et ceux-ci étaient peints par la suite. Pendant longtemps, ces modèles ont été utilisés conjointement avec des cadavres, ainsi que des simulations numériques pour la formation médicale.
Depuis quelque temps, Erler Zimmer a commencé à s’intéresser aux nouvelles technologies pour créer des modèles plus détaillés. C’est ainsi que la société a découvert la série 3DUJ de Mimaki, attirée par la précision de ses capacités d’impression en couleur.
Pourquoi l’impression 3D est-elle nécessaire dans le secteur de la médecine?
Il va sans dire que l’utilisation de cadavres présente de nombreux avantages, mais ceux-ci sont souvent éclipsés par les inconvénients. Les exemples biologiques peuvent être très efficaces dans certains domaines, comme la formation aux méthodes d’échographie ou d’injection, où il est extrêmement difficile, voire impossible, de reproduire des tissus humains réels.
Toutefois, la nature du travail sur les cadavres est un point faible sur ce chapitre. Non seulement ils sont très chers, mais ils sont également difficiles à trouver et à entretenir. S’ils ne sont pas embaumés, les cadavres se détériorent après quelques jours seulement, ce qui fait que les étudiants en médecine souffrent parfois d’effets physiques indésirables, tels que des nausées, des vertiges et de la fatigue. D’autre part, un cadavre embaumé a une qualité tactile, une texture et une flexibilité réduites. La dissection d’un cadavre, qu’il soit embaumé ou non, entraîne également des contraintes mentales évidentes, les étudiants en médecine témoignant de sentiments de dépression, d’anxiété et de stress.
Parmi les alternatives établies, les modèles à base de poudre, qui auparavant étaient utilisés régulièrement pour la formation anatomique et médicale, n’ont pas la qualité tactile des nouveaux modèles imprimés 3D. Leur fragilité et leur nature périssable, combinées à une utilisation physique constante, signifient que les dommages ou la décoloration ne tardent pas à se produire, et qu’il faut donc les remplacer souvent.
Le passage aux modèles imprimés en 3D
Si, au départ, Erler Zimmer n’avait jamais pensé que la société allait évoluer dans l’impression 3D, elle y est effectivement passé en 2021. L’université Monash en Australie, lui a demandé des modèles de scans numériques de cadavres réels qu’ils avaient collectés. Sachant que les technologies classiques de modélisation ne fonctionneraient pas, car les détails requis des scans numériques étaient trop importants, Erler Zimmer a commencé à envisager la possibilité de l’impression 3D.
Andreas Falk, Directeur des opérations chez Erler Zimmer, a déclaré qu’il avait essayé une autre marque d’imprimante 3D, mais qu’après 6 mois d’essai, il avait décidé de la renvoyer en raison de défaillances incessantes. L’entreprise a alors découvert la gamme d’imprimantes 3D de Mimaki, en investissant dans une 3DUJ-553, l’imprimante 3D à l’échelle industrielle de la série 3DUJ. Elle ne l’a pas regretté, et prévoit d’acheter deux autres 553. En Allemagne, où se trouve l’entreprise, le revendeur 3D agréé par Mimaki, DP Solutions GmbH & Co KG, a effectué la production d’échantillons et a formé Erler Zimmer à l’utilisation des nouvelles machines et des logiciels associés.
