Haute technologie : perspectives novatrices en soins cranio-faciaux

Bob Underwood (présentateur) : Bienvenue dans « Frontières pédiatriques » de l’hôpital Shriners pour enfants, où nous explorons les meilleures pratiques en soins pédiatriques. Je suis votre présentateur, le Dr Bob Underwood. Aujourd'hui, nous recevons un expert en technologies innovantes en chirurgie craniofaciale, le Dr Chad Purnell, chirurgien plasticien certifié de l'hôpital Shriners pour enfants de Chicago. Dr Purnell, bienvenue à « Frontières pédiatriques ».

Chad Purnell, MD : Merci de m’accueillir.

Présentateur : Absolument. Nous allons aborder des sujets passionnants concernant la technologie. Vous avez récemment mené des recherches sur l’utilisation des technologies portables pour le dépistage de l’apnée du sommeil. Pouvez-vous m'en dire un peu plus sur la genèse de cette étude ?

Dr Chad Purnell : Bien sûr. Un des avantages de travailler chez Shriners est l'étendue de notre zone de chalandise. Je m'occupe de patients de partout dans le Midwest et même parfois d'un océan à l'autre. Pour diagnostiquer l'apnée du sommeil, l'examen clé est la polysomnographie. Or, cet examen est parfois difficile d'accès pour certains de nos patients, car il nécessite une nuit d'hospitalisation dans un laboratoire du sommeil adapté aux enfants, ce qui n'est pas possible pour tout le monde.

Je voulais donc collaborer avec mes collègues pour explorer la possibilité de développer un appareil portatif à domicile permettant de détecter l'apnée du sommeil. J'ai donc été présenté au Dr Hong Yeo de Georgia Tech. Il avait déjà conçu un capteur portable dont la précision avait été démontrée par rapport à une polysomnographie. Je voulais donc l'utiliser avec mes patients atteints de fente labiale et/ou palatine et de malformations craniofaciales.

Animateur : Quels ont été les résultats de ce test une fois mis en place ?

Dr Chad Purnell : La première étape a consisté à régler les aspects logistiques liés à la réalisation de ces tests à domicile par les patients. Nous avons donc réglé les problèmes techniques liés au soutien téléphonique pour l'utilisation du capteur. Une fois le système opérationnel, le processus est assez simple. Il s'agit d'un capteur placé autour des yeux qui nous fournit beaucoup d'informations sur l'apnée du sommeil du patient.

Nos résultats se sont avérés très intéressants. J'ai donc examiné des patients devant subir une chirurgie maxillo-faciale. Nous savons que plusieurs de ces patients souffrent d'apnée du sommeil. Et c'était effectivement le cas pour plusieurs de nos patients. Ce qui était intéressant, c'est qu'on a pu analyser certains questionnaires qu'on utilisait déjà pour le dépistage. Il s'est avéré que les patients passent généralement l'un des deux tests de dépistage suivants : le STOP-Bang ou le questionnaire pédiatrique sur le sommeil. Or, nous avons démontré que ce dernier était bien plus corrélé aux résultats du capteur de sommeil portable.Nous allons donc commencer à l'utiliser pour dépister l'apnée du sommeil chez nos patients avant toute chirurgie maxillo-faciale. On espère développer davantage cette collaboration à l'avenir.Animateur : Oh, c'est super ! Quels sont les avantages de ce type d'appareil pour le patient ?

Dr Chad Purnell : Un polysomnogramme se déroule dans un laboratoire du sommeil, avec des fils partout, ce qui est plutôt inconfortable. Il est difficile de dormir avec tous ces fils branchés, et ce n'est pas une représentation fidèle d'une nuit de sommeil naturelle. Ce capteur, souple et portatif, permet au patient de le transporter chez lui, dans sa position habituelle. C'est donc un examen beaucoup plus confortable, qui nous donne une meilleure idée de la qualité de leur sommeil à la maison, par rapport à un examen en laboratoire.

Animateur : Absolument. Voyez-vous un potentiel d'utilisation accrue de la bioélectronique dans votre spécialité ? Je crois connaître la réponse. Alors, pourquoi voyez-vous ça comme un avantage ou un inconvénient ?

