Foxpat : Un simulateur d'entraînement chirurgical réutilisable pour la chirurgie de remplacement du genou

Une plateforme d'apprentissage innovante pour les chirurgiens

Les recherches ont montré qu'il faut environ 25 interventions chirurgicales pour qu'un chirurgien novice devienne compétent dans la chirurgie de remplacement du genou (Qidong et al., Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 9:81). Ainsi, concevoir des outils chirurgicaux efficaces et ergonomiques ne suffit pas, il est également crucial de disposer d'une excellente plateforme d'apprentissage. C'est cette idée qui a conduit au développement de Foxpat, un simulateur d'entraînement chirurgical réutilisable permettant aux chirurgiens de commettre des erreurs sans mettre en danger un patient et d'acquérir les compétences chirurgicales nécessaires.

Foxpat est un simulateur d'entraînement réutilisable pour la chirurgie de remplacement du genou. Contrairement aux simulateurs numériques existants, Foxpat est une simulation physique d'un genou de patient intégrant des capteurs pour fournir des informations sur les performances opérationnelles. Cette plateforme d'apprentissage intègre les quatre étapes du cycle d'apprentissage expérientiel de Kolb : ressentir, observer, apprendre et expérimenter. Les chirurgiens peuvent utiliser les outils réels utilisés en salle d'opération pour s'entraîner de manière indépendante, sans avoir besoin d'un assistant pour tenir le genou.

Le produit est composé d'os en polyuréthane (PU), d'une anatomie du genou numérisée en 3D, d'une structure en aluminium et d'un marteau chirurgical sans fil. La jambe inférieure est en plastique ABS, et l'articulation du genou supérieure est moulée sous vide avec du silicone d'une dureté de 0030 shore. Les os en PU sont moulés sous vide avec une densité de 320 g/cm³ pour simuler une densité osseuse réaliste. La faible production de 50 pièces par an permet de produire la plupart des pièces en plastique et en aluminium par fraisage CNC.

Les dimensions du simulateur sont de 900 mm de largeur, 600 mm de profondeur et 400 mm de hauteur.

Le simulateur Foxpat est utilisé lors de sessions d'entraînement qui ont lieu dans une salle de conférence ou dans un hôpital. Une équipe de soutien à la formation qui organise la formation ou un technicien local de l'hôpital met en place le dispositif. Tout d'abord, le cadre en métal est fixé à une table appropriée. Ensuite, une nouvelle paire d'os en polyuréthane est insérée dans le dispositif et fixée. Enfin, les tissus mous en silicone sont enveloppés autour des os et verrouillés avec une sangle Velcro.

Le projet Foxpat a débuté en mars 2019 à Delft, aux Pays-Bas, et s'est achevé en août 2019. Il a été exposé à l'Innovation for Health - Design Expo à Rotterdam en février 2020.

Le projet a été réalisé en collaboration entre Zimmer Biomet et l'Université de technologie de Delft. La technique de remplacement partiel du genou d'Oxford est l'une des techniques de remplacement du genou les plus populaires de Zimmer Biomet. La recherche s'est déroulée dans deux hôpitaux d'Oxford, où la technique chirurgicale a été inventée. Les résultats de ce projet devaient soutenir le cours de formation d'Oxford qui a lieu dans le monde entier pour former les chirurgiens novices aux techniques chirurgicales.

La conception de Foxpat a été confrontée à plusieurs défis créatifs, techniques et de recherche. Les chirurgies orthopédiques impliquent des processus invasifs tels que la découpe, le fraisage et le martelage. La création d'un modèle d'entraînement réaliste simulant l'ergonomie d'une véritable opération est assez compliquée. De plus, il n'existe aucune procédure de validation standardisée pour fournir des commentaires aux chirurgiens. Plusieurs études ont suggéré que la force de l'impact du marteau est un élément crucial pour obtenir des résultats positifs. Ainsi, la force de l'impact est enregistrée à l'aide d'un marteau chirurgical sans fil pour fournir des commentaires à l'utilisateur sur une échelle d'impact à LED.

Foxpat est un simulateur d'entraînement réutilisable développé pour former les chirurgiens à la chirurgie de remplacement partiel du genou d'Oxford. Il offre un environnement sûr et réaliste où les chirurgiens peuvent utiliser les outils réels utilisés en salle d'opération, commettre des erreurs et apprendre sans mettre en danger un patient.

Crédits images : Image #1, Image #2, Image #3 et Image #4 : Rendus Keyshot, Nitin Gurram, 2020. Image #5 : Photographe et modèle Nitin Gurram, séance photo Foxpat, 2020. Crédits vidéo : Zimmer Biomet, TU Delft, Oxford Knee Group.

Ce design a remporté la médaille d'argent du A' Design Award dans la catégorie "Education, Teaching Aid and Training Content Design" en 2020. Ce prix récompense les designs créatifs et remarquables qui illustrent une expertise et une innovation exceptionnelles. Ces designs, admirés pour leurs caractéristiques techniques solides et leur remarquable talent artistique, témoignent d'un niveau d'excellence remarquable et suscitent des émotions positives, de l'émerveillement et de l'étonnement.