Les investissements du gouvernement canadien et de l'université McGill révolutionnent la formation en chirurgie en permettant la répétition d'opérations qui sauveront des vies
Le 15 septembre 2010 — Montréal, Québec
Les chirurgiens disposeront bientôt d'un nouvel outil promettant de meilleurs résultats pour les personnes appelées à subir une opération au cerveau. L'honorable Gary Goodyear, ministre d'État aux Sciences et à la Technologie, a en effet inauguré aujourd'hui à l'Institut et hôpital neurologiques de Montréal (le Neuro) le premier de sept nouveaux centres de formation en neurochirurgie à réalité virtuelle qui ouvriront leurs portes au pays.
« Notre gouvernement investit dans les sciences et la technologie parce que de tels investissements créent des emplois, rehaussent la qualité de vie des Canadiens et dynamisent l'économie, a déclaré le ministre. Ce nouveau centre aidera les médecins à raffiner des techniques d'intervention chirurgicale. Il confirmera la renommée de Montréal en tant que chef de file mondial de la recherche en médecine, et multipliera les occasions d'exporter les technologies canadiennes dans les hôpitaux de toute la planète. »
Le nouveau Centre de simulation neurochirurgicale raccourcira la formation des médecins, et permettra aux chirurgiens d'affûter leurs talents et de rehausser les soins dispensés aux malades en s'exerçant sur un cerveau virtuel. Le Centre met en vedette la technologie de pointe que le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) a élaborée avec le concours de chirurgiens du Neuro.
La nouvelle technologie à réalité virtuelle, qui s'inscrit dans la foulée de la première simulation mondiale d'une opération au cerveau réalisée l'an dernier au Queen Elizabeth II Health Sciences Centre de Halifax, est un bond de géant dans les soins prodigués aux malades et la sécurité de ces derniers. Grâce à un appareil d'haptique à haute définition, le neurochirurgien peut toucher et déplacer les zones virtuelles du cerveau qu'il doit opérer.
« Le Neuro est le premier centre neurochirurgical de la planète à posséder un simulateur bimanuel. Nous nous targuons d'entreprendre les projets les plus avant-gardistes qui soient pour faire progresser l'enseignement de la médecine et améliorer les soins offerts aux patients », a affirmé Dr. David Colman, directeur du Neuro. « L'aménagement de ce nouveau centre prouve la détermination du Neuro à adopter et à créer les nouveaux systèmes et technologies qui feront progresser les neurosciences et veilleront à ce que ceux que nous soignons reçoivent les meilleurs traitements possibles. »
« L'oncologie neurochirurgicale évolue vers des méthodes moins invasives mais plus complexes exigeant des répétitions minutieuses », précise Dr. Rolando Del Maestro, directeur du Centre de recherche sur les tumeurs cérébrales au Neuro. « L'expertise et les technologies élaborées au Centre de simulation neurochirurgicale s'avéreront d'une valeur inestimable, car elles offriront aux neurochirurgiens et aux internes une base solide pour répéter les interventions chirurgicales. »
« Ce nouveau centre au Neuro cadre parfaitement avec notre plan pour la médecine du 21e siècle », a ajouté l'honorable Arthur T. Porter, directeur général et chef de la direction du CUSM. « L’intégration de la simulation en réalité virtuelle à la pratique clinique révolutionnera la formation de la prochaine génération de neurochirurgiens, accélérera l’adoption de techniques innovatrices en chirurgie et diminuera les risques de la chirurgie au cerveau. La qualité et la sécurité des soins que nous offrons s’en trouveront rehaussées. »
Les nouvelles installations du Neuro sont maintenant totalement fonctionnelles et les internes en neurochirurgie de Montréal y recourent déjà. D’autres centres du même genre ouvriront leurs portes à Halifax, Ottawa, Toronto, London, Winnipeg et Calgary.
La formation s'effectuant de plus en plus hors des salles d'opérations, les simulations à réalité virtuelle contribueront aussi à rationaliser le temps précieux passé en salle d'opérations. Les hôpitaux universitaires et les neurochirurgiens qui utilisent les nouveaux centres de formation transmettront leurs commentaires aux chercheurs du CNRC pour qu'ils accroissent l'efficacité du simulateur.
