Projet ANR-13-PRTS-0015 – OsseoWave : Développement d’un dispositif ultrasonore pour l’estimation de l’ostéointégration d’implants osseux
Programme : Programme de Recherche Translationnelle en Santé (PRTS)
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Romain BOSC (Service de Chirurgie Plastique, Reconstructrice et Esthétique - l’hôpital Henri Mondor)
Partenaires : Modélisation et Simulation Multi-Échelle; Centre Hospitalier Henri Mondor
Montant : 322032.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Dispositif ultrasonore pour la mesure de l’ostéointégration d’implants osseuxL'objectif est de parvenir à la version finale d'un dispositif médical destiné à l'estimation de la stabilité d'implants dentaires et prêt à être commercialisé afin d'aboutir à la valorisation effective du projet à l'issue du financement. 
Mise au point industrielle et clinique d'un dispositif médical ultrasonoreL'objectif de ce projet est de promouvoir la valorisation des résultats déjà obtenus  grâce à un travail de nature fondamental qui a permis de réaliser la preuve de concept académique et de déposer une demande de brevet (PCT et phases nationales) afin d'aboutir à la valorisation effective du projet à l'issue du financement. Plusieurs volets complémentaires seront abordés lors de la réalisation de ce projet :- Le développement industriel de l'appareil- Le développement in vivo de la technique - Effectuer les certifications nécessaires au marquage CE- Un volet plus fondamental sera également nécessaire, avec un travail destiné à mieux comprendre les mécanismes mis en jeuLa rupture technologique liée à l'approche utilisant les ultrasons quantitatifs développée au laboratoire se base sur la possibilité d'obtenir une connaissance qualitative et quantitative de l'os situé à 100-200 µm de l'interface de l'implant
Validation clinique et industrielle et inversionLa technologie présentée dans ce projet pourra s’appliquer à terme à l’ensemble des indications mettant en jeu des interfaces os / implants. Nous avons choisi de commencer par développer l’aspect du suivi des implants dentaires pour lesquels le marché est plus rapidement accessible. Des retombées sont à prévoir pour les cliniciens (outil d’aide à la décision pour sécuriser la pose d’implants dentaires), les patients (documentation de vulgarisation scientifique sur l’ostéointégration) et pour les industriels (collaborations avec des entreprises d’implants et de biomatériaux). L'objectif est de transférer la technologie vers la start-up WaveImplant qui est actuellement incubée et soutenue par OSEO.Une stratégie de dépôt de brevet est prévue avant publications qui seront effectuées dans des journaux d’acoustique, de biomécanique, de modélisation et de chirurgie dentaire et orthopédique.
Résumé de la soumission : Le vieillissement de la population et l’augmentation des accidents sont les deux raisons principales qui justifient l’intérêt croissant de la communauté scientifique pour l’étude du système osseux. Bien que les implants et prothèses ostéoarticulaires soient utilisés en routine clinique depuis plus de 30 ans et aient permis des progrès thérapeutiques et esthétiques considérables, beaucoup reste à faire pour optimiser et développer leur utilisation. En particulier, les implants dentaires sont largement utilisés pour la réhabilitation maxillofaciale, avec plus de 400 000 implants posés par an en France. Beaucoup d’échecs ont encore lieu suite notamment à des mises en charges prothétiques mal programmées en l’absence d’outil de vérification d’une bonne ostéointégration, générant douleur, perte de chances de succès pour les patients et coûts supplémentaire pour les chirurgiens-dentistes. Il reste actuellement difficile d’évaluer la stabilité d’un implant dentaire et en particulier les propriétés biomécaniques de l’os situé à proximité de l’implant.OsseoWave se propose de développer un outil d’évaluation de la stabilité implantaire et de suivi de l’ostéointégration des implants dans le système ostéo-articulaire. La première application à être valorisée sera celle des implants dentaires. Le laboratoire MSME a mis au point une nouvelle méthode de suivi, sensible à l’interface os-implant, seul critère pertinent pour le succès chirurgical, utilisant l’analyse quantitative d’ultrasonore qui est une approche non invasive, non irradiante et peu onéreuse. Cette méthode a fait l’objet d’une preuve de concept ex vivo (dépôt d’une demande de brevet en France puis en PCT et d’une nouvelle demande d’invention) et in vivo (premiers résultats). Nous prévoyons de poursuivre les expériences chez le lapin et chez le chien dans des conditions plus conformes à la réalité clinique. Le développement d’outils de simulation numérique permettra d’optimiser les méthodes de traitement du signal mises en œuvre, ce qui améliorera les performances du dispositif. Une étude d’industrialisation permettra de concevoir, de construire et de valider in vivo puis en clinique la version finale du dispositif. Les résultats seront protégés par le dépôt de nouvelles demandes de brevets. Le programme demandé ici mènera au marquage CE du dispositif, préalable à la réalisation d’une étude clinique de plus grande ampleur financée par une demande de PHRC, et permettra de continuer à travailler sur les autres applications (hanche et rachis notamment).    L’équipe est constituée de membres ayant des compétences complémentaires (chirurgiens-dentistes experts en biologie du remodelage osseux et chercheurs spécialistes en imagerie quantitative ultrasonore). Le projet est lauréat du concours national de Création d’entreprise en Emergence et a fait l’objet d’un financement Aima par le Centre Francilien pour l’Innovation ainsi que d’un projet ANR se terminant en septembre 2013. Ces financements ont permis la réalisation d’une étude de propriété intellectuelle qui a montré la liberté d’exploitation du dispositif, d’une première étude d’industrialisation et d’une première validation in vivo chez le lapin. Par ailleurs, le laboratoire a été sollicité par deux laboratoires pharmaceutiques spécialisés en dentisterie (Septondont et Zimmer Dental) pour la réalisation d’une prestation de service. La technologie développée fait l’objet d’un projet de transfert depuis mi 2009, sous la forme d’une concession de licence des brevets et savoir-faire à une société (incubée par l’incubateur Descartes) et à créer.La technologie développée a le potentiel pour justifier la création d’une entreprise : -	Marché important, international, en croissance et absence de concurrents efficaces-	Multiples applications possibles de la technologie-	Nécessité de l’expertise technique et d’un environnement industriel et marketing fort -	Secteur de l’industrie dentaire de ce type très peu développé en France.
