Cetim Infos N°237 Mars 2017

État de l’art p.11
La mécanique au chevet
de la médecine du futur
Points de vue p. 14
Encore des défis à relever
décryptage [ Dossier ]
Population qui augmente, durée de vie moyenne qui s’allonge, le besoin de
personnalisation et de précision dans les diagnostics et les interventions est prégnant.
Nécessité d’agir vite et au meilleur prix afin d’offrir la santé à tous en respectant une
réglementation toujours plus stricte... la médecine du futur fait face à de nombreux
défis pour réparer la mécanique du corps.
Biomécanique - Quand médecine
rime avec ingénierie
10
Démarche p. 16
Resmed passe au tout
numérique
Pratique p. 17
À lire, à voir, les
événements et les veilles
© Fotolia - © Cetim
CETIM INFOS N° 237 I MARS 2017

[ Dossier ] décryptage
Avec une population qui vieillit et qui ne cesse d’augmenter, la médecine moderne cherche
des solutions pour soigner plus vite, mieux, moins cher… et à réparer les humains avec
des solutions qui durent. Dans cette quête de performance et de perfection tous azimuts,
le monde médical compte sur les mécaniciens. Leurs dernières innovations en termes
de matériaux, d’outils numériques, de procédés de fabrication et d’instrumentation,
notamment, apportent une contribution majeure aux progrès actuels.
État de l’art
La mécanique au chevet
de la médecine du futur
E
n 1900, la France comptait
une centaine de centenaires.
En 2017, ils sont près de
18 000 et plus de 198 000 en 2060,
selon les projections de l’Institut natio-
nal des études démographiques (Ined).
Vivre plus longtemps d’accord, mais
en bonne santé ! Tel est le défi que doit
relever la médecine de demain. Reste
que le corps humain s’use inexorable-
ment. Il faut donc pouvoir remplacer
les éléments qui se dégradent avec des
produits adaptés à la morphologie de
chaque patient et durables.
Le vieillissement s’inscrit également
dans un contexte économique : la
médecine moderne est onéreuse.
Réduire le coût et le temps des
interventions chirurgicales pour
aller vers l’ambulatoire devient un
impératif, afin de rendre les progrès
technologiques accessibles à tous. Il
s’agit aussi d’aller vers une chirurgie
moins invasive et de renforcer la
sécurité des patients. D’où la néces-
sité d’anticiper les problèmes, de les
identifier pour intervenir précisé-
ment et au bon moment.
Une médecine connectée
et personnalisée
« Dans une dizaine d’années, la méde-
cine sera connectée et personnalisée » ,
affirme Patrice Caillat, responsable
marketing stratégique pour les dispo-
sitifs médicaux (DM) et les thérapies
innovantes au CEA-Leti. Il existe
déjà des montres connectées qui
suivent le rythme cardiaque et le
nombre de pas réalisés dans la journée
ou, pour traiter le diabète, le pancréas
artificiel qui mesure le taux de
11
glycémie d’un patient et délivre la
bonne quantité d’insuline. Ce n’est
qu’un début.
« La miniaturisation des
capteurs et leur implantation dans le corps
humain vont permettre d’aller beaucoup
plus loin en ouvrant la voie de la télémé-
decine » , prédit Jean-Marc Bélot du
Cetim. Bientôt, les informations
chimiques, biochimiques ou physio -
logiques collectées sur les humains
seront analysées au regard d’une base
de données universelle de connais-
sances, ce qui permettra de dresser un
premier diagnostic et d’alerter le corps
médical en cas d’anomalie. Le méde-
cin décidera alors de l’approche théra-
peutique à suivre.
« Un nouveau métier va apparaître ,
estime Patrice Caillat,
celui d’expert,
capable de pré-digérer les informations
pour le médecin, un peu comme un
aiguilleur du ciel oriente le pilote à l’atter-
rissage. » Ces diagnostics plus précoces
et plus précis reposent aussi sur les pro-
grès de l’imagerie et de la simulation,
qui font appel à des équipes pluridisci-
plinaires (voir encadré p. 13). Spécia-
liste des logiciels de simulation
numérique, Ansys travaille sur des
applications destinées aux cliniciens.
