Un simulateur pour les chirurgiens du cerveau

Un nouveau simulateur qui permet aux neurochirurgiens de répéter avant d'opérer, comme des pilotes sur un simulateur de vol, pourrait révolutionner la façon dont les médecins s'entraînent et gèrent la chirurgie du cerveau.

Incision virtuelle : Un membre de l'équipe fait la démonstration du nouveau système de simulation.

NeuroTouch, le prototype de simulateur développé par le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) et plusieurs autres groupes de recherche, donne aux chirurgiens un essai en réalité virtuelle avant d'entrer dans la salle d'opération, réduisant potentiellement les erreurs.

Tout d'abord, les données des patients provenant de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) sont rendues dans un modèle 3D haute résolution du cerveau d'un individu. Une fois le modèle chargé dans le système, les médecins peuvent toucher et manipuler les tumeurs et autres objets virtuels sur les écrans en temps réel à l'aide d'un instrument physique ressemblant à un scalpel. L'instrument a six degrés de liberté et recrée le retour de force de l'outil réel et la résistance variable des tissus dans les régions du cerveau avec des ténacités différentes. Pendant ce temps, des images photo-réalistes à l'écran montrent la chirurgie simulée, y compris les saignements et la matière grise pulsée.

Il s'agit du premier simulateur à intégrer pleinement le traitement d'images médicales, les modèles de matériaux, la modélisation par éléments finis, les graphiques et les technologies haptiques pour créer une simulation spécifique au patient, explique Ryan D'Arcy, un neuroscientifique du CNRC qui a aidé à développer NeuroTouch. Une autre caractéristique notable est l'incorporation de données de cartographie fonctionnelle du cerveau à partir de l'IRMf. Cela permet aux régions critiques du cerveau, telles que les zones de la parole, d'être imagées avec plus de précision, explique D'Arcy.

Le projet de 9,1 millions de dollars sur trois ans pour développer un simulateur de neurochirurgie a débuté en avril 2008 et implique une cinquantaine de cliniciens et d'ingénieurs de partout au Canada. Le projet a marqué une étape importante le mois dernier lorsque des chirurgiens d'Halifax, en Nouvelle-Écosse, l'ont utilisé pour répéter avant d'opérer une femme de 48 ans atteinte d'une tumeur bénigne près du centre de la parole de son cerveau. L'opération de cinq heures a été un succès et la femme est sortie le lendemain. Bien que la procédure soit relativement simple, c'était la première fois qu'un simulateur était utilisé pour exécuter une telle opération.

Le chirurgien en chef David Clarke du Centre des sciences de la santé Queen Elizabeth II d'Halifax a félicité le prototype pour son caractère très réaliste. L'équipe chirurgicale est entrée là-bas avec une connaissance et une confiance que nous n'aurions pas pu avoir autrement, a déclaré Clarke après l'opération. Je pense que ce n'est pas seulement bon en termes de discussions avec les patients au préalable, mais c'est bon pour leur résultat chirurgical global.

Alors que les opérations cérébrales deviennent moins invasives mais plus complexes, les jeunes chirurgiens peuvent être mieux formés à l'aide d'un simulateur, selon Rolando Del Maestro de l'Institut et hôpital neurologiques de Montréal, qui a participé au projet. Nous, neurochirurgiens, allons être comme des pilotes de simulateur, nous pouvons donc savoir si nos compétences sont à un certain niveau, explique Del Maestro, qui ajoute que le simulateur pourrait aider à accélérer la formation.

Abhijit Guha, neurochirurgien au Toronto’s Hospital for Sick Children, qui n’est pas affilié à NeuroTouch, affirme que la chirurgie virtuelle ne remplacera jamais la vraie chose. L'une des faiblesses du système est qu'il est basé sur des IRM d'archives, qui peuvent ne pas être valides à mesure que la chirurgie se poursuit en raison de changements dans le cerveau et le liquide céphalo-rachidien, explique Guha. Il y a aussi le facteur jugement, surtout quand quelque chose ne va pas.

Une limitation technique du prototype est qu'il ne peut représenter que des tumeurs proches de la surface du cerveau, et les chirurgiens ne peuvent utiliser qu'une seule main. Le développement se poursuivra cependant jusqu'en avril 2011, et l'appareil final permettra aux médecins de travailler sur des tumeurs cérébrales profondes avec plusieurs outils chirurgicaux et les deux mains.

Le CNRC prévoit envoyer des prototypes aux centres de neurochirurgie partout au Canada, puis transférer la technologie à un partenaire commercial d'ici deux ans. Une version commerciale pourrait se vendre entre 10 000 $ et 500 000 $, selon ses fonctions. Le package comprendra un planificateur sur PC pour une sélection optimale du couloir chirurgical ainsi qu'un formateur pour les tâches chirurgicales et les procédures chirurgicales typiques, explique Robert DiRaddo du CNRC, qui a dirigé le développement. Les deux seront intégrés dans un système de répétition pour une utilisation spécifique au patient.

L'objectif dès le départ a été de commercialiser le simulateur neurochirurgical, dit D'Arcy. L'objectif est d'installer le simulateur dans des cliniques, des hôpitaux et des centres d'enseignement du monde entier, mais il reste encore beaucoup de travail à faire.

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