Thématique 
Réalité Virtuelle 
Recherche 
Santé et Handicap 
Date
15 février 2016

Retirer la tumeur cérébrale d’un patient éveillé grâce à un casque de réalité virtuelle, une intervention du futur ? Non, une première mondiale qui vient d’être réalisée au CHU d’Angers dans le cadre du projet de recherche intitulé CERVO (Chirurgie Éveillée sous Réalité Virtuelle dans le bloc Opératoire) – programme de recherche lancé par le CHU d’Angers et le laboratoire Interactions Numériques Santé Handicap (INSH) de l’ESIEA.

En permettant au patient d’interagir très précisément avec le chirurgien, l’instauration de la réalité virtuelle dans la chirurgie éveillée permet de pousser plus loin encore la précision de l’acte et donc de s’engager dans des interventions jusqu’alors inenvisageables.

Le projet CERVO, qui a permis cette prouesse médicale, est un programme de recherche lancé il y a 2 ans par l’équipe de neurochirurgie du Pr Philippe Menei du CHU angevin et le laboratoire Interactions Numériques Santé Handicap (INSH) dirigé par le Dr Evelyne Klinger à l’ESIEA. Il a été imaginé et développé par Marc Le Renard (membre du laboratoire INSH, enseignant et ingénieur en réalité virtuelle à l’ESIEA) et 3 étudiants : Morgane Goeller, Vincent Jullion et Laurent Le Gorrec, qui suivent le parcours « Numérique et Santé » de l’ESIEA, comprenant la majeure Réalité Virtuelle et les mineures « Numérique et Santé » et « Management de la Santé ».

La réalité virtuelle au service de la chirurgie éveillée

La chirurgie éveillée du cerveau est pratiquée depuis les années 2000 au CHU d’Angers. Elle permet l’ablation de tumeurs cérébrales qui, dans une configuration plus classique de neurochirurgie sous anesthésie générale, seraient considérées comme inopérables.

Pendant cette opération, le patient est éveillé. En stimulant le cerveau avec une électrode, le neurochirurgien peut réaliser une cartographie précise et ainsi épargner les zones du cortex et leurs connexions impliquées dans des fonctions essentielles comme la motricité et le langage.

"On envoie des points lumineux dans le champ visuel et on demande au patient s'il voit ces points. Si c'est le cas, cela veut dire que l'action du neurochirurgien ne porte pas atteinte à sa vision. (...) Le neurochirurgien enlève une tumeur, près d'une zone visuelle. Il ne faut pas qu'il enlève trop de matière cérébrale, sinon il risque de rendre le patient incapable de voir. Cette méthode permet au chirurgien d'être plus précis dans son geste."
Evelyne KLINGER Directrice de Recherche INSH de l'ESIEA sur RTL
Cette première réussite ouvre la voie à de nouvelles opérations autrefois irréalisables.

L’immersion et l’interaction du patient dans une réalité virtuelle, alors que le neurochirurgien opère son cerveau, vont permettre d’aller encore plus loin et de tester des fonctions cérébrales plus complexes comme la prise de décision dans une situation inattendue ou encore l’exploration visuelle de l’espace. De plus, la réalité virtuelle permet d’immerger le patient éveillé dans un environnement relaxant, imprégné d’accroches hypnogènes. Cet apport est particulièrement intéressant pour la chirurgie cérébrale éveillée de l’enfant pour laquelle le service de neurochirurgie d’Angers est pionnier.

Télécharger le Communiqué de Presse : Projet CERVO ESIEA CHU 15022016

Voir le reportage sur France 5 Magazine de la santé : CERVO (minutes 34 à 39): tester la vision avec un casque pendant une opération

Écouter le podcast de l’interview de Marc Le Renard Enseignant-chercheur au laboratoire INSH de l’ESIEA : France Info CERVO INSH ESIEA 16022016

Visionner le reportage de France 2 Visionner le reportage de TF1

 

Tester le champ visuel dans un environnement reconstitué

CERVO1-smallLe projet CERVO, porté par le CHU d’Angers et le laboratoire INSH de l’ESIEA, vise à développer un dispositif de réalité virtuelle (comprenant des applications logicielles et du matériel) adapté à une utilisation au bloc opératoire de neurochirurgie ; l’idée étant d’immerger le patient dans des activités (tests de la cognition et du champ visuel, relaxation hypnotique) lors d’une  chirurgie cérébrale éveillée.

La première concrétisation de ce projet est un programme permettant de tester le champ visuel du patient pendant l’opération. Cette application informatique est projetée dans des lunettes 3D de réalité virtuelle (Oculus). Ces dernières sont portées par le patient qui interagit avec le neurochirurgien. Le champ visuel est une fonction essentielle de la vision (voir ci-après). Son altération peut avoir des conséquences importantes sur le quotidien, comme la suppression du permis de conduire.