« Pour prévenir les infarctus, le cardio-
logue réalise des images, illustre Michel
Rochette, directeur de la recherche. Il
peut observer un rétrécissement de l’artère,
mais ce qui est vraiment intéressant pour
lui, c’est de connaître la quantité de sang
et la pression avant et après la sténose. Ce
qu’on peut faire en développant un
modèle numérique de mécanique des
fluides.»
Dans le cadre d’un projet
mené avec le CHU de Rennes, Ansys
a notamment développé un modèle
numérique qui permet de calculer
comment l’ensemble aorto-iliaque
incluant les collatérales (les artères
coronaires droites et gauches) va se
déformer au moment de la pose d’un
stent. Ce modèle permet d’anticiper
les problèmes.
Le Centre ingénierie de santé (CIS)
de l’École nationale supérieure des
Mines de Saint-Étienne travaille
également sur ces questions.
« La
réussite d’une intervention endovascu-
laire sur un anévrisme de l’aorte néces-
site un dimensionnement très précis de
l’endoprothèse, remarque Stéphane
Avril, directeur du CIS. Nous avons
CETIM INFOS N° 237 I MARS 2017
Deux jours sur les implants
Les 27 et 28 juin 2017 se déroulent les Journées techniques
« Innovez dans les implants orthopédiques » à Saint-Étienne.
Durant ces deux jours, des conférences présentent le cycle
de développement des implants : choix des matériaux, des
procédés, aspects réglementaires, avec un focus particulier
sur la fabrication additive. Parallèlement aux conférences, le
salon Orthomanufacture présente les dernières nouveautés du
domaine.

CETIM INFOS N° 237 I MARS 2017CETIM INFOS N° 237 I MARS 2017
12
décryptage [ Dossier ]
>>> développé un logiciel qui simule le résul-
tat de l’intervention et permet de mieux
dimensionner le stent. » Tous ces pro-
grès dans le domaine de la simulation
conduisent tout droit vers le clone
numérique pour chaque individu. Il
permettrait d’anticiper les patholo-
gies, de mieux les identifier pour les
soigner avec davantage de précision.
Des matériaux nouveaux
Cette personnalisation des soins aux
spécificités du patient trouve tout son
sens dans le domaine des dispositifs
médicaux, en particulier les implants
et les prothèses. Pour Patrick Cha-
brand, responsable du groupe inter-
disciplinaire en biomécanique
ostéoarticulaire de l’Institut des
sciences du mouvement, Université
Aix-Marseille, « elle implique, d’une
part, de mieux connaître l’intégration de
la prothèse dans le système biologique et,
d’autre part, de développer des procédés,
la fabrication additive, par exemple, afin
de proposer des prothèses personnalisées
avec surfaces fonctionnalisées. Nous tra-
vaillons sur la régénération tissulaire
pour des pertes osseuses importantes de
l’ordre d’une fois et demie le diamètre de
l’os. Dans un futur proche, des bioma-
tériaux ostéoinducteurs et résorbables
seront disponibles pour reconstituer de
grands volumes osseux. »
La podologie entre
dans l’ère numérique
Wefit 3D est une Start-up née fin 2015
du constat que la podologie reste un métier
très manuel. Bastien Villareale, le fondateur,
propose au contraire de suivre une chaîne
entièrement numérique : le podologue est
équipé d’un scanner 3D pour acquérir l’image
du pied du patient et d’un logiciel de CAO
lui permettant de garder la maîtrise de la
conception de la semelle ; via une plateforme
collaborative, le fichier est transmis à Wefit
3D, qui crée le programme et fabrique la
semelle sur une imprimante 3D spécialement
développée pour cette application.
Le projet a été conçu en collaboration avec
des podologues.
C’est l’un des axes de recherche du
laboratoire Mateis (Insa de Lyon,
Université Lyon 1 et CNRS). « Nous
étudions les céramiques de type phosphate
de calcium sous forme de pièces poreuses
ou de ciments qui peuvent être vasculari-
sés et envahis par les cellules osseuses,
détaille Laurent Gremillard, directeur
de recherche au CNRS. Au bout de
quelques temps le matériau est remplacé
par de l’os. » Le laboratoire se penche
également sur des céramiques pour
© Inserm
des implants orthopédiques et den-
taires. Objectif : améliorer les proprié-
tés mécaniques, pour renforcer la
fiabilité et éviter les ruptures brutales.