« Nous avons constaté que Mimaki nous offrait la solution idéale. Grâce à la capacité de plus de 10 millions de couleurs de la 3DUJ-553, nous avons pu imprimer des détails colorés avec une grande précision, ce qui est très important dans l’enseignement de la médecine », explique M. Falk. « L’amélioration des modèles avec la couleur a permis d’obtenir un résultat encore plus satisfaisant pour l’enseignement que l’utilisation d’un vrai cadavre. Ceci a également résolu le problème que rencontrent de nombreux pays, au niveau des questions éthiques ou religieuses liées à l’utilisation de cadavres, qui ne pouvaient utiliser que des tableaux et des modèles anatomiques simples. Ils ont maintenant à leur disposition, des répliques en plastique de véritables corps humains, ce qui a permis de faire progresser l’enseignement bien au-delà de ce qui se faisait auparavant. »
L’utilisation de la couleur dans les modèles anatomiques présente de nombreux avantages, poursuit M. Falk. « La première étape a été la reproduction d’un corps sain. Nous avons à présent une nouvelle série de pathologies qui offrent de nouvelles perspectives. Il y a un bon nombre de maladies que la plupart des médecins n’auraient jamais vues parce qu’il est très rare de trouver un cadavre atteint de cette maladie spécifique. Nous disposons désormais d’une collection de reproductions de maladies que les étudiants peuvent examiner, ce qui constitue une avancée considérable pour l’enseignement de la médecine dans le monde entier. »
La facilité de reproduction est une autre amélioration importante par rapport aux modèles d’enseignement classiques. Avec la 3DUJ-553, Erler Zimmer peut produire exactement le même modèle à plusieurs reprises, contrairement à un cadavre, qui est généralement unique. Cela signifie que dans une salle pleine d’étudiants, chacun d’eux peut avoir le même modèle devant lui, au lieu de s’entasser autour d’une seule table.
Les matériaux utilisés pour ces modèles sont également très importants pour l’enseignement. La 3DUJ-553 peut imprimer des résines dures et molles, qui sont disséquables et injectables, ainsi que transparentes pour montrer les structures internes. Les résines permettent aussi d’obtenir une texture de surface beaucoup plus lisse que leurs homologues classiques imprimés en 3D à base de poudre. « Pour nous, le matériau transparent est très important », explique M. Falk. « Il y a un grand nombre de vaisseaux fins, de nerfs et autres qui pourraient tous se casser pendant l’utilisation, et donc nous utilisons le matériau transparent pour faire des structures de soutien et renforcer le produit. »
En réponse à une question sur la durée de fonctionnement, M. Falk a indiqué qu’il laissait son imprimante fonctionner en permanence. « Le seul moment où elle n’imprime pas est pendant son nettoyage et quand nous retirons le modèle de la machine. Nous commençons l’impression suivante quasiment aussitôt après. » Au cours des six premiers mois d’utilisation, l’imprimante Mimaki 3DUJ-553 d’Erler Zimmer a fonctionné en continu, sans aucun contretemps ni perte de qualité.
La technologie d’impression 3D continue d’évoluer dans le secteur du modélisme médical, d’autant que les attentes et les demandes de modèles plus réalistes et plus complexes augmentent. Nombreux sont ceux, dont Erler Zimmer, qui souhaitent utiliser des matériaux flexibles en couleur par exemple, ce à quoi Mimaki espère répondre dans un avenir proche. Un autre point relevé par M. Falk pour ceux qui veulent se lancer dans l’impression 3D en couleur est le logiciel. « Le plus difficile est de combiner différentes technologies de numérisation, car les modèles médicaux utilisent le plus souvent un mélange de tomographie, d’IRM et de balayage optique, ainsi que de traitement manuel. Il faut vraiment qu’un anatomiste fasse le travail pour que le modèle soit conforme à la réalité médicale. La difficulté est ensuite de rassembler toutes les différentes données et de gérer la préparation de tous les fichiers d’impression, et là, un spécialiste doit impérativement s’en charger pour que des modèles exacts puissent être produits. »
Bien que la couleur n’ait pas été initialement au premier plan de l’impression 3D, de nouvelles capacités ont entraîné une évolution des marchés et une importance croissante des usages de cette technologie, qu’il s’agisse des secteurs de la médecine, des jeux ou de l’art. Un tout nouveau domaine de possibilités a vu le jour, imaginé par une nouvelle vague de concepteurs ambitieux, et son potentiel a été exploité dans des domaines de la conception et de la modélisation anatomique qui, auparavant, étaient inimaginables. Erler Zimmer est parvenue à ouvrir la voie à l’utilisation de la technologie d’impression 3D en couleur et, a ainsi permis d’améliorer les normes de la formation médicale et de la rendre plus accessible aux étudiants et aux chercheurs du monde entier.
