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La simulation au service du médical

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Yoann BOUVELLE,
Ingénieur Modélisation & Simulation

La simulation numérique est aujourd’hui un réflexe, un passage obligé dans la plupart des secteurs d’activités. On n’imagine plus fabriquer une voiture, un avion ou encore une éolienne sans que chaque pièce et assemblage, des plus petits aux plus grands, soient passés au crible par les algorithmes d’un solveur mécanique, thermique ou fluidique. Même les fabricants de chaussures, de vélos, d’accessoires sportifs ou de biens de consommation franchissent le pas. 

Alors, qu’en est-il de la simulation dans le secteur médical ?

Simuler la tenue mécanique d’un implant, d’une seringue ou de tout autre instrument chirurgical, ou encore mesurer leur impact sur les tissus humains, n’est pas encore une pratique courante.

Si vous travaillez dans le secteur médical, vous vous souvenez sûrement du scandale sanitaire qui a éclaté en 2018 autour des implants sous-cutanés. Il a mis en lumière des incidents et des défaillances aux suites très lourdes. Les premiers à en avoir subi les conséquences ont été les patients. Mais cette onde de choc a également touché les professionnels de santé et les fabricants de matériel.
Et si tout cela pouvait être limité ou évité ? C’est en tout cas ce que propose la simulation. Cet article n’a pas pour but de relancer ce débat, mais de faire un constat de la situation actuelle.

La simulation, c’est du gagnant-gagnant

Lors de nos échanges avec les fabricants de matériel médical, nous entendons régulièrement les mots « empirique », « expérience », suivis de près par « pertes », « rebuts », « surcharge des usines de production ».

A présent, imaginons cette expertise et expérience dans la conception et la fabrication associées à la simulation. Un outil de calcul mécanique a pour vocation d’aider à la décision en validant la maturité d’un ou de plusieurs designs (raideur, ductilité, robustesse, poids, etc.), limitant au maximum les risques d’un point de vue patient, utilisateur et production (optimisation des temps et coûts de fabrication, réduction des pertes, exploration de nouvelles géométries ou de nouveaux matériaux, etc.). Grâce à cette phase d’étude, tout cela devient possible sans même avoir fabriqué un seul prototype. Voici quelques exemples de ce qui pourrait être simulé d’un point de vue géométrie, matière et matériaux :

• Matériel médical massif : fauteuils roulants, lits médicalisés, etc.
• Matériel médical : seringues, pinces, atèles, etc.
• Prothèses, etc.

Pourquoi les professionnels ne sautent-ils pas le pas ?

A première vue, l’investissement en ressources humaines et matérielles est effrayant en termes de coûts. En effet, comme tout développement ou réorganisation dans une entreprise, monter un bureau d’études en calcul et simulation multi-physique nécessite de réfléchir à un certain nombre d’éléments : recruter un ingénieur calcul, acquérir un logiciel de simulation, s’équiper de PCs ou cluster de calcul selon le nombre d’utilisateurs, se former et monter en compétences, caractériser ses matériaux.

Cette dernière étape est indispensable pour obtenir des lois matériaux (métal, plastique, silicone, mais également tissus d’organes humains selon son activité) et réaliser des corrélations avec les phénomènes physiques qui s’appliqueront en conditions réelles. Pour caractériser un matériau, il est nécessaire de faire appel à un laboratoire spécialisé dans les essais ou à un laboratoire de recherche universitaire.

Comment m’assurer que cette solution est la bonne pour moi ?

Comme pour toute activité de spécialiste, il est nécessaire de se faire accompagner en contactant un bureau d’études avec des références dans le médical.
A ce titre, la simulation numérique est peut-être la discipline la plus à-même de répondre à la fois aux enjeux de sécurité et de coûts auquel le secteur fait face.

Lorsque des vies humaines peuvent être engagées, la simulation numérique a déjà fait la preuve de son apport : simulation de crash automobile, explosion de réacteur, tenue de structures en cas de séisme… .

Pour les professionnels du secteur médical, la question n’est donc plus de savoir « comment », mais bien « quand », ils intègreront cette dimension à leur processus de production.

Liens vers :
« Implant files : une enquête internationale accable les implants médicaux « 
Article publié par Sciences et Avenir avec AFP, le 26 nov. 2018

Exemple de Modelisation d’un implant dentaire avec le logiciel Abaqus 
simulation diffusée par Ars Alan, le 10 nov. 2018