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Chirurgie augmentée : un logiciel d’imagerie 3D et de navigation guidée pour la prothèse de l’épaule

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Belles histoiresIMASCAP est une jeune start-up Bretonne spécialisée dans la chirurgie de l’épaule assistée par ordinateur. Elle commercialise un logiciel innovant qui simplifie et optimise la pose de prothèse (arthroplastie) de l’épaule grâce à des algorithmes pour la reconstitution d’images en trois dimensions et pour le guidage via un système de localisation optique en infrarouge. Ces technologies de chirurgie augmentée ont été développées en partenariat avec des chercheurs de Télécom Bretagne (composante du Carnot Télécom & Société numérique).

En France, 25 000 personnes sont concernées par les lésions dégénératives de l’épaule, l’articulation la plus complexe du corps humain. Une solution : l’arthroplastie de l’épaule, une intervention chirurgicale qui permet de rétablir la mobilité de l’épaule grâce à la pose d’une prothèse. Mais du fait d’une zone d’incision réduite et d’un accès difficile aux parties à opérer, cette opération réalisée uniquement dans des centres experts a un taux d’échec de 17%, avec des risques de perforation de l’omoplate. Pour améliorer le geste chirurgical et optimiser l’intervention, IMASCAP propose deux innovations.

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En amont de l’opération, le logiciel d’IMASCAP reconstitue une image 3D de l’épaule du patient en quelques minutes à partir d’images 2D recueillies par le scanner. Il donne notamment des indications sur la densité osseuse du patient. Puis, il planifie l’intervention : il indique le point d’entrée et l’angle optimum pour insérer la tige métallique sur laquelle viendra se fixer la prothèse. A partir de ces données, le chirurgien peut imprimer un viseur en 3D adapté à la structure osseuse du patient.

Pendant l’opération, un système de navigation guidée par l’image permet au chirurgien orthopédiste de visualiser en temps réel la position de ses instruments et le placement de l’os. Cette innovation repose sur un système de localisation optique en infrarouge, fonctionnant grâce à des marqueurs positionnés sur les outils et les parties osseuses, ainsi qu’à une caméra 3D. L’utilisation de ce logiciel de planification préopératoire réduit le temps d’intervention et les risques d’échec, et donc de souffrances supplémentaires pour le patient.

Le développement de ce logiciel s’est fait en partenariat avec le Laboratoire de Traitement de l’Information Médicale (LaTIM INSERM U1101), associant la Faculté de Médecine de Brest, le Centre Hospitalier Universitaire de Brest, l’Inserm et Télécom Bretagne, qui travaille depuis plus de dix ans dans le développement d’algorithmes pour les systèmes de chirurgie assistée par ordinateur. A l’origine de la création d’IMASCAP se trouve en effet le projet ANR (Emergence-TEC), SCAPTEC, porté par Chafiaa Hamitouche, enseignant-chercheur à Télécom Bretagne. Le LaTIM a travaillé sur cinq avancées scientifiques : la segmentation automatique, précise et robuste des structures osseuses de l’épaule ; la robustesse aux artéfacts induits par l’arthrose ; le recalage robuste avec attitude initiale automatique ; la caractérisation géométrique automatique et robuste de la scapula ; et enfin l’intégration d’informations cinématiques dans la planification du geste.

Aujourd’hui, plus de 180 chirurgies de l’épaule ont été réalisées avec ce système en Europe, Australie, Nouvelle Zélande et Canada. La collaboration entre le LaTIM et IMASCAP se poursuit, par des contrats industriels de recherche,et Chafiaa Hamitouche dirige et co-encadre avec Jean Chaoui deux thèses de doctorat.

L’entreprise

L’équipe d’Imascap (de gauche à droite) : Sergii Poltaretskyi, doctorant - Florence Maillé, ingénieure R&D (promo 2013) – Mohammad Mayya, doctorant – Jean Chaoui, président et directeur R&D – Vincent Simoes, chef de projet – Trystan Louboutin, chef de projet – Claire Charamel, ingénieure R&D.
L’équipe d’Imascap (de gauche à droite) : Sergii Poltaretskyi, Florence Maillé, Mohammad Mayya, Jean Chaoui (président), Vincent Simoes, Trystan Louboutin, et Claire Charamel.

En 2007, Jean Chaoui commence sa thèse de doctorat en traitement du signal et imagerie appliqué à la chirurgie de l’épaule assistée par ordinateur. En 2009, il fonde la start-up IMASCAP, contraction de « imagerie scapulaire », incubée à Télécom Bretagne. En 2011, il reçoit le premier prix de thèse en innovation de la Société française de génie biologique et médical. En septembre 2012, IMASCAP rejoint le technopôle Brest Iroise et est élue Espoir de l’économie par la CCI 29. En mai 2014, IMASCAP lui vaut le prix « TR35 France » conduit par la Technology review du MIT (Massachusetts Institute of Technology), qui récompense les 10 français développant les projets d’innovation les plus exceptionnels. La même année, la société reçoit la certification Iso 13485 et le marquage CE, et lance la commercialisation en Europe de son logiciel permettant un système de planification et de guidage pour la pose des prothèses de l’épaule. Aujourd’hui, IMASCAP emploie désormais 7 ingénieurs en France et projette de s’exporter aux Etats-Unis.

Belles histoires Carnot

L’excellence de la relation partenariale des laboratoires des écoles de l’Institut Mines-Télécom s’est traduite par la labellisation de deux instituts Carnot : l’institut Carnot M.I.N.E.S et l’institut Carnot Télécom & Société numérique. Cette belle histoire d’innovation s’inscrit dans l’institut Carnot Télécom & Société numérique.

En savoir + sur la start-up IMASCAP
En savoir + sur le LaTIM

AUGMENTED SURGERY: 3D IMAGING AND GUIDED NAVIGATION SOFTWARE FOR ARTIFICIAL SHOULDERS

Belles histoiresIMASCAP is a young start-up from Brittany that specializes in computer-assisted shoulder surgery. It is bringing to market an innovative software package that simplifies and optimizes the insertion of artificial shoulders (replacement arthroplasty). Thanks to its innovative algorithms, the software allows reproduction of images in three dimensions, planning of the operation and navigation guided by live 3D images via an optical and infrared localization system. Using this pre-surgical planning software reduces the duration of surgery and the risks of failure, and thus of extra suffering for the patient.

At the origin of the creation of IMASCAP is the SCAPTEC project (ANR Emergence Tech), supported by Chafiaa Hamitouche, Professor at Télécom Bretagne. His team, within the Laboratory of Medical Information Processing (LaTIM), develops algorithms for computer-assisted surgery systems. For this project, the researchers worked on five different scientific advances: automatic, precise and robust segmentation of the bone structures of the shoulder; resistance to the effects of osteoarthritis; robust recalibration with the initial position automatically achieved; robust automatic and geometric characterization of the scapula; and last but not least the integration of cinematographic information in the planning of movements.

The development of this software was the result of collaboration between the Brest Faculty of Medicine, the Brest University Hospital Center, Inserm and Télécom Bretagne. The Brittany graduate school is part of the Télécom & Société Numérique Carnot Institute.

The company

IMASCAP is a start-up founded in 2009 by Jean Chaoui, a Doctor in Biomedical Engineering, and incubated by Télécom Bretagne.

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