title: Modèles 3D, guides de coupe et réalité augmentée en chirurgie plastique et maxillo-faciale
Creators: name: MENINGAUD, Jean-Paul
Publisher: name: Académie Nationale de Chirurgie
Year: 2017

description: Depuis les travaux de Sushruta en Inde au Vème siècle avant notre ère, la chirurgie plastique faciale a toujours utilisé des guides de tissus ou de papier imprimés pour aider à la réalisation des techniques de reconstruction chirurgicale. Puis ces guides sont devenus des moulages en trois dimensions (3D) permettant de gagner en précision. Depuis une vingtaine d’années, grâce aux technologies assistées par ordinateur, les guides utilisés en reconstruction osseuse Cranio-Maxillo-Faciale se sont améliorés en termes de précision, d’anticipation, de symétrie, de flexibilité, de rapidité, de reproductibilité, etc. Si bien que depuis cinq ans, les imprimantes 3D sont devenues directement accessibles dans les services de chirurgie, au point de faire partie du paysage et qu’un service comme le nôtre à l’hôpital Henri Mondor, dispose d’une salle dédiée à cette technologie. 
Ces technologies permettent la création de dispositifs médicaux sur-mesure transposables au sein du champ opératoire, directement à partir des données radiologiques de nos patients. Il s’agit notamment de guides de coupes pour la réalisation de certains lambeaux libres osseux. Ils permettent de transformer aisément des structures rectilignes tel le lambeau de fibula en formes tridimensionnelles complexes telle une mandibule. Ces technologies permettent aussi de fabriquer des guides de forage pour les implants dentaires nécessaires à la réhabilitation orale, ou pour les implants extra-oraux utiles à la mise en place d’épithèses faciales, elles-mêmes conçues par ordinateur. On peut aussi planifier informatiquement les marges de résection pour les tumeurs à envahissement osseux et fabriquer des guides de coupes adaptés qui permettent au chirurgien de réaliser une exérèse prenant en compte plus précisément l’étendue des lésions. Enfin, les modèles 3D permettent de mieux comprendre certaines déformations faciales complexes, voire de simuler des interventions difficiles et d’en discuter en staff, et enfin de mieux faire comprendre au patient l’objectif de son intervention. Tout cela n’est pas toujours aisé sur des images bidimensionnelles (2D) ou 3D sur un écran d’ordinateur. Leur rôle pédagogique dans la formation des internes n’est pas à négliger. En définitive, au moment de l’opération, c’est bien une structure 3D palpable que nous aurons entre les mains. Or, nous possédons une certaine mémoire tactile dont il serait dommage de se priver quand elle peut faire la différence dans certains cas difficiles.
Parfois, ces guides ne peuvent être positionnés de façon optimale sur une surface rigide osseuse, du fait de la fibrose des parties molles ou d’autres conditions locales particulières. Ils deviennent alors inadaptés. Après le moulage en plâtre, puis le modèle en résine obtenu de façon numérique, un 3ème type de modèle fait son apparition : le guide virtuel en réalité augmentée. Il peut représenter une solution de choix, ouvrant la porte à un nouveau monde sensoriel affranchi des contraintes de l’impression 3D. Même si cette technologie n’en est qu’à ses premiers balbutiements, elle semble prometteuse.

description: ♦	Impression 3D
♦	Réalité augmentée
♦	Réalité virtuelle

description: Since the work of Sushruta in India in the 5th century B.C., facial plastic surgery has always used fabric or paper guides as aids in surgical reconstruction techniques. Later, three-dimensional (3D) molds were used, with a gain in precision. In the last 20 years, thanks to computer-aided technologies, the guides used for craniomaxillofacial bone reconstruction have been improved in terms of precision, anticipation, symmetry, flexibility, speed, reproducibility, etc. Furthermore, over the last five years, 3D printers have become directly accessible in surgery departments, so that today they are part of the landscape. Our department at Henri Mondor Hospital even has a special room dedicated to this technology.
With computer-aided technologies, we can create customized medical devices based on our patients’ radiological data, which become a key part of the surgical procedure. They are used in particular to make cutting guides for free bone flaps. Thanks to these technologies, we can easily transform straight shapes, such as a fibular flap, into complex three-dimensional structures, such as a mandible. They also make it possible to create drilling templates for dental implants required for oral rehabilitation, and for extra-oral implants that are used for attaching facial prostheses, which are themselves computer-designed. We can use computer tools for planning the resection margins of invasive bone tumors and for making adapted cutting guides, which enable the surgeon to have a more precise understanding of the extent of the tumors when performing surgery to remove them. Lastly, 3D models allow us to better understand certain complex facial deformations and even simulate difficult surgical interventions – which is useful for staff discussions and to help patients understand the objective of their surgery. All of the above is not easy to accomplish using bi-dimensional (2D) or 3D images on a computer screen. Moreover, when it comes to teaching interns, the educational value of 3D models should not be underestimated. Ultimately, when the time comes to operate, what we will have in our hands is indeed a palpable 3D structure. We essentially possess a kind of tactile memory that it would be a shame not to take advantage of, especially when it can make all the difference in certain difficult cases.
At times, these guides cannot be optimally positioned on a rigid bone surface due to soft tissue fibrosis, or another specific local condition, in which case they are not suited to the task at hand. After plaster molds, followed by digitally-generated resin models, we now have a third option: the augmented reality virtual guide. This could be a solution of choice, opening the door to a new sensory world free of the limitations of 3D printing. Although this technology is still in its infancy, it seems promising. 

description: ♦	3D printing
♦	Augmented reality
♦	Virtual reality