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Place à la nouvelle génération

 

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Explorez le pôle d’innovation en santé






De nouveaux travaux de recherche en santé visent l’amélioration des résultats des soins

Un simulateur qui reproduit l’appareil cardiovasculaire au nombre des grands projets de l’Université Concordia


À l’Université Concordia, la « recherche nouvelle génération » a donné naissance à une démarche interdisciplinaire mariant l’apprentissage aux grands courants sociétaux, sous forme d’un mandat de résolution de problèmes qui prépare les étudiantes et étudiants d’aujourd’hui aux innovations mondiales de demain.

Les laboratoires de pointe de l’établissement et un échange fécond d’idées et d’expertises facilitent la conception de technologies transformatrices dont les Canadiennes et les Canadiens pourront profiter pendant des générations. Dans le domaine des soins de santé, ils amélioreront les résultats des soins en permettant d’effectuer des opérations moins effractives et en accélérant le rétablissement.

Lyes Kadem et Ahmed Darwish Lyes Kadem, professeur et directeur des programmes d’études au Département de génie mécanique, industriel et aérospatial (à gauche), et Ahmed Darwish, codirecteur du Laboratoire de dynamique des fluides cardiovasculaires. Des travaux de recherche menés à Concordia fournissent des données utiles aux cardiologues et aux porteurs de valvule cardiaque mécanique. © CONCORDIA

Lyes Kadem, professeur et directeur des programmes d’études au Département de génie mécanique, industriel et aérospatial, illustre bien cette philosophie. Ses travaux de recherche sur l’appareil cardiovasculaire pourraient révolutionner la médecine cardiaque.

« Dans notre laboratoire, nous tentons de faire le pont entre le génie et la médecine », explique M. Kadem, qui est également titulaire de la chaire de recherche de l’Université Concordia en génie cardiovasculaire et en dispositifs médicaux. « Pour les ingénieurs, le corps est une machine complexe soumise aux lois de la physique. Il peut nous apprendre des choses, et nous pouvons l’améliorer. »

Le professeur décrit les technologies transformatrices comme un « changement de paradigme qui modifiera autant nos procédés que notre perception ». Son objectif comporte deux volets : concevoir et mettre à l’essai des dispositifs médicaux cardiovasculaires évolués, et améliorer la formation des médecins praticiens qui les utiliseront.

Sous sa supervision, les étudiants ont créé un simulateur – fait de tuyaux et de moteurs qui pompent le fluide, d’appareils de robotique souple et de robots « origami » – pour imiter la circulation du sang dans l’appareil cardiovasculaire. Inséré dans la machine, un clone de cœur imprimé en 3D bat.

« Le résultat n’est pas sans intérêt, dit-il. La machine nous permet de prendre des mesures dans des conditions contrôlées et reproduites. »

Une médecine personnalisée

Le système de Lyes Kadem permettra aux concepteurs de s’éloigner des dispositifs médicaux universels : les valvules prothétiques, par exemple, sont actuellement produites en tailles standards qui ne conviennent pas à tous les patients. La tomodensitométrie est utilisée pour imprimer une copie en 3D du cœur d’un malade, laquelle est entrée dans le simulateur. Les données produites permettent de concevoir un dispositif parfaitement adapté à la personne soignée, selon la maladie dont elle est atteinte. « L’avenir de la médecine est dans la personnalisation », soutient M. Kadem.

Les dispositifs actuels sont mis à l’essai sur des animaux en santé, des porcs habituellement, qui ne sont pas vraiment adaptés à la maladie. « C’est comme essayer des pneus d’hiver pendant l’été, explique le chercheur. Le patient doit donc assumer tous les risques. » Le simulateur permettra de mettre à l’essai un appareil potentiel sur différents modèles de patients en vue de son approbation pour usage général.

Les travaux de recherche de Lyes Kadem vont au-delà des murs de son laboratoire. Il collabore aussi avec le Dr Brian Potter, cardiologue interventionniste au Centre hospitalier de l’Université de Montréal, qui travaille aux soins intensifs auprès des patients en cardiologie les plus gravement malades : les personnes atteintes d’insuffisance cardiaque.

« Nous tentons de créer un simulateur utile pour prévenir le choc cardiogène, explique le Dr Potter. Lorsque la pompe ventriculaire ne fait plus son travail, le débit sanguin est insuffisant. C’est pourquoi les pompes artificielles temporaires suscitent beaucoup d’intérêt. »

L’équipe du Dr Potter a réussi à provoquer un choc cardiogène sur un porc. Les données recueillies ont été entrées dans le simulateur de Lyes Kadem. Elles permettront de mettre à l’essai des pompes artificielles sans devoir utiliser d’animal.

