Processus de fabrication additif pour un laser rétinien innovant

21.02.2019
Février 2019
  • Focus

L’imprimante 3D permet de produire rapidement et à moindre cout des structures très complexes et compactes. La procédure a également fait ses preuves pour développer un appareil de thérapie rétinienne au HuCE-optoLab de la BFH.

La dégénérescence maculaire due à l’âge et la rétinopathie diabétique font partie des maladies les plus courantes de la rétine. Elles conduisent à une grave déficience visuelle, voire à la cécité. Pour stopper la dégénérescence progressive, les ophtalmologues utilisent le laser en plus des médicaments. La thérapie sélective rétinienne représente un énorme progrès dans ce domaine. Une certaine couche de la rétine – l’épithélium pigmentaire rétinien – est sclérosé à l’aide d’un laser pour arrêter les saignements du choroïde sous-jacent. La difficulté de cette procédure réside dans le dosage précis de l’énergie des impulsions laser. Si cet objectif n’est pas atteint, des cellules visuelles sont détruites de manière irréversible, alors que l’épithélium pigmentaire sclérosé se régénère par lui-même. Le défi est de taille, car tout se joue à l’échelle du micromètre avec ce traitement.

Traitement de la rétine avec feedback en direct

Dans le cadre d’un projet mené en collaboration avec des partenaires industriels, le HuCE-optoLab de la Haute école spécialisée bernoise a mis au point un appareil prometteur en vue d’une thérapie plus sûre et plus douce pour le patient. L’idée est d’intégrer dans le dispositif appelé Spectralis® Centaurus deux lasers utilisés simultanément – l’un effectue le traitement, l’autre réalise en permanence des scans de la rétine en profondeur à l’aide de la technologie OCT («tomographie optique de cohérence»). Pendant que la puissance du laser de traitement est augmentée, le logiciel du système surveille les scans OCT et donne, en quelques millisecondes, un feedback au traitement laser. Dès que la dose requise est atteinte, la puissance n’augmente plus et le traitement est interrompu. On évite ainsi un surdosage qui endommage les cellules visuelles. L’approche innovante de ce projet réside dans la surveillance et le contrôle du traitement de la rétine au laser à l’aide de la technologie OCT en temps réel. Pour ce faire, le collaborateur et étudiant en master Christian Burri a combiné un scanner OCT Spectralis® de l’entreprise Heidelberg Engineering à un laser de traitement de courte durée dû à l’entreprise Meridian à Thoune. Pour pouvoir superposer les deux faisceaux laser, il a fallu adapter l’optique des deux appareils. Les compétences en informatique de la BFH ont été nécessaires pour développer le logiciel de contrôle. Et «last but not least», le projet représentait également un grand défi en termes de construction: la structure des deux dispositifs laser devait être très complexe, stable et compacte à la fois.

Partenaires compétents à proximité

Avec des méthodes conventionnelles – par exemple la technique de moulage ou l’assemblage de nombreuses pièces individuelles–, la construction d’un tel prototype de boitier, comprenant un grand nombre de cavités et de canaux coudés, aurait été très complexe et donc très couteuse. Dans de tels cas, les procédures de fabrication dites additives (Additive Manufacturing) constituent une alternative intéressante. Elles sont plus connues sous le terme d’impression 3D. Avec le Switzerland Innovation Park Biel/Bienne (SIPBB), la BFH dispose à proximité immédiate d’un partenaire possédant un grand savoir-faire dans cette technologie. Ces dernières années, son département de recherche «Swiss Advanced Manufacturing Center» a développé de solides compétences dans le domaine de la fabrication additive. Les synergies qui ont vu le jour avec l’arrivée de l’entreprise ProtoShape dans le SIPBB en 2016 ont été bénéfiques, celle-ci étant pionnière dans le domaine de l’impression 3D métallique.

Avant la commande de Spectralis-Centaurus, ProtoShape avait déjà fabriqué pour le HuCE-optoLab de la BFH deux corps compacts pour applications OCT. La production par «Selective Laser Melting» a été à nouveau utilisée pour le projet actuel. Le processus permet de construire par couches des géométries complexes en deux étapes: on applique tout d’abord une fine couche de poudre métallique, dans ce cas de l’aluminium. Un laser fait ensuite fondre la poudre aux endroits souhaités. Le procédé – application et fusion de la poudre – est répété jusqu’à atteindre la hauteur de l’élément. Finalement le corps en aluminium solidifié peut être retiré de la poudre environnante.

La fabrication du prototype de boitier au SIPBB n’a duré que deux semaines. Le modèle géométrique du boitier a été créé sur ordinateur et a été transmis à ProtoShape sous forme de fichier CAD. Après le réglage de l’imprimante, le processus d’impression a pris environ un jour. Le résultat a d’emblée rempli les exigences élevées.

Situation «win-win»

Entretemps, le HuCE-optoLab a testé avec succès le processus de thérapie sélective de la rétine sous contrôle OCT sur des yeux de porc. Pour que l’appareil soit homologué, une étude sur des patient-e-s est bien entendu requise. Pour que l’autorité d’autorisation et de surveillance Swissmedic donne son aval, le HuCE-optoLab doit prouver à l’aide d’une documentation complète que son développement est conforme aux normes. Compte tenu du vieillissement de la population et, partant de l’augmentation des maladies des yeux, une thérapie laser douce pour les patient-e-s devrait susciter un grand intérêt.

De tels projets de coopération sont également bénéfiques pour la BFH, qui peut ainsi approfondir son savoir-faire dans des applications industrielles réelles. Les enseignant-e-s restent ainsi au cœur de l’actualité en matière de recherche et développement. Dans le cadre de travaux de projet, master et bachelor, les étudiant-e-s ont en outre la possibilité d’appliquer la théorie à des problématiques pratiques.

Infos

Christoph Meier
Professor für Physik und Optik
Leiter HuCE-optoLab