Dans ce domaine, le projet européen
Longlife, qui vient de s’achever, a per-
mis de mettre au point une céramique
en zircone-alumine à faible plasticité
qui se rapproche du métal en termes
de fiabilité.
Principal intérêt de la céramique, son
inertie chimique qui évite le rejet
d’ions par frottement. Pierre-François
Cardey, du Cetim, travaille ainsi sur
les surfaces de frottement des pro-
thèses totales de hanche. « Il s’agit de
réaliser une fonctionnalisation de surface
(traitement, revêtement, texturation…)
qui permette de limiter les frottements
pour allonger la durée de vie de la pro-
thèse et éviter le détachement de particules
d’usure potentiellement nocives pour l’or-
ganisme » , explique-t-il.
Chez OOS (Orchid Orthopedics
Switzerland, anciennement Alhe-
nia), du groupe Orchid, « nous avons
développé une technologie de traitement
de surface innovante par projection
plasma sous vide de titane et de céra-
mique pour tout type d’implants
d’arthroplastie afin d’améliorer l’usure
pour des surfaces de frottement et en
même temps offrant un traitement anti-
allergies surtout pour des substrats en
alliage de cobalt-chrome »
, précise
Myriam Mercier. En répondant à
ces deux problématiques récurrentes
en chirurgie orthopédique, ce revê-
tement vise à contribuer à prolonger
la durée de vie des implants et à
améliorer le confort des patients.
Toutes ces recherches sur les maté-
riaux associent de plus en plus ingé-
nieurs et chirurgiens, à l’image de
Patrick Chabrand dont l’équipe de
recherche fondamentale est installée
dans un centre hospitalier, près du
bloc opératoire et du service radiolo-
gie. À l’image également de Bertrand
Boyer, chirurgien orthopédique au
CHU de Saint-Étienne et de Jean
Geringer, directeur du pôle Orthopé-
die de l’École des Mines de Saint-
Étienne qui ont monté un laboratoire
commun sur les biomatériaux. « Avec
l’école des Mines, nous travaillons sur
l’adaptation de la prothèse de hanche au
patient, et non l’inverse, ce qui suppose
Les avancées
des outils
numériques
(ici, un simulateur
d'entraînement
à la chirurgie)
permettent
d'anticiper les
problèmes lors
d'opérations.

CETIM INFOS N° 237 I MARS 2017CETIM INFOS N° 237 I MARS 2017 13
[ Dossier ] décryptage
d’améliorer sa fiabilité, indique Bertrand
Boyer. Nous étudions ainsi l’insert en
polyéthylène double mobilité qui permet
de supprimer la luxation, deuxième
cause de reprise de prothèse. Mais réaliser
un implant sur-mesure coûte cher. Il est
possible de contourner en partie le pro-
blème en proposant des kits modulaires,
le chirurgien construisant la prothèse pen-
dant l’opération. »
Un débouché pour
l’impression 3D
Qui dit sur-mesure dit fabrication addi-
tive. Comme le fait remarquer Thierry
Manceau, directeur général de Wright
Medical France, « avec l’usinage classique,
nous étions des coupeurs de matière, avec la
fabrication additive, nous devenons créa-
teurs de matière. Nous pouvons réaliser des
designs uniques, des formes géométriques
qu’aucun chirurgien n’aurait jamais osé
imaginer » .
