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Simulation à l’œil
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portfolio
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parole d’expert
2 Simulation à l’œil
g é o g r a p h i e m at h é m at iq u e s t e c h no l o g i e s c i e n c e s p h y s iq u e s s c i e n c e s d e l a v i e e t d e l a t e r r e
Sous l’œil du chirurgien
Simulateur pédagogique d’opération de la cataracte (© Inria/Shaman)
bien vu, bien lu
Simulation à l’œil
Un prototype de simulateur
de chirurgie de la cataracte
a été élaboré au travers
d’une collaboration entre
l’équipe Shaman de
l’Inria et le CHRU de Lille.
Ce simulateur intègre
un système de suivi
infrarouge des instruments
chirurgicaux, une
modélisation du cristallin
et des autres constituants
de l’œil, et permet de
simuler les étapes clés
de l’opération dans un
environnement chirurgical
réaliste comprenant une
table chirurgicale, un
mannequin patient et un
microscope opératoire.
La cataracte est une maladie oculaire qui touche plus d’une personne
sur cinq chez les plus de 65 ans et près de deux personnes sur trois après
85 ans. Elle est causée par une opacité anormale du cristallin qui brouille
la vision. En effet, les signaux lumineux qui arrivent sur l’œil traversent
tout d’abord la cornée puis passent par la pupille pour ensuite traverser
le cristallin, avant d’être détectés par les cellules nerveuses de la rétine au
fond de l’œil. Le développement d’opacités sur le cristallin gêne donc
le trajet de ces signaux lumineux. Pour y remédier, seule une opération
chirurgicale est possible puisqu’aucun médicament ne peut rétablir la
transparence d’un cristallin complètement opacifié. Cette opération
consiste à enlever le cristallin altéré et à le remplacer par un cristallin
artificiel bien transparent. Certaines étapes de l’opération, comme
l’incision de la cornée ou encore l’ablation du cristallin, présentent des
risques de complication si elles ne sont pas correctement effectuées.
Pour améliorer l’entraînement des futurs chirurgiens ophtalmologistes,
un simulateur pédagogique d’opération de la cataracte avec bras à
retour d’effort a été élaboré. Afin de se rapprocher le plus possible
des conditions rencontrées lors d’une opération réelle, les chercheurs
ont réalisé des simulations et des modèles qui prennent en compte le
comportement des différents tissus vivants formant l’œil pendant les
diverses phases de l’opération. ●
La cataracte, de prévalence élevée (20 % des plus de 65 ans), correspond à l’opacification
du cristallin, lentille intra-oculaire, participant au dioptre oculaire. Cette opacification
d’origine variée se traduit par de nombreux signes fonctionnels dont le principal est une
gêne visuelle. En effet, l’œil est un système optique centré, composé d’une série de dioptres
successifs traversés par le même axe optique. Les rayons lumineux traversent la cornée,
l’humeur aqueuse de la chambre antérieure, le cristallin et le vitré avant de parvenir sur
la rétine, ces signaux étant ensuite transmis par les voies optiques et perçus par le cortex
visuel. L’opacification du cristallin gêne donc la propagation des signaux lumineux. Le
seul traitement est chirurgical puisqu’aucun médicament ne peut à l’heure actuelle lui
rendre sa transparence. L’intervention chirurgicale consiste à extraire le cristallin grâce à une
sonde à ultrasons combinée à un système d’irrigation-aspiration et à le remplacer par une
lentille intra-oculaire artificielle transparente. Chacune des étapes de cette microchirurgie
(incision, capsulorhexis, phacoémulsification et injection de l’implant) est complexe, et
nécessite un entraînement répétitif afin de limiter les risques de complications pour le
patient. Afin d’améliorer la formation des futurs chirurgiens ophtalmologistes en dehors
des cours théoriques et expériences limitées en laboratoire anatomique, un simulateur
d’opération de la cataracte a été créé par des scientifiques permettant de façon réaliste, en
trois dimensions et en temps réel, le déroulement de cette intervention.
Dans les programmes
école/Collège
Collège
Sciences de la vie et de la Terre
• L’œil : exemple d’organe récepteur
Physique Chimie
• Propagation de la lumière
• Obtention d’une image à l’aide d’une lentille
convergente
Technologie
• Modélisation du réel, modèle numérique
tridimensionnel
Cycle 3
• Lumières et ombres : trajet rectiligne
de la lumière et entrée de la lumière dans
l’œil
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