Durant l’intervention, le neurochirurgien stimule le cerveau avec une électrode. Tout comme il pouvait, jusqu’à maintenant, cartographier les réseaux du langage ou de la motricité grâce à la participation du patient éveillé, le neurochirurgien peut également localiser, et donc épargner, les connexions cérébrales des nerfs optiques dont l’atteinte conduirait à une altération définitive du champ visuel.

Le projet CERVO a été développé dans le cadre de la collaboration entre les équipes du Pr. Philippe Menei (neurochirurgie CHU d’Angers), du Dr Evelyne Klinger (Laboratoire INSH de l’ESIEA) et du service d’ophtalmologie du CHU d’Angers.

Le premier patient ayant participé au projet de recherche CERVO était porteur d’une tumeur située près des zones du langage et des connexions visuelles. N’ayant plus qu’un œil suite à une maladie ophtalmologique, épargner son champ visuel était d’autant plus important.

Il a été opéré le 27 janvier 2016 au CHU d’Angers par le Pr. Philippe Menei, avec la collaboration de l’orthoptiste Sophie Hue, le neuropsychologue Dr Ghislaine Aubain et l’anesthésiste Dr Aram Terminasian.

Cette première étape offre des perspectives nouvelles dans l’ablation de tumeurs cérébrales difficilement placées et dans la limitation de handicaps potentiellement induits par une nécessaire chirurgie. L’équipe du CHU et le laboratoire INSH de l’ESIEA ont pour objectif de poursuivre le développement de cette innovation ainsi que son déploiement vers d’autres patients.

 

En savoir plus :

  • Le projet CERVO (Chirurgie Éveillée sous Réalité Virtuelle dans le bloc Opératoire) a été réalisé, pour cette première étape, du côté ESIEA grâce à des financements propres, à l’implication du laboratoire INSH et celle de trois étudiants-ingénieurs, et du côté CHU d’Angers grâce à la collaboration de plusieurs équipes et à des donations de patients. La mise en œuvre des étapes ultérieures, tant au niveau développement que clinique, nécessite la recherche de fonds.
  • Le champ visuel d’un œil se constitue de l’ensemble des points de l’espace que l’on voit, alors même que le regard reste fixé sur un point précis. Par exemple, c’est ce qui permet lorsque nous regardons la télévision, de percevoir sans la voir précisément, toute personne entrant dans la pièce, même si cette personne se trouve sur le côté.  L’évaluation du champ visuel est réalisée par des appareils automatisés et volumineux, qu’il n‘est pas possible d’utiliser au bloc opératoire dans les conditions d’une chirurgie cérébrale. Les lunettes 3D de réalité virtuelle permettent de dépasser ces contraintes techniques.

 

Biographies

Pr Philippe MENEI

Professeur de Neurochirurgie, docteur en Sciences (Pharmacotechnie, Biopharmacie et Génie Pharmaceutique), chef du service de Neurochirurgie, CHU  d’Angers.

Reçu au concours de l’internat des Hôpitaux de Paris en 1984, son intérêt s’est porté très tôt sur la « NBIC convergence » (convergence entre les Nanotechnologies, les Biotechnologies, les technologies de l’Informatique et les sciences Cognitives) qui est un concept apparu d’abord aux USA, suite à une réflexion sur l’impact potentiel de cette convergence scientifique dans l’amélioration des possibilités humaines tant au niveau thérapeutique que sociétal.

Durant son internat de neurochirurgie, il acquiert le master de Neurosciences Paris VI suite à une année recherche sur les greffes de neurones dans le laboratoire de Philippe Brachet. Il soutient ensuite une Thèse de Science sur l’implantation intra cérébrale de microsphères biodégradable pour l’administration de molécules neuro actives. Il part ensuite en 1995 en post doctorat aux USA comme visiting professor dans les laboratoires du Miami Project to Cure Paralysis, pour travailler sur un projet combinant thérapie cellulaire et génique pour la réparation de la moelle épinière. Arrivé au CHU d’Angers en 1990 comme chef de clinique, il intègre l’équipe INSERM du Pr Jean-Pierre Benoît, pour travailler sur les nanomédecines. Nommé chef du service de Neurochirurgie au CHU d’Angers en 2007, il développe le concept « convergence NBIC » pour la réparation du système nerveux et le traitement des tumeurs cérébrales. Des collaborations avec les grandes écoles d’ingénieurs lui ont permis d’initier des programmes de recherche et de transfert comme l’imagerie cérébrale en chirurgie éveillée par speeckle laser (récompensé par l’Académie de Chirurgie), le programme CERVO sur l’application de la réalité virtuelle en chirurgie éveillée, mais aussi des programmes associant nanotechnologies et biothérapies qui permettront le passage en clinique de nouvelles thérapies ou dispositifs médicaux.

Il a obtenu et coordonné plusieurs projets nationaux de recherche translationnelle. Il a publié plus de 170 articles dans des revues internationales, et a encadré 9 thèses d’université et 9 thèses de médecine.

