CRDP

Accueil > Les numéros > DocSciences 13 : Informatique et médecine

Simulation à l’œil

JPEG - 63.2 ko
Simulateur pédagogique d’opération de la cataracte (© Inria/Shaman)
Un prototype de simulateur de chirurgie de la cataracte a été élaboré au travers d’une collaboration entre l’équipe Shaman de l’Inria et le CHRU de Lille. Ce simulateur intègre un système de suivi infrarouge des instruments chirurgicaux, une modélisation du cristallin et des autres constituants de l’œil, et permet de simuler les étapes clés de l’opération dans un environnement chirurgical réaliste comprenant une table chirurgicale, un mannequin patient et un microscope opératoire.

Simulation à l’œil

La cataracte est une maladie oculaire qui touche plus d’une personne sur cinq chez les plus de 65 ans et près de deux personnes sur trois après 85 ans. Elle est causée par une opacité anormale du cristallin qui brouille la vision. En effet, les signaux lumineux qui arrivent sur l’oeil traversent tout d’abord la cornée puis passent par la pupille pour ensuite traverser le cristallin, avant d’être détectés par les cellules nerveuses de la rétine au fond de l’œil. Le développement d’opacités sur le cristallin gêne donc le trajet de ces signaux lumineux.

Pour y remédier, seule une opération chirurgicale est possible puisqu’aucun médicament ne peut rétablir la transparence d’un cristallin complètement opacifié. Cette opération consiste à enlever le cristallin altéré et à le remplacer par un cristallin artificiel bien transparent.

Certaines étapes de l’opération, comme l’incision de la cornée ou encore l’ablation du cristallin, présentent des risques de complication si elles ne sont pas correctement effectuées. Pour améliorer l’entraînement des futurs chirurgiens ophtalmologistes, un simulateur pédagogique d’opération de la cataracte avec bras à retour d’effort a été élaboré.

Afin de se rapprocher le plus possible des conditions rencontrées lors d’une opération réelle, les chercheurs ont réalisé des simulations et des modèles qui prennent en compte le comportement des différents tissus vivants formant l’œil pendant les diverses phases de l’opération.

Sous l’œil du chirurgien

La cataracte, de prévalence élevée (20 % des plus de 65 ans), correspond à l’opacification du cristallin, lentille intra-oculaire, participant au dioptre oculaire. Cette opacification d’origine variée se traduit par de nombreux signes fonctionnels dont le principal est une gêne visuelle. En effet, l’œil est un système optique centré, composé d’une série de dioptres successifs traversés par le même axe optique. Les rayons lumineux traversent la cornée, l’humeur aqueuse de la chambre antérieure, le cristallin et le vitré avant de parvenir sur la rétine, ces signaux étant ensuite transmis par les voies optiques et perçus par le cortex visuel. L’opacification du cristallin gêne donc la propagation des signaux lumineux. Le seul traitement est chirurgical puisqu’aucun médicament ne peut à l’heure actuelle lui rendre sa transparence.

L’intervention chirurgicale consiste à extraire le cristallin grâce à une sonde à ultrasons combinée à un système d’irrigation-aspiration et à le remplacer par une lentille intra-oculaire artificielle transparente. Chacune des étapes de cette microchirurgie (incision, capsulorhexis, phacoémulsification et injection de l’implant) est complexe, et nécessite un entraînement répétitif afin de limiter les risques de complications pour le patient. Afin d’améliorer la formation des futurs chirurgiens ophtalmologistes en dehors des cours théoriques et expériences limitées en laboratoire anatomique, un simulateur d’opération de la cataracte a été créé par des scientifiques permettant de façon réaliste, en trois dimensions et en temps réel, le déroulement de cette intervention.

Dans les programmes

Collège

Sciences de la vie et de la Terre

  • L’œil : exemple d’organe récepteur

Physique Chimie

  • Propagation de la lumière
  • Obtention d’une image à l’aide d’une lentilleconvergente

Technologie

  • Modélisation du réel, modèle numérique tridimensionnel

Cycle 3

  • Lumières et ombres : trajet rectiligne de la lumière et entrée de la lumière dans l’œil