Des capteurs optiques pour l’étude de la moelle épinière

Yann Facchinello – Capteurs de fibres optiques pour moelles épinières

Yann Facchinello a travaillé en tant que chercheur postdoctoral à l’ÉTS sous la direction des professeurs Éric Wagnac et Bora Ung de l’ÉTS, et du chirurgien orthopédiste Jean-Marc Mac-Thiong de l’Hôpital Sacré-Cœur de Montréal. Lors de ses travaux à l’ÉTS, il a collaboré étroitement avec deux chercheurs du laboratoire de photonique innovante, le doctorant Prabin Pradhan et le postdoctorant Dipankar Sengupta. M. Facchinello est maintenant « Concepteur Système » dans le service de robotique au sein de l’entreprise biomédicale Zimmer CAS, située à deux pas de l’ÉTS.

Un de ses projets réalisés à l’ÉTS consistait à mieux comprendre la biomécanique et donc les conséquences neurologiques des blessures à la moelle épinière. Lorsque survient une fracture de la colonne vertébrale d’origine traumatique, des fragments d’os peuvent appliquer une pression localisée sur la moelle épinière, affectant ainsi les fonctions neurologiques du patient. La biomécanique de ces fractures est encore mal comprise et la reproduction des fractures en laboratoire est un moyen efficace pour étudier la compression dynamique de la moelle épinière. La mesure de ces compressions n’est cependant pas triviale et représente un défi technologique de taille.

M. Facchinello et ses collaborateurs ont proposé l’utilisation d’une moelle épinière synthétique instrumentée à l’aide de fibres optiques afin de mesurer en temps réel la compression de la moelle épinière lors de la fracture. Il a joint l’équipe du laboratoire photonique innovant pour travailler à l’intégration de quatre fibres optiques de 250 microns de diamètre dans cette moelle épinière (soit l’épaisseur d’environ trois cheveux humains). Ces fibres très minces, insérées dans la moelle, n’affectent pas les propriétés mécaniques. Elles ont ainsi permis de mesurer dynamiquement de très faibles déformations de la moelle synthétique en temps réel tout en conservant un comportement mécanique satisfaisant.

Pierre-Luc Verville – Capteurs optiques d’oxymétrie pour mannequins simulateurs

Pierre-Luc Verville, un étudiant en provenance de la région du Saguenay au Québec, terminera un baccalauréat en génie électrique à l’ÉTS au printemps 2018. Durant ses études, il a travaillé à temps partiel au laboratoire de photonique innovante en participant au développement du système optoélectronique d’un capteur d’humidité à fibre optique en collaboration avec l’entreprise Senswear Inc. Il participe actuellement à un projet de capteur optique d’oxymétrie pour mannequins simulateurs de patients en collaboration avec l’entreprise CAE Santé.

Projets à venir

L’équipe de chercheurs du laboratoire de photonique innovante de Bora Ung va continuer de travailler en collaboration avec des chercheurs d’Éric Wagnac pour le développement d’un nouveau créneau de capteurs optiques biomédicaux. Dans le cadre du projet de compréhension du fonctionnement de la moelle épinière, des fibres optiques seront insérées des moelles cadavériques porcines. Cette étude permettra de mieux comprendre les impacts biomécaniques d’un accident affectant la moelle épinière d’un humain afin d’établir de meilleurs protocoles de soins. Nos chercheurs vont aussi travailler dans le secteur de la dentisterie pour développer des capteurs faits de fibres optiques. Ces capteurs vont mesurer les forces maxillaires dans la bouche des patients dans le but de concevoir des prothèses dentaires parfaitement adaptées à leurs besoins.

L’axe de recherche de capteurs optiques biomédicaux va prendre de l’expansion dans le laboratoire de recherche en photonique innovante au cours des prochaines années. Des capteurs utilisant des fibres optiques et des guides d’ondes flexibles à base de silicone, et des méthodes de mesure optiques seront conçus pour diverses applications médicales. Il y a une demande croissante pour des dispositifs intelligents intégrés dans des vêtements et pour des applications en médecine personnalisée.

En 2018, les chercheurs du laboratoire de photonique innovante vont aussi concevoir des applications faisant usage de faisceaux annulaires pour l’usinage des matériaux, soit le perçage, le marquage et la gravure de métaux et autres types de matériaux. L’usinage laser est un marché en forte croissance.

Composition de l’équipe de recherche

L’équipe de recherche du professeur Bora Ung se compose d’un postdoctorant, de trois doctorants, d’un étudiant à la maîtrise et d’un étudiant au baccalauréat.

De gauche à droite, le doctorant Mahmoud Gadalla, le chercheur postdoctoral Dipankar Sengupta, le professeur Bora Ung, les doctorants Prabin Pradhan et Manish Sharma et l’étudiant à la maîtrise Bastian Lizut. L’ex-chercheur postdoctorant Yann Facchinello et l’étudiant au baccalauréat Pierre-Luc Verville n’étaient pas présents lors de la prise de cette photo.

Autres articles sur ce sujet

Nous vous invitons à lire les articles Substance de cette série présentant les projets de recherche des chercheurs du laboratoire de photonique innovante de l’ÉTS dirigée par Bora Ung, soit les articles :

Fibres optiques spéciales et faisceaux annulaires, de nouveaux outils

Des capteurs optiques de biomatériaux et des polluants de l’air

Projets disponibles en recherche – Laboratoire de photonique innovante

Le professeur Bora Ung recherche des étudiants pour des projets de maîtrise et de doctorat à l’ÉTS en génie électrique et en génie mécanique. Des guides d’ondes en silicone flexibles seront conçus pour des capteurs biométriques flexibles facilement intégrables dans les vêtements. Diverses applications en santé et dans le secteur athlétique peuvent aussi faire partie des projets de recherche.

Bora Ung est toujours intéressé à discuter avec des étudiants d’applications lasers, de fibres optiques et d’électromagnétisme pour des projets de fin d’études et des projets de 15 crédits de maîtrises en ingénierie.