Lauréat du concours mondial de la
Commission Innovation 2030 de Bpi-
france, One Ortho, qui a intégré depuis
le groupe Menix, a vendu 400 implants
orthopédiques. Son fondateur, Chris-
tophe Alépée, a participé avec cinq
industriels au projet collaboratif Fadi-
perf du Cetim, une plateforme mutua-
lisée pour partager le coût de mise au
point d’une technologie et d’un nouvel
outil industriel. « Nous avons intégré l’im-
pression 3D en investissant dans une
machine installée en salle propre, indique-
t-il. Trois semaines sont suffisantes pour
réaliser un produit sur-mesure. »
Parmi les fournisseurs historiques de
One Ortho, Marle Finishing réalise
des sets de pose à usage unique en
fabrication additive. « Pour poser des
modèles standards, les chirurgiens dis-
posent de boîtes à outils avec des guides
de coupe pour recouper l’os et lui donner
la forme de l’implant, explique Jérôme
Precheur, responsable qualité opéra -
tionnelle. La fabrication additive per-
met de produire des guides parfaitement
adaptés à la morphologie du patient en
réduisant le nombre d’étapes prépara-
toires au bloc. »
Le médical figure parmi les principaux
débouchés pour les fabricants d’impri-
mantes 3D. Témoin, le Groupe EOS,
qui a fourni à Oxford Performance
Materials (OPM) une machine pour
fabriquer des implants crâniens à partir
de scanner et d’IRM. En chirurgie
crânienne, la parfaite adaptation de
l’implant à la morphologie du patient
est vitale. Cette technologie apporte
une solution efficace puisque pour la
première fois, l’agence américaine du
médicament a autorisé la mise sur le
marché d’un tel implant en polymère
produit par fabrication additive.
Pour aider le chirurgien à poser l’im-
plant ou la prothèse, c’est l’Internet
des objets qui prend le relais en ren-
dant les instruments intelligents.
In’tech Medical a ainsi conçu Way-
vio, un module électronique installé
dans la poignée de certains instru-
ments tels que des distracteurs, des
compresseurs, des impacteurs, des
limiteurs de couples, etc. Les capteurs
gardent en mémoire les événements
propres aux instruments réutilisables :
stérilisations, déclenchements, chutes,
etc. « Une sorte de boîte noire qui permet
de connaître l’utilisation réelle de l’instru-
ment, illustre Patrick Khalifé, respon-
sable Recherche & Développement.
Cela facilite la maintenance et permet de
garantir la précision des instruments »
.
Une réglementation de plus
en plus stricte
D’autres procédés se révèlent égale-
ment intéressants pour la fabrication de
DM. Ainsi, l’usinage par dissolution
ionique (PECM) permet de « créer des
états de surface très propres au niveau
métallurgique, et des rugosités intéressantes
lorsqu’on recherche des bonnes propriétés
tribologiques »
, indique Stéphane
Vous avez dit pluridisciplinaire ?
Le Centre d’Ingénierie Santé de Mines de
Saint-Étienne développe des simulations numériques
sur les effets thérapeutiques des Dispositifs médicaux (DM)
dans les tissus mous (tout ce qui n’est pas de l’os). Il travaille
ainsi sur des produits tels que les bas de contention, des
ceintures lombaires, des genouillères, des bandages, etc.
Or, dans ce domaine, une approche mono-discipline connaît
vite des limites. « L’approche mécanique n’est pas suffisante
pour prédire l’évolution de tissus vivants comme la paroi
d’une artère, indique Stéphane Avril, le directeur du centre.
Leur comportement est plus compliqué à modéliser qu’un
matériau inerte. Il faut intégrer de la mécanique des fluides,
mais aussi des effets chimiques et biologiques. » Un travail
éminemment pluridisciplinaire.
Guérin, du Cetim. Au-delà des procé-
dés, le Cetim travaille sur toute la
chaîne de valeur du développement
des implants, depuis la caractérisation
des matériaux et la simulation
jusqu’aux essais fonctionnels et aux
procédés de nettoyage.
« Nous aidons les industriels dans leur
démarche de maîtrise de la fiabilité,
ainsi que sur les méthodes de qualifica-
tion pour répondre à une réglementa -
tion de plus en plus stricte » , précise
Yanneck Suchier, du Cetim.
Une réglementation que beaucoup
d’industriels considèrent comme un
frein à l’innovation. « Par méconnais-
sance, les organismes certificateurs
voient l’innovation comme un risque
plutôt que comme une opportunité
»,
estime Thierry Manceau. Cette
réglementation contribue, par ail-
leurs, à allonger le temps de mise sur
le marché, alors que l’industrie
cherche justement à réduire ce cycle
pour mieux affronter la concur-
rence. « Dans notre secteur, l’innova-
tion est une obligation, conclut
Thierry Manceau. L’introduction de
la fabrication additive, par exemple, a
changé notre modèle économique.