À propos du CNRC
Le Conseil national de recherches du Canada œuvre en tandem avec ses partenaires de l'industrie, du gouvernement et du milieu universitaire pour allumer l'étincelle de l'innovation dans les collectivités, partout au pays, et procurer aux entreprises canadiennes un avantage concurrentiel sur le marché actuel.
À propos de l'Institut et hôpital neurologiques de Montréal
L'Institut et hôpital neurologiques de Montréal - le Neuro, est un centre médical universitaire unique qui se consacre aux neurosciences. Le Neuro est un institut de recherche et de formation rattaché à l'Université McGill et se trouve au cœur de la mission en neurosciences que s'est donnée le Centre universitaire de santé McGill. Fondé en 1934, par le réputé Dr. Wilder Penfield, le Neuro est reconnu dans le monde entier pour la manière dont il intègre la recherche, des soins emplis de compassion aux patients et la formation de pointe, autant de facteurs sans lesquels la science et la médecine ne pourraient progresser. Ses chercheurs sont des chefs de file mondiaux dans les neurosciences cellulaires et moléculaires, en imagerie cérébrale, en neurosciences cognitives ainsi que dans l'étude et le traitement de l'épilepsie, de la sclérose en plaques et des troubles neuromusculaires. Dans son budget de 2007, le gouvernement fédéral a fait de l'Institut neurologique de Montréal un des sept centres d'excellence du Canada, ce qui a lui a permis d'obtenir 15 millions de dollars pour financer ses recherches et ses activités de commercialisation dans le domaine des maladies neurologiques et des neurosciences. Pour en savoir plus, on visitera le site http://francais.mni.mcgill.ca/.
Fiche d'information
Chirurgie virtuelle du cerveau
Systèmes à réalité virtuelle adaptés au patient pour les interventions en oncologie chirurgicale
L'évolution rapide des techniques de chirurgie, les préoccupations constantes en ce qui a trait à la sécurité du malade et l'inefficacité actuelle de la formation en salle d'opération font sentir plus que jamais la nécessité de technologies de simulation novatrices en médecine. Les risques d'erreur lors d'une opération et les besoins de formation atteignent leur maximum quand les chirurgiens vivent leur apprentissage. Les technologies de simulation permettront au chirurgien d'apprendre et de mettre en pratique des procédures complexes sans danger, hors de la salle d'opération. Cette approche ne va pas sans rappeler celle des pilotes qui s'exercent sur un simulateur avant leur premier vol.
Combinée aux technologies pointues d'imagerie telle l'imagerie à résonance magnétique (IRM), la simulation par réalité virtuelle (RV) reproduit de manière réaliste une intervention sur un malade avant la chirurgie proprement dite. Les simulateurs RV présentent d'énormes possibilités. Non seulement cette technologie permettrait-elle d'améliorer et de raccourcir la formation des chirurgiens, mais elle promet de meilleurs résultats pour les patients, avec les économies que cela suppose pour le système de santé.
La prise en charge chirurgicale du cancer, traitement le plus courant pour cette maladie, évolue vers des procédures moins invasives, mais plus complexes, qui exigent des répétitions élaborées. L'ablation d'une tumeur présente de grands risques en raison i) des dommages potentiels aux tissus voisins comme les zones fonctionnelles, les nerfs et les vaisseaux sanguins, et ii) du danger de voir le cancer ressurgir si la résection de la tumeur est incomplète.
Le programme du CNRC sur les systèmes à réalité virtuelle adaptés au patient pour l'oncologie chirurgicale a pour but de créer un système de simulation RV qui servira à enseigner, à planifier et à répéter les interventions au cerveau en vue de l'ablation des tumeurs. Le système intègre les technologies de traitement des images médicales, des modèles physiques, de modélisation par éléments finis, de graphisme et d'haptique pour engendrer des simulations spécifiques au malade. Imaginez un système de répétition des interventions chirurgicales qui numériserait la tumeur d'un malade et transformerait cette image en un simulacre virtuel au moyen de logiciels complexes. Ajoutez-y la capacité du système à restituer les sensations du toucher et de la vue, et vous aurez, pour le chirurgien, un outil de formation très réaliste et configurable en fonction du patient. Bien qu'il soit présentement axé sur l'oncologie neurochirurgicale, ce programme pave la voie aux répétitions en vue de la résection de tumeurs chez les personnes atteintes de cancer colorectal, de la prostate ou du sein.