Dr Chad Purnell : Bien sûr. L'essentiel, c'est qu'on commence à pouvoir offrir certains tests médicaux, habituellement effectués à l'hôpital ou en clinique, directement au domicile des patients. C'est bénéfique pour plusieurs raisons. D'abord, le confort du patient : il passe l'examen chez lui. Ensuite, c'est pratique pour nous, car on obtient de meilleures données. Nous observons les patients dans leur environnement familier, ce qui nous permet de mieux comprendre leur état de santé à domicile.

Je pense donc que ces appareils électroniques portables vont révolutionner le diagnostic de nombreuses maladies, notamment l’apnée du sommeil.

Animateur : Oui, je suis entièrement d’accord. Passons maintenant à d'autres technologies vraiment intéressantes. Vous avez donc présenté une communication sur l'acquisition de photographies 4D chez un patient atteint de fente labiale et palatine lors du congrès 2025 des Shriners Children's Burns and Cleft Meeting. Pourriez-vous expliquer brièvement ce qu'est la photographie 4D et comment elle est utilisée actuellement en médecine ?

Chad Purnell, MD : Bien sûr. Pour comprendre ce qu'est la photographie 4D, commençons par la 2D. Les photographies 2D sont tout simplement des photos classiques prises avec un téléphone ou un appareil photo. La photographie 3D existe depuis un certain temps. Il s'agit d'utiliser un ensemble de caméras qui prennent simultanément une photo sous plusieurs angles. Cela nous donne une image tridimensionnelle complète du visage du patient, que nous pouvons faire pivoter et déplacer, et sur laquelle nous pouvons effectuer des mesures en 3D.

La révolution 4D est relativement récente.

Imaginez une image 3D prise avec un ensemble de caméras, mais ici, c'est une vidéo. On obtient ainsi une image tridimensionnelle complète du patient pendant ses mouvements : expressions faciales, ouverture et fermeture de la bouche, etc. Cela nous offre non seulement un avantage 3D supplémentaire, mais nous permet aussi d'observer son fonctionnement pendant ses mouvements.

Animateur : Oui. C'est extrêmement important pour l'articulation des articulations et tout ce qu'on cherche à visualiser. Dans votre application pour un patient souffrant d'une fente labiale ou palatine, que cherchez-vous précisément à capturer par l'imagerie, et pourquoi est-ce important ?

Dr Chad Purnell : Parfois, une simple image bidimensionnelle peut nous induire en erreur. Donc, si vous prenez une photo fixe, vous pouvez choisir celle qui représente le mieux l'apparence du patient. Mais avec une vidéo, y'a rien à cacher.

La vidéo 3D nous montre comment le patient prend vie, comment il bouge. On se fait ainsi une idée précise de la qualité des résultats de la chirurgie de la fente labiale et palatine lorsque le patient est en mouvement. Cela nous permet de déterminer les différentes fonctions musculaires, la symétrie du visage, lorsque celui-ci est en mouvement, contrairement à une simple photo fixe.

Animateur : L'imagerie standard consiste donc en une photo ou même en 3D, selon la technique. En quoi la 4D est-elle tellement supérieure dans ce cas ?

Dr Chad Purnell : Eh bien, je pense que, dans le cas des fentes labiales et palatines, la différence est progressive. Il est clair qu'une image 3D est meilleure qu'une image 2D, car elle permet de se faire une idée de l'aspect général et des différentes relations tridimensionnelles, notamment entre le nez et la lèvre. Mais la 4D devient vraiment importante pour d'autres malformations craniofaciales que je traite, comme la microsomie hémifaciale, où certains patients présentent une paralysie de certains muscles d'un côté du visage. Ainsi, pour plusieurs de ces patients, une simple photo permet de saisir un point de vue qui révèle une symétrie parfaite. Mais en réalité, au cours de leur vie, ces patients ne présentent pas une symétrie parfaite.Je pense donc que, pour les patients en particulier ceux qui souffrent d'asymétries faciales liées à la fonction musculaire, c'est une véritable révolution, car cela nous permet de mieux comprendre leur problème et de le traiter.Animateur : C'est tout simplement phénoménal la façon dont on utilise la technologie pour faire ce genre de choses. Lors de la conférence 2025 de l'hôpital Shriners pour enfants sur l'état de la science, axée sur les brûlures et la recherche craniofaciale, vous avez également évoqué une approche basée sur l'IA pour quantifier les modifications des voies respiratoires dues à la chirurgie ouverte. Quel est précisément le rôle de l'IA dans ce contexte ? Et comment cela se compare-t-il à l'esprit humain et à ce qu'il peut faire dans ce genre de situation ?