Nous n’avons plus besoin de stocks.
Autant d’argent qui peut servir à
d’autres choses : travailler sur notre stra-
tégie, innover et développer l’employa-
bilité de nos salariés. » n
Simulation de la
pose d'un
stent dans
une artère
© DR

CETIM INFOS N° 237 I MARS 2017CETIM INFOS N° 237 I MARS 2017
14
décryptage [ Dossier ]
Le groupe Getinge est spé-
cialisé dans les dispositifs
médicaux et les équipe-
ments pour les soins des
patients et les blocs opéra-
toires : prothèses vasculaires, système de lavage et
de désinfection, isolateur, éclairage opératoire, tables
d’opération, etc. Aux États-Unis et en Europe, il s’agit
surtout d’un marché de renouvellement, plutôt que
de création de salles comme dans le reste du monde.
Et le marché est particulièrement difcile en France.
En proie à des difcultés nancières, les établisse-
ments de soins se tournent en effet souvent vers du
matériel fabriqué dans les pays à bas coût. Face à
cette concurrence sévère, il faut innover et se tour-
ner vers des produits haut de gamme, d’autant que
« nous avons affaire à des clients exigeants et connais-
seurs avec des centrales d’achat qui surveillent par-
ticulièrement le rapport entre qualité et prix, souligne
Marie-Françoise Cabel, directrice qualité achats et
logistique pour la marque Getinge. Nous proposons
donc des produits aux fonctionnalités étendues, no-
tamment en utilisant l’électronique. » Dans les sys-
tèmes d’éclairage des blocs opératoires, Maquet
propose ainsi des produits qui changent de couleurs
selon la température, qui détectent la tête du chirur-
gien, qui se positionnent pour suivre ses gestes, etc.
Autre exemple : le pilotage vidéo installé sur le même
système de suspension que l’éclairage permet au
praticien de travailler avec les dossiers d’imagerie du
patient devant ses yeux.
Points de vue
Encore des défis à relever
Nos quatre témoins le confirment, la quête du corps médical et de ses alliés issus de l'industrie n'est
pas terminée, aussi bien sur les plans technologique et économique que réglementaire
Philippe Lavalle
directeur de
recherche
Inserm/Institut
Carnot Mica
Comment favoriser l’in-
tégration d’un implant
pour restaurer une fonc-
tion ? La réponse vient
des biomatériaux sur
lesquels travaille l’institut
Carnot Mica (Materials Institut Carnot Alsace) pour
donner aux surfaces des propriétés différentes. « Le
tissu doit coloniser l’implant à certains endroits et
pas à d’autres, explique Philippe Lavalle, directeur
de recherche. C’est la surface qui guide la prolifé-
ration. »
En 2013, en collaboration avec le CHU de Stras-
bourg, le professeur Christian Debry a réalisé une
première mondiale avec la pause d’une prothèse
trachée/larynx en silicone et titane poreux. Cette
nouveauté pourrait améliorer considérablement la
vie des patients qui, suite à un cancer, n’ont plus
ni trachée, ni larynx, en leur permettant à nouveau
de manger et de respirer normalement. Autre enjeu
majeur : la lutte contre les microbes, les antibio-
tiques ayant de moins en moins d’effet. « En étu-
diant un traitement de surface visant à réduire les
inammations, sources de rejet des implants, nous
avons découvert, par hasard, que le polymère sur
lequel nous travaillions avait un effet antimicrobien »,
indique Philippe Lavalle. Le hasard fait parfois bien
les choses. Le concept a été breveté et le labora-
toire est en phase de validation sur l’animal, avant
de lancer les essais cliniques sur l’être humain.
« Des biomatériaux
qui favorisent l’intégration
des implants »
« Un marché
particulièrement
difficile en France »
Marie-Françoise
Cabel, directrice
qualité achats et
logistique de Maquet
(Groupe Getinge)
© Inserm
DR