08 Février 2019  |  Technique médicale
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 12/2018

Une innovation destinée aux malentendants

Elsbeth Heinzelmann*

Dans le monde, 300’0001) personnes atteintes de déficience auditive sévère portent un implant cochléaire; en Suisse, elles sont aujourd’hui 2600. Pour poser un tel implant, il faut toutefois percer un trou à proximité de structures délicates, en particulier du nerf facial. Aussi, lors de l’intervention, le chirurgien doit-il veiller à ne pas le léser, au risque de provoquer une paralysie faciale. Des chercheurs de la Haute école spécialisée bernoise ont trouvé la solution.

Lors de la pose d’un implant cochléaire, c’est avant tout le nerf facial, qui contrôle les muscles du visage et du front, les mimiques et la gestuelle, ainsi que le mouvement des paupières, qui pose problème au chirurgien. En effet, ce nerf passe par l’oreille moyenne et se situe sur le chemin menant à l’endroit où le chirurgien doit poser l’implant. En cas de lésion, il est possible que les muscles du visage situés du côté où se trouve l’implant ne puissent plus être activés, temporairement, voire définitivement. Des chercheurs de l’Institute for Human-Centered Engineering (HuCE) de la Haute école spécialisée bernoise (BFH) apportent une solution à ce problème.
 
Les projets de la BFH dans le domaine de la technique médicale exigent de très bons ingénieurs. Ils doivent non seulement exceller dans leur discipline, mais être capables de travailler en équipe avec des collaborateurs d’autres domaines.
 
 
De nouveaux outils pour de nouveaux défis
Lors de l’opération, le mandrin est souvent remplacé, un court instant, par une électrode de stimulation qui émet un bref signal électrique. Lorsque cette électrode s’approche du nerf facial, celui-ci produit ce que l’on appelle des «potentiels d’action» sous l’effet de l’excitation. Ces potentiels circulent le long des nerfs moteurs et activent les fibres musculaires correspondantes. Pour mesurer l’activité musculaire, on a recours à des électrodes électromyographiques (EMG). Le système de neuromonitoring traite et analyse ces signaux EMG. Lorsqu’ils dépassent un certain seuil, le système donne l’alerte. Le chirurgien sait alors qu’il se trouve à proximité du nerf facial.
 
Garantir un neuromonitoring constant
«Aujourd’hui, pour surveiller les nerfs lors de la pose d’un implant cochléaire, il n’y a pas d’autre choix que de changer d’outil», résume Adrian Sallaz, collaborateur scientifique à la BFH et spécialiste des implants électroniques. «Il faut alterner entre l’outil chirurgical, en l’occurrence le mandrin, et la sonde de stimulation nerveuse. Non seulement l’écart entre la perceuse et le nerf n’est pas mesuré de manière continue, mais le processus de changement d’instrument prend du temps et interrompt le chirurgien dans son travail. Nos travaux ont pour but de garantir un neuromonitoring constant durant le perçage, grâce à un nouveau système dans lequel le mandrin de la perceuse chirurgicale et l’électrode de stimulation ne font plus qu’un», poursuit-il.
À la Haute école spécialisée bernoise, Adrian Sallaz avait déjà consacré son mémoire de master à cette question, sous la direction du professeur Volker Koch: «Adrian Sallaz a réalisé un mémoire remarquable dans le cadre de notre filière de Master of Science in Biomedical Engineering proposée en commun par l’Université de Berne et la Haute école spécialisée bernoise», souligne le directeur des programmes de master. Il a même abouti à un brevet qui constitue la base d’un projet CTI».
 
La recette du succès de la BFH: être ouvert aux technologies les plus récentes et collaborer avec des partenaires industriels et cliniques.
 
 
Réunir des savoirs complémentaires
Les partenaires industriels sont la société Bien-Air Surgery SA du Noirmont (JU), qui a développé les systèmes de perçage, ainsi que l’entreprise allemande inomed Medizintechnik GmbH, qui a conçu les électrodes de stimulation et les systèmes de surveillance. Cette collaboration est idéale, car elle réunit des savoirs complémentaires dans une coentreprise qui va développer – et plus tard fabriquer et commercialiser – un système combiné de perçage et de neuromonitoring. Adrian Sallaz, ses collègues, Roman Amrein et Sascha Tschabold, ainsi que d’autres concepteurs et étudiants ont conçu le nouveau système de perçage chirurgical sous la direction des professeurs Volker Koch et Jörn Justiz.
 