L’étude devrait se terminer cet été. « La simulation sera manifestement indissociable de la recherche future en cardiologie, souligne le Dr Potter. Nous ne pouvions pas obtenir ce type de données auparavant. »

Brian Potter envisage d’autres projets avec le professeur Kadem : « Nos travaux se sont avérés plutôt fructueux. Séparément, nos capacités sont limitées tandis que la collaboration engendre la créativité nécessaire pour innover réellement. »
 

Marta Kersten-Oertel, professeure adjointe au Département d’informatique et de génie logiciel Marta Kersten-Oertel, professeure adjointe au Département d’informatique et de génie logiciel : « Nous travaillons sur la nouvelle génération d’outils en salle d’opération. » © CONCORDIA

La réalité augmentée

Dans un champ complètement différent, cette même créativité propulse les travaux de recherche de Marta Kersten-Oertel, professeure adjointe au Département d’informatique et de génie logiciel et titulaire de la chaire de recherche de l’Université Concordia sur la perception appliquée. La scientifique utilise la réalité augmentée conçue pour l’industrie du jeu vidéo afin de créer des outils logiciels qui transformeront l’exercice de la neurochirurgie.

« Nous élaborons des méthodes pour améliorer la perception des images médicales en utilisant cette nouvelle génération de technologies en neurochirurgie guidée par l’image », explique-t-elle.

Normalement, le neurochirurgien regarde les images générées par tomodensitométrie et résonance magnétique sur un écran dans la salle d’opération. Dans son laboratoire, Mme Kersten-Oertel cartographie en 3D l’anatomie exacte du patient et la région malade directement dans le crâne du patient, ce qui permet au chirurgien de travailler avec une précision accrue.

« Le chirurgien peut tout voir dans son champ visuel. Il n’a pas à regarder l’écran, explique-t-elle. Nous tentons maintenant de déterminer quels plans visuels le guideront de la manière la plus exacte et la plus sécuritaire possible. »

La chirurgie guidée par les ondes sonores

Marta Kersten-Oertel tente aussi d’utiliser le son pour guider le chirurgien vers sa cible, comme le fait le radar de recul d’une voiture. « Les ondes sonores permettent de réduire la dépendance des chirurgiens à l’information visuelle, ce qui augmente l’attention disponible pour d’autres tâches, souligne-t-elle. C’est assez nouveau. Nous créons la prochaine génération d’outils pour les salles d’opération afin d’aider les chirurgiens et d’améliorer les résultats des soins aux patients. »

De son point de vue, la démarche interdisciplinaire de l’Université Concordia est essentielle à ses travaux de recherche. « Les possibilités de collaboration sont bonnes, et les liens avec la communauté sont forts », souligne-t-elle.

« Nous sommes en mesure de présenter nos travaux de recherche en laboratoire et avons ainsi pu générer beaucoup d’intérêt, poursuit-elle. L’interaction avec la communauté est vitale lorsqu’il est question de créer des technologies qui ont le potentiel de transformer la société. » 
 

L’Université Concordia, tournée vers l’avenir

L’Université Concordia regarde vers l’avenir grâce à des idées et à des installations de pointe :

  • Le Centre de biologie synthétique appliquée est le seul centre de recherche canadien consacré à la découverte de technologies fondamentales en biologie synthétique. En 2018, le centre a inauguré la première fonderie de génomes au Canada, qui utilise la robotique avancée afin de permettre aux biologistes de synthèse d’accélérer leurs travaux et d’atteindre la précision absolue.
  • Le bac à sable technologique de la bibliothèque Webster offre de l’apprentissage pratique sur des appareils de pointe tels que les imprimantes 3D, les casques de réalité virtuelle, les caméras à 360 degrés, etc. La bibliothèque elle-même a été transformée et modernisée pour répondre aux besoins essentiels du 21e siècle.
  • Le Centre PERFORM encourage les gens à mener une vie saine en modifiant leurs comportements et leurs habitudes. Il combine la recherche, l’éducation et les relations avec la communauté dans les domaines de l’activité physique, de la réadaptation, de la nutrition et du changement des habitudes de vie. Il réunit des chercheurs, des étudiants et des participants au programme dans une installation de recherche clinique à la fine pointe de la technologie afin de leur offrir un environnement intégré et complet.
  • ESPACE 4 est un lieu d’une polyvalence exceptionnelle avec pignon sur rue qui sert de vitrine aux activités de recherche et d’apprentissage de l’Université. Il contribue à mettre la recherche effectuée à Concordia en action grâce à des activités d’apprentissage expérientiel, par exemple des installations interactives, des expériences de recherche-création, des ateliers, des marathons de programmation et des conférences publiques.
  • Ouvert depuis peu, le Carrefour des sciences appliquées offre une conception stratégique qui favorise les rencontres entre chercheurs et encourage la collaboration interdisciplinaire. Il abrite des laboratoires et des espaces de recherche axés sur des domaines comme la biologie, la santé et le développement durable. Cette infrastructure d’avant-garde permet à l’Université Concordia d’attirer les plus grands talents aux cycles supérieurs et au postdoctorat afin de faire progresser l’exploration scientifique. On y mène des travaux de recherche en biologie aquatique, en nanoscience, en biotransformation, en génie chimique et en génie des matériaux. Le nouveau bâtiment certifié LEED or abrite aussi le Centre d’innovation District 3 de l’Université Concordia, un incubateur d’entreprises qui maximise les possibilités d’expansion à l’échelle industrielle et les possibilités de partenariat sur place. 

Pour en savoir plus sur les travaux interdisciplinaires prometteurs des meilleurs chercheuses et chercheurs au Canada, visitez le pôle d’innovation en santé de Concordia.

 
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