Chad Purnell, MD : Je pense que l'un des aspects les plus intéressants de l'IA est qu'elle nous permet de lui fournir toutes les données de tous les patients que nous avons opérés et de l'entraîner à prédire ce qui va se passer pour le prochain patient. Même si je peux me représenter mentalement ce qui pourrait arriver à un patient, je ne peux pas lui en donner une image concrète, alors que l'intelligence artificielle nous offre justement cette possibilité.

Donc, pour démarrer ce projet, on repart de zéro avec mes collaborateurs de Georgia Tech et avec Eric Liao, chirurgien Shriners à Philadelphie. Grâce à cette technologie d'IA, nous avons commencé par analyser les tomodensitogrammes pré- et post-opératoires de patients ayant subi une chirurgie orthognathique. On voulait commencer par quelque chose d'un peu plus abstrait : comment les voies respiratoires changent-elles ? Nous savons déjà que lorsque nous bougeons la mâchoire, les voies respiratoires se modifient : les voies nasales et les voies buccales.L'IA nous a donc d'abord permis d'utiliser ces scanneurs CT, de cliquer dessus et de visualiser les voies respiratoires. L'IA les avait déjà sélectionnées. L'étape suivante consiste à prédire l'évolution de ces voies respiratoires quand on bouge la mâchoire. La prochaine étape, après avoir entraîné l'IA à anticiper l'adaptation des voies respiratoires, sera de lui montrer comment elle s'adaptera et comment elle modifiera l'expression du visage. Parce que nous savons déjà que la chirurgie orthognathique modifie le visage, mais le plus intéressant, c'est que tous ces modèles de transformation faciale après une telle intervention n'ont pas été entraînés sur des patients atteints de fente labiale ou palatine. Par conséquent, lorsqu'un patient présente une fente labiale ou palatine, il n'existe pas de modèle fiable permettant de dire : « Si nous repositionnons les mâchoires de telle ou telle manière, voici comment votre visage pourrait changer. » On essaie de bâtir ce modèle à l'aide de l'IA, qu'on utilise comme outil.

Animateur : Une toute nouvelle perspective sur le rendu avant/après grâce à l'IA qui génère des images comme celles-ci.

Dr Chad Purnell : Oui. Je crois que c'est la question que mes patients me posent le plus souvent : à quoi vais-je ressembler après la chirurgie ? Pour l'instant, je peux me le représenter mentalement, mais je ne peux pas vraiment leur montrer.

Animateur : C'est fascinant. Avez-vous des réserves quant aux progrès de l'IA en médecine ? Si oui, pourquoi ? Sinon, pourquoi ?

Chad Purnell, MD : Oui, j'en ai. Je trouve l'IA excitante, mais comme toute technologie prometteuse, elle risque d'être mal utilisée ou surutilisée. La question cruciale, en ce moment, est d'assurer la protection des données des patients, tout en utilisant l'IA pour leurs analyses. C'est d'ailleurs un point essentiel sur lequel j'ai travaillé avec Georgia Tech : nous veillons à ce que, même si nous alimentons l'IA avec des données patient réelles, il soit impossible, une fois celles-ci extraites, de récupérer les données originales. Nous voulons donc nous assurer que les données de tous nos patients utilisés pour entraîner l'IA ne puissent pas être extraites et montrées à une autre personne.La première préoccupation concernant l'IA est donc la protection et le respect de la vie privée des patients. On s'assure de les protéger efficacement. Cependant, à mesure que l'IA gagne en puissance, la question à savoir si elle va prendre le contrôle des décisions médicales se pose. En toute honnêteté, et surtout en tant que chirurgien, on en est encore loin.L'IA est actuellement un outil précieux qui permet un gain de temps considérable. Elle nous aide à mieux comprendre les options thérapeutiques pour les patients et le potentiel diagnostique, mais nous n'en sommes pas encore au point où elle peut remplacer un médecin. En tant que chirurgien, je dois, en fin de compte, opérer ces patients. Donc, la responsabilité ne s'arrête pas à l'IA, si vous voyez ce que je veux dire.

