Développement d’un modèle anatomique de cochlée imprimés en 3D avec le duo de rampes « Scala Tympani » et « Scala Vestibuli »

Stage

Équipes / Services concernés

Responsables

Julie Foncy / Laurent Malaquin / Chloé Morice

Date de publication

25.11.24

Prise de poste souhaitée

03.02.25

Sujet de stage Master 2 : Développement d’un modèle anatomique de cochlée imprimés en 3D avec le duo de rampes « Scala Tympani » et « Scala Vestibuli »

Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes - LAAS CNRS UPR 8001

Cochlear – Advanced Innovation

I- CONTEXTE

Le LAAS-CNRS Le Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes, unité propre du CNRS (LAAS-CNRS), comprend 591 personnes, dont 207 chercheurs et enseignants-chercheurs, 227 doctorants et postdocs, 102 ITA/BIATOS, 46 CDD chercheurs/ITA et 9 chercheurs affiliés. Les 26 équipes de recherche du laboratoire se répartissent en 68 départements scientifiques regroupant 4 disciplines : Automatique, Informatique, Robotique et Micro-Nano systèmes. Le stage se déroulera au sein de la plateforme de fabrication additive MultiFAB du service I2C et en étroite collaboration avec l’équipe Elia (Ingénierie pour les sciences du vivant). Le but de cette plateforme est de promouvoir le développement, le transfert et la dissémination de savoir-faire dans les technologies de fabrication additives entre partenaires académiques et industriels.

Cochlear Ltd est une entreprise australienne spécialisée dans les implants auditifs. Fondée en 1981, elle est reconnue mondialement pour ses solutions innovantes qui aident les personnes atteintes de perte auditive à entendre. Les produits de Cochlear incluent des implants cochléaires, des implants à conduction osseuse et des accessoires auditifs. L’entreprise se concentre sur la recherche et le développement pour améliorer continuellement ses technologies et offrir une meilleure qualité de vie à ses utilisateurs. Elle dispose de centres de R&D à Sydney (AU), Malines (BE) et Vallauris (FR).

Le LAAS-CNRS et Cochlear collaborent depuis 2018 pour développer avec succès un modèle anatomique synthétique de cochlée. Le modèle de cochlée consiste à imprimer en 3D par stéréolithographie une cavité à échelle 1:1 de la Scala Tympani (ST) dans un bloc rectangulaire de résine (figure1). Les modèles de différentes tailles ont été obtenus avec une excellente précision en appliquant des couches de l’ordre de 10µm. Ces modèles de cochlée ont été utilisés sur un banc de test pour mesurer les forces d’insertion des électrodes cochléaires dans les modèles synthétiques. [1]

II- OBJECTIF DU STAGE

Les modèles anatomiques actuellement imprimés en 3D sont d’une utilité reconnue au niveau de la recherche scientifique et industriel pour l’étude du comportement des électrodes et pour l’amélioration des produits. Cependant, le modèle étant réalisé en résine rigide DS3000 et ne représentant que la « Scala Tympani », celui-ci montre quelques limitations dans les phénomènes observés cliniquement et demande donc à être amélioré.

Les améliorations attendues pendant le stage porteront sur la définition plus réaliste des structures de la cochlée, en proposant notamment le duo de rampes « Scala Tympani » et « Scala Vestibuli » séparés par une membrane souple.

III- AXES D’ETUDES ENVISAGES

L’étude sera basée sur des itérations de conception/impression 3D/test de comportement, du cas le plus simple jusqu’au modèle complet afin de déterminer les paramètres optimaux et de mettre en évidence les limites de la technologie d’impression 3D.

Deux approches seront étudiées :

La première approche vise à construire le modèle à partir d’un seul type de matériau en une seule étape.

La première partie du stage sera une étude de la faisabilité d’impression de la membrane sur des cas simplifiés. L’objectif est de déterminer l’épaisseur minimal de membrane imprimable entre la « Scala Tympani » et « Scala Vestibuli » avec dans un premier temps une résine rigide la DS3000 puis avec de matériaux plus souples comme polyéthylène glycol di-acrylate (PEGDA).

Dans une seconde partie l’élasticité des membranes et leur limite à la rupture seront caractérisés. Les résultats seront comparés aux valeurs publiées dans la littérature.

Une fois les étapes précédentes validées, l’objectif de l’appliqué à un modèle anatomique complet de cochlée.

Enfin, l’insertion de réseaux d’électrode sera évaluée sur le banc de mesure de Cochlear. Les résultats pourront être analysés et comparés aux modèles précédents.

La seconde approche vise à construire le modèle en deux parties puis à l’assembler. En effet, il pourrait s’avérer utile de concevoir un modèle en plusieurs parties et de pouvoir changer la membrane souple. L’assemblage d’un tel modèle avec de si petits éléments constituera un défi. L’objectif sera de valider la conception de ces modèles en deux parties à partir de fichier numérique généré par Cochlear puis d’étudier leur assemblage avec une membrane souple en polymère. Les modèles conçus seront imprimés et testés afin de vérifier l’intégrité et les fonctionnalités du modèle.

Compétences souhaitées :

-Matériaux

-Méthodes de caractérisation des matériaux (Microscopie optique, MEB, mesures mécaniques…)

-Impression 3D et CAO serait un plus

Ce projet interdisciplinaire est à l’interface de la microfabrication, l’impression 3D et l’étude et les caractérisations des matériaux, et il s’appuiera sur le savoir-faire de l’équipe ELiA du LAAS-CNRS et la plateforme MultiFAB du service I2C (Instrumentation, Conception, Caractérisation).

Des compétences en matériaux et impression 3D sont recommandées. Le stage proposé est d’une durée de 6 mois à partir de Janvier/Février 2025. Il offre une occasion unique de contribuer à des projets novateurs tout en acquérant une expérience pratique dans un environnement stimulant et axé sur la mission d'améliorer l'audition et la qualité de vie des patients.

Merci d’adresser par e-mail votre CV et votre lettre de motivation à :

Julie Foncy