 

Dr Evelyne KLINGER

Ingénieur et Docteur de TELECOM ParisTech, Habilitée à Diriger des Recherches par l’Université de Bordeaux, Directrice de Recherche « Interactions Numériques Santé Handicap » à l’ESIEA

Dès ses études d’Ingénieur à TELECOM ParisTech, sa tendance naturelle a été motivée par une démarche pluridisciplinaire visant à mettre les Sciences de l’Ingénieur au service des Sciences du vivant et de la Santé dans des objectifs de contribution au bien-être et à la santé des personnes. C’est ainsi, qu’ayant identifié l’intérêt de la Réalité Virtuelle pour aider ou accompagner l’être humain dans ses handicaps et prendre en charge ses dysfonctionnements, son doctorat a porté sur les « Apports de la réalité virtuelle à la prise en charge de troubles cognitifs et comportementaux ». Dans ce contexte elle a piloté de nombreux projets de recherche qui ont abouti à des outils dédiés aux domaines de la psychiatrie, de la neuropsychologie et de la rééducation (pour exemples, le projet européen VEPSY, le Virtual Action Planning Supermarket : VAP-S).

En septembre 2006, elle a apporté la création, au sein du laboratoire LAMPA – EA1427 de Arts et Métiers ParisTech, d’une entité de recherche « Handicaps et Innovations Technologiques ». Basée à Laval, elle fédérait les intérêts communs de Laval Agglomération, du Conseil Général de la Mayenne et de Arts et Métiers ParisTech  pour les applications thérapeutiques de la Réalité Virtuelle et la prise en charge des incapacités. Ses travaux qui ont inclus le montage et le pilotage du projet ANR-TecSan AGATHE (rééducation cognitive) l’ont menée à soutenir son Habilitation à diriger des Recherches à l’Université de Bordeaux Segalen dont le sujet a porté sur « Réalité Virtuelle et Handicap – Perspectives dans la prise en charge des déficiences cognitives et comportementales ».

En janvier 2014, elle a rejoint l’ESIEA, sur son site de Laval, pour y développer l’axe de recherche « Interactions Numériques Santé Handicap » (INSH) qui s’inscrit dans la lignée de ses travaux de recherche antérieurs. C’est dans ce contexte qu’est né le projet CERVO, en collaboration avec le Pr Menei du CHU d’Angers. Parallèlement, elle contribue au développement d’une filière de formation « Numérique & Santé » qui s’adresse aux actuels élèves-ingénieurs de l’ESIEA et aux élèves issus de réorientation PACES.

Elle assume des responsabilités au niveau national et international, notamment au sein de l’Institut Fédératif de Recherche sur le Handicap (IFRH) où elle est responsable du programme transversal « Systèmes Interactifs pour la Participation et l’Autonomie ».

Ses publications sont relatives au champ croisé de la Santé, du Handicap et de la Réalité Virtuelle. Elle a encadré 5 thèses d’université.

 

Marc LE RENARD

Enseignant et ingénieur ESIEA (École d’ingénieurs en Sciences et Technologies du numérique), spécialisé en Réalité Virtuelle. Chargé de cours en informatique, algorithmique et Réalité Virtuelle à l’ESIEA. Membre du laboratoire INSH (Interactions Numériques Santé Handicap), en charge de projets de R&D.

Passionné par la Réalité Virtuelle et présent dans le domaine depuis 15 ans, il s’est spécialisé dès sa sortie de l’école (ESIEA promotion 2001) dans la visualisation 3D temps réel sur les systèmes de Réalité Virtuelle (systèmes immersifs, postes de travail ou casques) et dans l’interfaçage de périphériques (systèmes de tracking, périphériques d’interactions, …). Il participe à des projets de recherche et à des projets industriels sur cette thématique.

Il a pris part à des projets Européens, dont un dans le domaine de la thérapie (Intrepid), visant à aider au traitement des phobies et de l’anxiété en utilisant la Réalité Virtuelle et en amenant la thérapie à domicile.

Depuis une dizaine d’années, il développe des simulateurs sous différents environnements en ayant toujours comme volonté de s’adapter aux besoins du client pour créer un simulateur sur mesure et facile à mettre en place. Il assure la prospection, le développement et le suivi de ces projets.

Depuis 2002, il est en charge de l’enseignement de l’informatique sur plusieurs années du cursus de l’école d’ingénieur ESIEA. Il intervient pour former les étudiants de l’ESIEA aux technologies utilisées en Réalité Virtuelle (rendu 3D temps réel, programmation du GPU, simulation physique, distribution de rendu, stéréoscopie, tracking, …). Il a aussi la responsabilité de la 2ème année du cursus de l’ESIEA sur l’établissement de LAVAL depuis 2014.

Dans le cadre du projet CERVO, il a imaginé et développé un test de champ visuel exploitable lors d’une neurochirurgie éveillée grâce aux technologies de la Réalité Virtuelle (en collaboration avec le professeur Philippe Menei, neurochirurgien au CHU d’Angers et Sophie Hue, orthoptiste au CHU d’Angers et le Dr Evelyne Klinger, Directrice de Recherche INSH).