Animateur : Oui, je suis entièrement d'accord avec vous, en tant que médecin moi-même. Quelles autres avancées technologiques vous passionnent dans le domaine des soins cranio-faciaux ?

Chad Purnell, MD : C'est une période passionnante pour la chirurgie cranio-faciale. Sans aucun doute. Nous avons constaté de nombreuses avancées. La première grande avancée a été la planification chirurgicale virtuelle, qui nous permet de concevoir nos interventions dans un environnement d'ingénierie. Cela nous aide à créer des guides et à être plus précis au bloc opératoire.

La prochaine étape a été le développement d'implants personnalisés.

Maintenant, j'imprime régulièrement en 3D des implants et des plaques sur mesure pour mes patients, ce qui permet d'obtenir des solutions personnalisées et uniques.Le grand pas en avant qu'on va faire en chirurgie cranio-faciale, c'est la réalité virtuelle et la réalité augmentée. Nous sommes très proches, mais pas encore tout à fait au point où, au bloc opératoire, je pourrai porter des lunettes de réalité augmentée et de réalité étendue, et visualiser une superposition de la structure osseuse du patient. Ça va me guider pendant l'intervention.Le problème avec la chirurgie cranio-faciale, c'est qu'elle exige une précision millimétrique. On ne peut pas se permettre une erreur d'un millimètre seulement. Or, les technologies actuelles de réalité augmentée offrent une précision centimétrique. On n'y est donc pas encore. Mais cette technologie connaît une croissance exponentielle. J'imagine donc que d'ici deux ou trois ans, nous atteindrons la précision millimétrique nécessaire à la chirurgie craniofaciale.

Animateur : Wow ! Sur quoi travaillez-vous présentement et quels sont vos projets ?

Dr Chad Purnell : Ce qui me passionne le plus, ce sur quoi je travaille actuellement, se situe un peu en dehors du domaine de la recherche et davantage dans le domaine clinique. Parmi les patients les plus difficiles que nous traitons figurent ceux atteints du syndrome de Treacher Collins, qui ont une petite mâchoire, des voies respiratoires étroites et une articulation temporo-mandibulaire (ATM) anormale. Et ces patients sont réputés être très difficiles à traiter.

Mais j'ai, en quelque sorte sur mes mentors, mis au point un plan de traitement qui, je pense, fonctionne plutôt bien pour ces patients. Je l'appelle « distraction et remplissage », et il consiste à avancer la mâchoire à l'aide d'un halo de distraction, puis à remplacer les articulations temporo-mandibulaires par une prothèse sur mesure.

Ce qui me passionne vraiment, c'est que ces patients devaient auparavant choisir entre une bonne occlusion, une bonne respiration et une apparence faciale harmonieuse. Maintenant, on fait de moins en moins de compromis : on leur offre la fonction et l'esthétique de la mâchoire dont ils ont besoin, tout en leur faisant retirer leur trachéotomie et en améliorant leur respiration. Je suis donc très enthousiaste à l'idée de traiter plus de patients avec ce protocole.

Animateur : Oui. C'est formidable. Vous avez soulevé plusieurs points expliquant pourquoi l'hôpital pour enfants Shriners offre un accès à des soins auxquels de nombreux patients, de nombreux enfants, n'auraient tout simplement pas accès autrement. Alors, merci beaucoup d'avoir partagé votre expertise et votre expérience avec nous aujourd'hui.

Dr Chad Purnell : Bien sûr, merci de m'avoir invité. C'est un plaisir.

Animateur : Oui, c'était formidable. Merci beaucoup.

Dr Chad Purnell : Merci.

Animateur : Pour plus d'informations, notamment sur l'ensemble des disciplines de soins, veuillez consulter le site shrinerschildrens.org. Et pour écouter d'autres épisodes de Pediatric Frontlines, abonnez-vous sur votre plateforme de balados habituelle.