Résultats : La technologie présentée dans ce projet pourra s'appliquer à terme à l'ensemble des indications mettant en jeu des interfaces os / implants. Nous avons choisi de commencer par développer l'aspect du suivi des implants dentaires pour lesquels le marché est plus rapidement accessible. 
Notre technologie s'orientera ensuite vers des produits qui pourront gérer des pathologies encore plus invalidantes (fusion de vertèbres, prothèses de hanches et cheville). Enfin, la réussite de ce projet permettra la création d'une nouvelle entreprise (déjà incubée par l'incubateur Descartes).
Le modèle acoustique a été validé (tache 2) et un article est publié.
Nous avons obtenu des résultats très intéressant concernant la tache 7 puisque deux publications ont été obtenus.
De plus, deux articles de review ont été publiés (tache 1).
Perspectives : Le but de ce projet est de parvenir à un stade où il sera possible de réaliser des essais cliniques de plus grande ampleur, avec un prototype final optimisé et marqué CE selon les contraintes de marché et parfaitement compris et donc une technologie utile et performante, susceptible d'entrer en développement industriel puis de devenir une référence obligatoire dans le cadre des interventions chirurgicales de ce type.
Publications et brevets : Vayron, R., Soffer, E., Anagnostou, F., and Haïat, G., «Ultrasonic evaluation of dental implant osseointegration«, J Biomech 47 (2014) pp. 3562-3568.
Vayron, R., Mathieu, V., Michel, A., Loriot, D. and Haïat, G., «Assessment of the in vitro dental implant primary stability using an ultrasonic method«, Ultrasound Med Biol 40(12) (2014) pp. 2885-94.
Mathieu, V., Vayron, R., Richard, G., Lambert, G., Naili, S., Meningaud, JP and. Haïat, G., «Biomechanical determinants of the stability of dental implants: influence of the bone-implant interface properties«, J Biomech 47(1) (2014) pp 3-13.
Haiat, G., Wang, H.L. and Brunski, J.B., «Effects of biomechanical properties of the bone-implant interface on dental implant stability: from in silico approaches to the patient's mouth«, Annu Rev Biomed Eng. 11(16) (2014) pp. 187-213.
Vayron, R., Mathieu, V., Michel, A., Loriot, D. and Haïat, G., «Assessment of the in vitro dental implant primary stability using an ultrasonic method«, in press to Ultrasound Med Biol
Michel, A., Bosc, R., Mathieu, V., Hernigou, P., and Haïat, G., «Monitoring the press-fit insertion of an acetabular cup by impact measurement: influence of bone abrasion« Proc Inst Mech Eng H. 228(10) (2014) pp. 1027-34.
Michel, A., Bosc, R., Mathieu, V., Hernigou, P., and Haïat, G., «In vitro evaluation of the acetabular cup primary stability by impact analysis« J Biomech Eng 137(3) (2015) pp. 031011.
Vayron, R., Nguyen, V.-H., Bosc, R., Naili, S. and Haïat, G., «Finite element simulation of ultrasonic wave propagation in a dental implant for biomechanical stability assesment« in press to Biomech Model Mechanobiol
Mathieu, V., Soffer, J.E., Anagnostou, F., and Haïat, G., «Erratum: Numerical simulation of ultrasonic wave propagation for the evaluation of dental implant biomechanical stability. [J Acoust Soc Am 129, 4062-4072 (2011)]«, J Acoust Soc Am, 137(2) (2015) pp. 1048