La cartographie 3D, nouvel outil indispensable en urologie

Précision, rapidité, sécurité. La 3D en chirurgie urologique répond à ces trois enjeux. Aujourd'hui encore en développement, elle devrait dans les années à venir voir sa place confirmée.

C’est en tout cas la conclusion des JITTU (Journées des Innovations Techniques et Technologiques en Urologie) organisées par l’AFU qui ont eu lieu les 31 mars, 1ers et 2 avril derniers, pendant lesquelles le Pr Luc Soler, Directeur scientifique de l’IRCAD et de l’IHU de Strasbourg, était invité à débattre avec le Dr Thierry Piéchaud, chirurgien urologue, de la place de la 3D en urologie.

Les images en 3D ont pénétré de plain-pied le champ de la chirurgie urologique : modélisation 3D, scanner, impression d'organes virtuels, caméra 3D font désormais partie du quotidien, tout comme les modules d'enseignement sur consoles de training virtuel et les sessions de live surgery.

"La 3D en urologie n'est pas une révolution pour demain. Elle est déjà là dans nos pratiques" explique Thierry Piéchaud. Et pourtant nous sommes à l'aube de savoir ce qu'elle peut nous apporter".

Un double virtuel plus vrai que nature

Un parallèle avec le monde de l'automobile permet de mieux cerner les progrès récents et à venir de la 3D en urologie. Prenons l'exemple du GPS. Les modèles actuellement en développement superposent l'image du GPS sur la vue directe du conducteur : les données sont projetées sur le pare-brise. De la même manière a-t-on mis au point des techniques permettant de fusionner le patient réel avec son double virtuel. Le chirurgien peut ainsi travailler dans des conditions inédites puisqu'il visualise les organes et tous les réseaux (artères, veines…). Il parvient en quelque sorte à voir le corps du patient "en transparence". Cette visualisation repose notamment sur la technique du 3D auto stéréoscopique (3D sans lunettes), autrement dit un écran dématérialisé, holographique, sur lequel on peut projeter des images.

"En 2008 il fallait envoyer de la lumière structurée. Mais dès qu'on se trouvait au dessus du patient on créait des ombres et ça ne marchait plus. Depuis trois semaines nous avons réussi à mettre au point une méthode qui permet de se passer de tout marqueur, précise le Pr Luc Soler. Le programme détecte des grains de beauté ou des granulations de la peau. A partir de ces indices, il calcule la position de la caméra. On peut alors ajouter une camera virtuelle dans la même position et voir le patient en transparence."

L'indexage, la clef pour trouver le bon chemin

Autre comparaison éclairante : les cartes satellites. Si ces cartes restent de couleur grise et se contentent de montrer les rues sans les indexer, leur utilité demeure réduite. Mais dès lors que chaque place, chaque rue est nommée et que les bâtiments importants sont représentés de différentes couleurs, elle devient un outil remarquable d'orientation. De la même manière sur les images en 3D du patient on délimite et indexe les différents organes. Chaque organe paraît dans une couleur différente. Le chirurgien peut d'un clic faire disparaître tout ce qui gène la vision, pour ne plus garder sur l'image que ce qui l'intéresse. Parfois cette simplification permet de découvrir ce qu'on n'aurait jamais pu voir autrement. Ainsi ce patient dépourvu de rein droit. Le travail en 3D, en éliminant peu à peu tout ce qui dissimule l'organe fait apparaître une image inattendue : "On se rend compte qu'il y a bien deux reins et deux uretères mais ils ne se sont pas séparés. Les deux reins ont fusionné au moment de l'évolution à un stade embryonnaire".

Planifier, anticiper, décider
L'imagerie 3D va-t-elle déboucher un jour sur la robotisation totale du geste ? Pour l'heure elle permet de planifier une intervention et joue un rôle fondamental d'aide à la décision. Le cas d'un enfant atteint de plusieurs tumeurs du rein le montre clairement. L'objectif du chirurgien est de conserver la plus grande partie possible de ses reins. Le couplage de l'image 3D et d'un calcul destiné à estimer la vascularisation de l'organe aide à prendre la meilleure décision chirurgicale possible.