La quadrature du cercle ?
Une telle entreprise exigeait un important savoir-faire de la part des ingénieurs. Le Prof. Volker Koch explique: «Pour pouvoir utiliser la perceuse comme électrode de stimulation, le signal électrique doit être transmis au mandrin, qui effectue jusqu’à 80’000 rotations par seconde. C’est loin d’être évident, mais la collaboration de la BFH avec les partenaires industriels a permis de trouver une solution vraiment ingénieuse».
Le système de perçage doit avoir un aspect aussi proche que possible de celui des systèmes utilisés jusqu’à présent. Il doit aussi permettre un nettoyage et une stérilisation à la fois simples et efficaces. Pour ce qui est du principe au cœur du système – l’intégration de la surveillance du nerf facial –, les ingénieurs ont collaboré avec un partenaire industriel spécialisé dans le neuromonitoring neurophysiologique peropératoire.
«Ici, il fallait définir avec précision les spécifications concernant les paramètres de stimulation, les besoins de l’utilisateur, la sécurité électrique, ainsi que des aspects médicaux et relevant de la réglementation», précise le professeur Jörn Justiz. On ne se rend pas toujours compte, de prime à bord, de la charge de travail relative à chaque innovation. Introduire le câble de stimulation qui est très délicat, dans le câble moteur s’est, par exemple, révélé particulièrement difficile, car il induisait des tensions perturbatrices qui l’affectaient. Les ingénieurs ont passé beaucoup de temps à effectuer des essais et des opérations de validation, conçu des bancs d’essai et des «fantômes» avec pour objectif d’examiner immédiatement et sous toutes les coutures, chaque nouvelle solution proposée.
 
Sous la direction du Prof. Volker Koch (debout à droite) et du Prof. Jörn Justiz (debout à gauche), des innovations qui donnent de nouvelles impulsions à la technique médicale voient le jour à la BFH.
 
 
Du laboratoire de la BFH au patient
Si l’implant cochléaire est au cœur de ces activités, les partenaires industriels pensent déjà à d’autres utilisations dans les domaines de la chirurgie ORL, de la neurochirurgie et de la chirurgie rachidienne, de l’orthopédie et des traumatismes, ainsi que de la chirurgie plastique, maxillaire et faciale, ou encore dentaire. Le neuromonitoring peut également être utilisé pour des applications sans perçage. À l’été 2018, l’équipe des concepteurs est entrée dans la dernière ligne droite: le projet CTI s’achèvera en effet à la fin de cette année.
 
Interview du Prof. Volker Koch
Professeur Koch, vous êtes l’un des responsables de la filière de master en technique biomédicale. Quelle est sa particularité ?
Cette filière étant proposée en commun par l’Université de Berne et la Haute école spécialisée bernoise, nous acceptons également des diplômés de hautes écoles spécialisées sans aucune condition. Par ailleurs, nous entretenons des liens étroits avec l’Hôpital de l’Île de Berne. Les cours, axés sur la pratique, sont dispensés en anglais. Les étudiants peuvent obtenir leur diplôme en deux ans.
 
L’une des trois possibilités de spécialisation de ce master porte sur les implants électroniques. Qu’est-ce qui caractérise ce domaine ?
Les implants, les stimulateurs cardiaques et les implants cochléaires sont aujourd’hui très répandus. Un grand nombre d’individus en bénéficient. Les implants cochléaires permettent à plus de 300’000 personnes dans le monde, autrefois sourdes ou malentendantes, de percevoir les sons. Grâce à la miniaturisation et à d’autres développements, de nouvelles applications deviennent possibles et le domaine connaît une croissance rapide. Récemment, des chercheurs sont même parvenus à démontrer que des implants rétiniens électroniques permettaient à des non-voyants de lire des mots de grande taille.
 
Que pensez-vous de ce champ d’activité pour les étudiants ?
Les étudiants peuvent déjà travailler à temps partiel en tant qu’assistants dans des instituts, pendant qu’ils préparent leur master. Une fois leur diplôme obtenu, les carrières professionnelles les plus diverses leur sont ouvertes, dans la recherche et le développement, la gestion de projets et de produits, etc. Cette formation est réellement prometteuse et tournée vers l’avenir !
 
Haute école spécialisée bernoise
Département Technique et informatique
Contact pour le projet et la filière de master:
Prof. Volker M. Koch
volker.koch@bfh.ch
www.ti.bfh.ch/bme-master
 
Contact pour la spécialisation en technique médicale dans le cadre du Bachelor of Science en Microtechnique et technique médicale:
Prof. Jörn Justiz
joern.justiz@bfh.ch
 

1) www.pro-audito.ch
 

* Journaliste science + technologie


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