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Forum TERATEC 2017
Atelier 2 - Mercredi 28 juin de 9h00 à 12h30
Santé - Perspectives pour une médecine personnalisée en 2025

Vers la simulation numérique temps réel du raisonnement clinique en chirurgie
Stéphane AVRIL, Mines Saint-Etienne, Director of the Center for Biomedical and healthcare Engineering - CIS, Deputy Director of INSERM U1059 – SAINBIOSE

Résumé : Les maladies cardiovasculaires représentent l'une des premières causes de mortalité dans les pays industrialisés. Dans ce contexte, la chirurgie a connu une évolution technologique majeure depuis 20 ans avec le développement des interventions endovasculaires et le recours systématique à l’imagerie 3D/4D en tomographie X et maintenant en IRM.

Néanmoins, les difficultés techniques rencontrées au cours des interventions chirurgicales restent néanmoins très importantes. Les conséquences en cas de complication (thrombose, perforation) peuvent être très graves (hémorragie, insuffisance rénale avec dialyse, nécrose de l'intestin, insuffisance hépatique) et mettre en jeu la vie du patient, ce qui arrive malheureusement pour environ 10 à 20% des cas.
Afin d’éradiquer ces complications, nous avons développé des outils de simulation numérique réalistes, personnalisés et prédictifs qui permettent d’anticiper ces risques en amont de l’intervention et ainsi de les éviter en sécurisant l’intervention. Nous disposons aujourd’hui de démonstrateurs en cours de validation sur les plans médical et technologique, allant jusqu’à la phase précédant l’évaluation du service médical attendu. Ces démonstrateurs sont actuellement testés par des cliniciens, ils permettent une sélection des outils endovasculaires, des phases d'interactions outils / tissus et l’activation des résultats de simulation pour retourner des informations pertinentes à l'utilisateur.

Ces développements nous positionnent aujourd’hui sur le chemin de la simulation même du raisonnement clinique en chirurgie vasculaire. L’enjeu immédiat est de pouvoir simuler ce raisonnement en temps réel, ce qui représente un verrou scientifique que nous comptons lever d’ici 3 ans.

L’étape suivante est de simuler le résultat des actions chirurgicales à long terme en modélisant les tissus au niveau cellulaire et la mécano-chemo-biologie. C’est également ce sur quoi nous travaillons avec le financement de l’ERC : simulation numérique des mécanismes par lesquels les tissus s’endommagent (sous l’action du vieillissement) et comment ces mécanismes peuvent mener à leur rupture, simulation numérique des mécanismes microstructuraux à l’origine de la résistance des artères soumises à divers types de sollicitations, simulation numérique du scénario de croissance et de remodelage de l'anévrisme de chaque patient, à partir des données d'IRM 4D.

Tout cela, une fois intégré dans les plates-formes de réalité augmentée, permettra au chirurgien de pouvoir évaluer en temps réel l’éventuel impact de ses décisions afin que chaque patient puisse être pris en charge avec un risque nul de complication.

Biographie : Stéphane Avril est Professeur à l'Institut Mines Télécom - Mines Saint-Etienne - Université de Lyon en France où il dirige un groupe de 20+ personnes en biomécanique des tissus mous, avec un accent particulier sur la modélisation numérique et l’imagerie médicale.

Il est également directeur du centre ingénierie et santé (65+ personnes) et directeur de l’unité INSERM SAINBIOSE (100+ personnes). Stéphane a obtenu son doctorat en génie mécanique et civil en 2002 à Mines Saint-Etienne (France).

Ayant réalisé des études postdoctorales à Arts et Métiers ParisTech (France) et à l'Université de Loughborough (Royaume-Uni), Stéphane a été maître de conférences à Arts et Métiers ParisTech (France) où il a développé la méthode des champs virtuels, technique utilisée maintenant dans le monde entier pour identifier des lois de comportements en mécanique du solide. En 2008, il est retourné à son alma mater et a étendu sa vaste expérience des problèmes inverses à la biomécanique des tissus mous, en particulier en ce qui concerne les anévrismes aortiques en étroite collaboration avec les chirurgiens vasculaires. Il est devenu professeur en 2010. Stéphane a été professeur invité à l'Université du Michigan Ann Arbor en 2008 avec Prof R Berguer et professeur invité à l'Université de Yale en 2014 et 2016 avec Prof J Humphrey.

En 2015, Stéphane a reçu une subvention de 2M€ (ERC consolidator grant) pour le projet Biolochanics sur la mécanobiologie des anévrismes en vue d’une médecine personnalisée.

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Retrouver les ateliers techniques du Forum TERATEC traitant du HPC dans la santé et télécharger les présentations

Forum Teratec 2016 : Technologies et usages du HPC dans le secteur de la Santé

Forum Teratec 2014 : HPC et Santé : De la recherche thérapeutique à la médecine personnalisée

Forum Teratec 2013 : Le HPC dans la santé

 

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