Instrumentation chirurgicale et analyse d'impact basée sur l'intelligence artificielle – IBAM

Au cours de ses 40 dernières années, les procédures chirurgicales impliquant une intervention sur le tissu osseux comme la pose d’implants ou les ostéotomies ont connu un développement rapide du fait notamment de l’augmentation de l’espérance de vie. Cependant, l’instrumentation utilisée lors de ces procédures chirurgicales est restée relativement élémentaire et ces procédures sont encore largement basées sur la proprioception du chirurgien. De plus, il subsiste des risques d'échec pouvant avoir des conséquences dramatiques pour le patient.
En particulier, la stabilité primaire des implants non cimentés reste difficile à évaluer pendant l’opération alors qu’il a été démontré qu’elle détermine le succès chirurgical. De plus, les ostéotomies qui visent à découper le tissu osseux sont des interventions délicates car des impacts trop forts peuvent entraîner des fractures osseuses incontrôlées. Le point commun de ces deux types d’interventions est d’être menées à l’aide d’un marteau chirurgical utilisé pour impacter l’ancillaire tenant l’implant ou l’ostéotome. Dans les deux cas, une maîtrise du nombre et de l’amplitude des impacts détermine le succès chirurgical.
L’objectif général d’IBAM est d’introduire des outils intelligents dans l’instrumentation utilisée pour la chirurgie osseuse permettant de remonter à des informations quantitatives sur les propriétés biomécaniques des tissus. En particulier, nous étendrons l’utilisation d’un marteau instrumenté équipé de capteurs piézoélectriques à la pose d’autres implants (genou, épaule, …) et à la réalisation d’ostéotomies en chirurgie maxillo-faciale et orthopédique. Ce marteau intelligent fournira un système d'aide à la décision aidant les chirurgiens à adapter leur protocole chirurgical de manière spécifique au patient et ne modifiant pas le protocole chirurgical.
Le caractère novateur d’IBAM réside dans la mise au point de dispositifs médicaux permettant d’apporter de la quantification dans un domaine où la proprioception du chirurgien est encore largement utilisée. Nous développerons des prototypes respectant toutes les contraintes réglementaires et qui seront adaptés aux exigences d'une utilisation dans un environnement clinique. Ils devront être testés via des essais cliniques à la suite du projet. Pour ce faire, nous travaillerons sur le protocole de validation et sur le développement du dispositif (taille du marteau, traitement de données, capteurs, etc.). Nous mettrons en oeuvre des techniques d’intelligence artificielle comme des méthodes de classification du type Support Vector Machine afin d’améliorer les performances du dispositif. L'innovation repose sur la possibilité d'obtenir une évaluation quantitative de la stabilité de l'implant ou des propriétés biomécaniques de l’os situé autour de l’ostéotome.
Le caractère translationnel du projet est attesté par le fait que l’objectif est d’intégrer pour la première fois la technique du marteau instrumenté (utilisée en contrôle non destructif) dans le domaine médical. La démarche présente les avantages suivants. Premièrement, cela conduit à une intégration de l'appareil dans la salle d'opération. Deuxièmement, le dispositif n'est pas en contact direct avec le patient, ce qui minimise les risques d'infection. Troisièmement, le procédé ne nécessite aucune modification de la procédure chirurgicale, ce qui le rend facile à utiliser par les chirurgiens, maximisant ainsi les chances d’adoption massive par les chirurgiens.
IBAM s’appuiera sur la base d’études de faisabilité réalisées par l’IMRB dans le cadre de prothèse totale de hanche et sur les développements technologiques dans le domaine de l’ingénierie biomédicale d’ImpacTell. L’IMRB apportera à ImpacTell les connaissances des problématiques cliniques ainsi que la possibilité de réaliser les validations expérimentales. ImpacTell apportera à l’IMRB la technologie du marteau instrumenté ainsi que des compétences en biomécanique et dans le domaine de l’intelligence artificielle.