Les sciences de l`ingénieur appliquées à la prise en charge du
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Les sciences de l’ingénieur appliquées à la prise en charge du cancer : enjeux et opportunités de cartographie des enjeux cliniques et • Début technologiques gq Jean-François MENUDET, Cluster I-Care Cartographie g p autour de 6 axes issus du groupe de travail I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement II – Cibler et guider les interventions III – Détruire plus efficacement Besoins Cliniques IV – Restaurer des fonctions perdues ou dé dé dégradées VI – Optimiser l’usage des outils et des données V – Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques Traitement local du cancer et sciences de l’ingénieur 2 II – Cibler et guider les interventions III – Détruire plus efficacement I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement Besoins Cliniques IV – Restaurer des fonctions perdues ou dégradées VI – Optimiser l’usage des outils et des données V – Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques Avant traitement Prédire la réponse à un traitement Identifier les tumeurs à évolution lente pour éviter certaines chirurgies et i di i irradiations prophylactiques h l i Imagerie fonctionnelle (vascularisation, apoptose, etc…) et marqueurs associés Après traitement Caractériser la réponse au traitement sans attendre son effet sur le volume tumoral Fusion de données hétérogènes Traitement local du cancer et sciences de l’ingénieur 3 II – Cibler et guider les interventions III – Détruire plus efficacement I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement II - Cibler et guider les interventions Besoins Cliniques IV – Restaurer des fonctions perdues ou dégradées VI – Optimiser l’usage des outils et des données V – Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques Guider les dispositifs de caractérisation, de prélèvement ou de traitement Cibler les zones à caractériser ou traiter Restreindre le nombre de biopsies Tissus irradiés Faciliter la résection Structures profondes Imagerie per-opératoire per opératoire (fluorescence, endomicroscopie confocale, echo, IRM, etc… Faciliter l’accès aux organes profonds Surfaces étendues Repérer les structures à éviter / préserver Instrumentation robotisée Limiter Li it irradiation en imagerie interventionnelle EExploitation l i i / recalage de données pré-opératoires Traitement local du cancer et sciences de l’ingénieur 4 II – Cibler et guider les interventions III – Détruire plus efficacement I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement III - Détruire plus efficacement Besoins Cliniques IV – Restaurer des fonctions perdues ou dégradées VI – Optimiser l’usage des outils et des données V – Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques Chirurgie Outils d’ablation d ablation in-situ Augmentation de la dextérité en abord mini-invasif Automatisation et sécurisation de certains gestes (anastomose, dissection) Instrumentation avancée Thérapies par agents p y q physiques Traitement HIFU par voie extracorporelle Gestion de l’hémostase et des adhérences Polymères biocompatibles Traitement local du cancer et sciences de l’ingénieur Prendre en compte le mouvement des organes Imagerie per peropératoire (IRM, écho, etc… 5 II – Cibler et guider les interventions III – Détruire plus efficacement I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement IV - Restaurer des fonctions perdues ou dégradées Besoins Cliniques IV – Restaurer des fonctions perdues ou dégradées VI – Optimiser l’usage des outils et des données V – Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques Psychologique / Sociale Physiologique Incontinence d’effort suite à prostatectomie Implants « intelligents » Troubles de la déglutition et phonation suite à laryngectomie Défects osseux Outils Web ? Serious Game ? Fabrication directe surmesure Traitement local du cancer et sciences de l’ingénieur 6 II – Cibler et guider les interventions III – Détruire plus efficacement I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement V - Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques Besoins Cliniques IV – Restaurer des fonctions perdues ou dégradées VI – Optimiser l’usage des outils et des données V – Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques « Contrôlequalité » en temps réel R di thé i Radiothérapie HIFU Dosimétrie inin situ Chirurgie Suivi long-terme Patients non noninclus dans étude clinique Outils web mobile Traitement local du cancer et sciences de l’ingénieur 7 II – Cibler et guider les interventions III – Détruire plus efficacement I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement VI - Optimiser l'usage des outils et des données Besoins Cliniques IV – Restaurer des fonctions perdues ou dégradées VI – Optimiser l’usage des outils et des données V – Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques Formation Ergonomie g Accessibilité des données Radiothéra R di thé pie Instrumentation Logiciels Robotique chirurgicale Design Radiothérapie Segmentation image Pour une équipe Pour une communauté Robotique chirurgical e Simulateur Système-expert Travail collaboratif Traitement local du cancer et sciences de l’ingénieur 8 Physico-chimie Marqueurs d’imagerie (classiques ou nanoparticules) Robotique : Contrôle Asservissement visuel Mécatronique Physique : Optique p q /p photonique q Acoustique Image (modalités) : Scanner/ IRM / TEP Imagerie moléculaire Endomicroscopie confocale E h Echographie hi d de contraste t t Elastographie Microsystème / Microélectronique : Capteurs de position Capteurs d’images Actionneurs Informatique Simulation numérique Réalité virtuelle Travail collaboratif Ontologie Système expert Système-expert Standardisation I – Caractériser pour prédire ou évaluer précocement II – Cibler et guider les interventions III – Détruire plus efficacement IV – Restaurer des fonctions perdues ou dé dé dégradées VI – Optimiser l’usage des outils et des données V – Contrôler et évaluer les procédures thérapeutiques Image (traitement) Segmentation supervisée Image (modalités) : Fluoroscopie, IRM Echographie Endoscopie Image (traitement) : Recalage et fusion Robotique : Contrôle Asservissement visuel Mécatronique Mécanique : Micromécanique / Plasturgie Besoins Cliniques Image (modalités) : Scanner, IRM Physique : Optique / photonique Acoustique Radiofréquences q / μ-ondes μ Fluidique Chimie : Polymère biocompatible Bi Biomatériaux té i Revêtement biocompatible Matériaux de substitution ou recolonisables Système embarqué Capteurs p Traitement du signal Logiciel embarqué Gestion d’énergie Communication Mécanique Fabrication directe Image (modalités) : Scanner, IRM Productique : Optimisation de processus Design : Conception basée sur les usages Image (modalités) : Fluoroscopie, Scanner, IRM Echographie Imagerie de fluorescence en réflexion Endoscopie Endomicroscopie confocale Image (traitement) : Recalage et fusion Segmentation / suivi Réalité augmentée Vision 3D Sciences de l’ingénieur l ingénieur Image (traitement) Recalage et fusion Classification Informatique Data mining Aide à la décision Bioinformatique Mécanique : Micromécanique / Plasturgie Image (modalités) : Echographie, IRM, thermographie Système embarqué Traitement du signal Logiciel embarqué Communication Physique y q des matériaux Capteur de dosimétrie Informatique Base de données Cloud Mobilité Traitement local du cancer et sciences de l’ingénieur Image (traitement) : Reconstruction 3D Modélisation géométrique 9