Le programme s'appuie sur la collaboration d'experts des instituts de recherche du CNRC disséminés un peu partout au pays, vigoureusement secondés par un réseau pancanadien d'hôpitaux (de Halifax à Vancouver), où exercent des chirurgiens de renom.
Vue d'ensemble du système Le système a été développé pour les fins suivantes :
- formation des chirurgiens;
- préparation d'interventions spécifiques sur les malades; et
- répétition desdites interventions.
Il se compose des systèmes secondaires que voici :
- le système de planification des chirurgies;
- le système de formation RV en chirurgie.
Le système de planification chirurgicale définit la craniotomie et le corridor chirurgical en fournissant au praticien les outils qui lui permettront d'analyser les images médicales 3D saisies de diverses façons. L'imagerie médicale comprend les clichés usuels pris lors des soins et les images de recherche (à savoir, imagerie par tenseur de diffusion, IRM fonctionnelle). Le système de planification permet aussi une délimitation spatiale des objets d'intérêt (à savoir, structure du système vasculaire, masse de la tumeur, zones d'activation selon l'IRMf, extension de la craniotomie) après fusion des clichés disponibles.
Une fois que le corridor chirurgical a été défini et les objets d'intérêt sur l'image identifiés, le module de planification restitue une représentation ou un modèle mathématique des objets en question, notamment une représentation graphique des objets sélectionnés et un modèle mécanique virtuel du tissu, à la base des sensations engendrées par le dispositif d'haptique durant la formation du chirurgien ou la répétition de l'intervention. Dans les modèles, les zones que traverse le corridor chirurgical sont plus détaillées que les zones distantes. Pareille variabilité dans les détails est indispensable si l'on veut obtenir une simulation en temps réel satisfaisante de la mécanique du tissu pendant la formation.
Pour répéter l'intervention chirurgicale, il suffit d'exploiter les modèles créés par le système de planification dans le simulateur, comme l'illustre la figure 1.
Figure 1 : Diagramme du module de planification chirurgicale. Cette planification inclut la craniotomie et la définition du corridor chirurgical, ainsi que l’extraction des objets d’intérêt. La production de modèles consiste en la construction de modèles mathématiques du cerveau qu’utilisera le système de formation RV (le simulateur).
Le système de formation permet au chirurgien d’interagir avec ses instruments dans un espace virtuel tridimensionnel. Il a été conçu pour le développement d’aptitudes allant des habiletés motrices fondamentales à la prise de décisions. Le simulateur inclura des scénarios de base et des cas particuliers en neurochirurgie, qui serviront à l’entraînement et procureront les mêmes impressions visuelles et tactiles que durant une opération véritable. Pour l’acquisition des habiletés de base, nous avons élaboré un jeu de cinq interventions fondamentales en neurochirurgie baptisé « Éléments de neurochirurgie » en nous inspirant du programme d’éléments de chirurgie par laparoscopie. On aura aussi accès à une base de données composée de cas de tumeurs cérébrales permettant l’acquisition des habiletés liées aux procédures chirurgicales. Le simulateur intègre des systèmes de mesures qui évalueront automatiquement l’adresse de l’utilisateur et assureront une rétroaction immédiate. La figure 2 décrit le système de formation.
On parvient à une simulation réaliste des interventions chirurgicales grâce à un logiciel de modélisation par éléments finis (EF) qui prévoit avec précision les forces et les déformations résultant de l’interaction entre les tissus organiques et les instruments chirurgicaux, mais aussi grâce à une restitution visuelle et haptique à haute résolution. Le logiciel EF a été entièrement développé au CNRC. Le logiciel EF incorpore des modèles de tissu constitutif non linéaires afin de prévoir les importantes déformations des tissus et la mécanique des contacts. Enfin, des modèles maillés déformables, incluant des réseaux maillés distincts pour la surface et le volume sous-jacent, accélèrent les calculs. Le système de formation tient compte des changements topologiques résultant de la dissection des tissus.
Figure 2 : Diagramme du système de formation en chirurgie.
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