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Des implants sur mesure

Des chercheurs du Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA ont mis au point une nouvelle plate-forme logicielle pour les études cliniques virtuelles in silico. Avec l’aide de tests fonctionnels assistés par ordinateur et de modélisation humaine innovative, les implants et les orthèses peuvent être conçus spécifiquement pour un individu – minimisant ainsi les complications ultérieures.

Des études récentes montrent que le nombre de jeunes atteints d’articulations artificielles est en augmentation. Il y a diverses raisons à cela, y compris les maladies rhumatismales, l’obésité, les malformations osseuses congénitales et les déformations et même les dommages causés par les tumeurs. L’espérance de vie et le désir de mobilité augmentent, posant des défis difficiles pour les solutions endoprothétiques et exoprothétiques.

Avec cette nouvelle plate-forme de modélisation humaine in silico pour la recherche et le développement de dispositifs médicaux orthopédiques, le groupe de recherche In-Silico Orthopedics du Fraunhofer IPA à Stuttgart s’attaque de front à ces défis.

Le groupe a numérisé de nombreuses étapes de production manuelle et les transfère dans un processus virtuel, ce qui permet d’utiliser le logiciel de simulation pour fabriquer tous les types de remplacements articulaires, de prothèses et d’orthèses adaptées au patient individuel de manière durable, rapide et précise, tout en respectant des normes de qualité strictes. Le système muscle-tendon est modélisé avec tous les détails possibles, créant ce qui est essentiellement un jumeau numérique – une ressemblance du patient.

À l’aide de cette modélisation 3D par éléments finis, les caractéristiques biomécaniques des muscles, des tendons et des structures du tissu conjonctif peuvent être simulées avec un mouvement dynamique physiologique réaliste avant et après l’installation d’un implant.

« Actuellement, les implants ne peuvent être testés que sur des machines de test standard et les essais cliniques avec peu de sujets ne servent pas de preuves suffisantes. Grâce à notre modélisation humaine et à nos simulations, il est possible de rassembler plusieurs cohortes de patients virtuels et de calculer une gamme de variations d’implants.

De nombreux facteurs tels que la taille de la prothèse, la force musculaire et bien d’autres peuvent être pris en compte », explique Okan Avci, chef du laboratoire d’orthopédie virtuelle de Fraunhofer IPA.
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