« Nous pouvons simuler virtuellement la pose de clips et voir le territoire dévascularisé. L'image montre qu'il reste alors 66 % du rein gauche. »

Au niveau de la vascularisation et des organes, le corps de chaque patient est aujourd'hui totalement modélisable à partir de son image scanner ou IRM. En ce qui concerne le système nerveux, c'est en cours. On peut donc aisément imaginer que toutes ces données pourront dans un proche avenir aboutir à des situations où l'ordinateur sera couplé au robot. Connaissant précisément où sont les structures anatomiques et les structures pathologiques, il pourra interdire l'accès de certaines zones. D'ores et déjà certaines interventions ont montré que l'automatisation de la pose de clips était possible.

Le smartphone et la tablette, l'indispensable du chirurgien !

L'évolution rapide des technologies grand public révolutionne à son tour la chirurgie. Aujourd'hui le chirurgien peut utiliser sa tablette au bloc à condition d'avoir au préalable téléchargé sur Google store ou Apple store "Visible patient planning". Il peut aussi avoir recours à son Smartphone. L'expérience a été tentée l'année dernière avec le Pr Patel pour un curage ganglionnaire. La prévisualisation sur smartphone permet un gain de temps considérable et surtout une très grande précision pour l'identification et l'accès au ganglion. 

Le système est désormais pluggé sur le robot Da Vinci. Les techniques actuelles permettent une précision de l'ordre du millimètre. Prochaine limite à dépasser : le pneumopéritoine qui modifie de façon significative la forme des organes, en particulier un organe souple comme le foie et les mouvements induits par la respiration.

La solution : une salle hybride équipée d'imagerie. "Nous avons travaillé avec la société Siemens et son bras automatisé Zeego. Nous pouvons fusionner les images préopératoires, extrêmement détaillées, et leur modélisation 3D avec les images prises pendant l'opération." Le programme "déforme" automatiquement le patient virtuel afin de s'adapter à sa nouvelle position. Avec une telle technique on retrouve au sein du bloc un niveau de précision équivalent à celui qu'on avait lors des examens initiaux (0,7 mm). Et l'ordinateur calcule de façon optimale la position de la caméra. "La salle hybride Zeego intéresse beaucoup d'hôpitaux. Notre système sera installé à Strasbourg en septembre. Il est déjà présent à Nancy, Reims, Rouen et Rennes."

C'est déjà demain

La modélisation 3D sur smartphone ou PC est d'ores et déjà d'actualité et accessible à tous avec le service Visible Patient. Elle a obtenu sa certification CE-FDA. Pour la "Tablette en transparence" la certification devrait arriver courant 2018. Cela prendra un peu plus de temps pour la réalité augmentée couplée avec le robot. Sans doute la certification adviendra-t-elle en 2019. Et pour le système totalement automatisé en partenariat avec Siemens, on peut miser pour 2021.
Quoi qu'il en soit la 3D est une réalité indéniable. Elle le sera de plus en plus. "Se rendre dans un endroit inconnu sans carte ou GPS est difficile. Il en est de même en chirurgie urologique. On gagne un temps fou avec la cartographie 3D" conclut le Pr Soler. Et la sécurité des malades est d'autant mieux assurée.
À propos de l’AFU

L’Association Française d’Urologie est une société savante représentant plus de 90% des urologues exerçant en France (soit 1 133 médecins). Médecin et chirurgien, l’urologue prend en charge l’ensemble des pathologies touchant l’appareil urinaire de la femme et de l’homme (cancérologie, incontinence urinaire, troubles mictionnels, calculs urinaires, insuffisance rénale et greffe), ainsi que celles touchant l’appareil génital de l’homme. L’AFU est un acteur de la recherche et de l’évaluation en urologie. Elle diffuse les bonnes pratiques aux urologues afin d’apporter les meilleurs soins aux patients, notamment via son site internet urofrance.org.