Avatar Medical, comment les avatars virtuels gagnent le bloc opératoire

La genèse

Avatar Medical, spin-off de l’Institut Pasteur et de l’Institut Curie, a été fondéé à Paris en 2020 par une équipe française et américaine. Elle opère également aux États-Unis, où vit notamment Xavier Wartelle. La rencontre en 2019 entre Xavier Wartelle et Elodie Brient-Litzler (actuelle COO) a été déterminante. Cette dernière travaillait alors à l’Institut Pasteur avec Mohamed El Beheiry (actuel CTO) et Jean-Baptiste Masson (actuel CSO) autour du projet DIVA. “Ce projet initial avait pour objectif de faire de la visualisation de données de microscopie avancée en 3D et en réalité virtuelle” décrit Xavier Wartelle. Au contact du Pr Fabien Reyal, chirurgien à l’Institut Curie, la question posée était la suivante : Ne pourrait-on pas utiliser cette technologie pour voir des images médicales ? Pour tester la robustesse du projet, l’équipe nouvellement constituée a candidaté au dispositif i-Lab. “C’était un excellent exercice pour voir si nous étions capables de travailler ensemble, car nos parcours sont très différents. Nous avons passé cette phase de compatibilité avec succès” analyse Xavier Wartelle. Cette année-là, Avatar Medical a fait partie des 12 start-ups en e-santé lauréates de la 22e édition du concours i-Lab, organisé par le ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation en partenariat avec Bpifrance. Quelques mois plus tard, en avril 2021, poursuivant sa lancée, la start-up a levé 1,2 M€ en pré-amorçage auprès d’investisseurs dont l’Institut Pasteur.

Les cas d’usage 

L’équipe d’Avatar Medical a d’abord imaginé un outil de planification chirurgicale. “Nous avons beaucoup travaillé, dans un premier temps, sur l’impact médical du produit, afin d’aider les chirurgiens à prendre de meilleures décisions avec les informations nouvelles dont ils disposent” explique Xavier Wartelle. En trois ans, Avatar Medical a réalisé plus de 400 cas patients et a travaillé avec une centaine de chirurgiens en France et aux États-Unis pour façonner un outil en fonction de leurs besoins réels. Les cas d’usages se sont progressivement étendus aux phases pré-diagnostic et postopératoire, pour réaliser des mesures et mémoriser les structures en 3D par exemple. La solution peut aider à comprendre les morphologies complexes, éviter, dans le cas du cancer du sein, des mastectomies, ou encore décider d’opérer des fractures complexes. 

La solution Avatar Medical cible également la relation chirurgien-patient. “Lorsqu’un patient se voit expliquer les images, il adhère plus facilement au traitement et cela entraîne une meilleure relation entre le patient et son médecin, qui repose sur un socle de confiance plus fort” souligne Xavier Wartelle. La mesure de l’impact côté patient sera le sujet de futures études.

La technologie

Avatar Medical s’est inspiré du gaming pour mettre en œuvre les techniques dites de “ray casting” (une technique de calcul d’images de synthèse 3D) et de “ray tracing” (technique d’imagerie numérique qui permet de simuler le parcours des rayons de lumière). Ces techniques, souligne Xavier Wartelle, diffèrent notamment de la segmentation, couramment utilisée dans la 3D.

La solution d’Avatar Medical génère un patient virtuel en quelques secondes à partir d’images de tomodensitométrie ou d’IRM tirées du dossier médical du patient. Pour réaliser de tels modèles en 3D, la société doit se connecter au système de l’hôpital et télécharger les images en format DICOM. Les données d’origine ne sont pas transformées car “seuls des filtres sont ajoutés pour permettre de visualiser les structures d’intérêt ainsi que les tissus” précise Xavier Wartelle. Une fois les filtres ajoutés, le chirurgien peut alors manipuler l’avatar en réalité virtuelle à l’aide d’une commande.  La prise en main n’est pas techniquement complexe et “en une heure ou deux, le chirurgien est formé”, assure Xavier Wartelle.

Les potentiels freins au déploiement de la solution sont plutôt attendus du côté des machines elles-mêmes. Les ray casting et le ray tracing fournissent certes des résultats rapides et précis, mais ces techniques ont besoin de beaucoup de puissance de calcul pour fonctionner.

Les apports de la réalité virtuelle

Une fois les données restituées en 3D, la réalité virtuelle ajoute un aspect plus immersif au rendu visuel. L’équipe d’Avatar Medical s’est assurée de la compatibilité de sa technologie avec “toutes les sortes de matériel”, indique Xavier Wartelle. Mais la VR n’est pas arrivée partout : “le premier écran du chirurgien reste l’ordinateur et c’est pourquoi on s’intéresse aussi aux écrans 3D autostéréoscopiques”, constate Xavier Wartelle.

Après le premier stade de la visualisation, Avatar Medical souhaite se lancer dans la reconnaissance de structures. Cette étape nécessite d’injecter une couche de machine learning supplémentaire à la solution. Le champ orthopédique se prête particulièrement à ce cas d’usage, pour dessiner notamment les structures osseuses.

Une clientèle entre la France et les États-Unis

Avatar Medical compte à ce jour 8 clients de part et d’autre de l’Atlantique, dont CUNY (City University of New York), l’Institut Curie et la Fondation Lumière à l’Hôpital Necker. 

Bien que le siège soit à Paris, la société s’applique à maintenir une présence forte aux États-Unis. “C’est ici que la concurrence se trouve” affirme Xavier Wartelle, installé dans la Silicon Valley depuis presque trois décennies. La start-up dispose aujourd’hui de 20 salariés en France et 5 autres aux États-Unis. 
Avatar Medical a obtenu en juin 2023 une autorisation 510(k) de la FDA pour sa solution de planification chirurgicale en réalité virtuelle. Cette autorisation ouvre la voie aux chirurgiens pour qu’ils adoptent la solution dans le traitement de leurs patients. Le marquage CE se fait, quant à lui, encore attendre. La société a déposé un dossier au mois d’août et espère l’obtenir “à partir de 2024”, note Xavier Wartelle.