Chihtong « Lily » Lee n'a jamais décidé de réinventer des outils chirurgicaux, mais sa curiosité, sa précision et sa créativité l'ont amenée à faire exactement cela.
Le diplômé de l'Université Rice 2025 a récemment obtenu la deuxième place dans la catégorie de premier cycle de la conférence ASME SME SUMME Bioengineering, un concours organisé par l'American Society of Mechanical Engineers. Sélectionnée comme l'une des meilleures présentations sur plus de 200 soumissions, Lee a été invitée à assister à la Conférence nationale au Nouveau-Mexique, où elle s'est démarquée pour son travail sur l'amélioration des résultats chirurgicaux pour les patients subissant une procédure vertébrale commune.
Ses recherches, intitulées «Enquête sur la géométrie des pales rétracteurs sur le stress et la déformation œsophagiennes pendant la discectomie cervicale antérieure et la fusion», explore comment les petits changements de conception dans le matériel chirurgical pourraient faire une grande différence dans la récupération des patients.
« Mon diplôme de premier cycle était en génie civil, où j'ai développé un fort intérêt pour la modélisation informatique et ses applications réelles, en particulier dans les ressources en eau », a déclaré Lee. « Après avoir suivi un cours dans l'analyse des éléments finis, cependant, je suis devenu fasciné par ses applications médicales. Le fait d'être proche du Texas Medical Center l'a facilité la participation, et c'était le premier projet qui a vraiment mélangé mes antécédents de modélisation avec la recherche médicale. »
La discectomie cervicale antérieure et la fusion (ACDF) sont la chirurgie de la colonne cervicale la plus couramment réalisée aux États-Unis avec plus de 150 000 procédures chaque année. Bien que la chirurgie réussisse souvent à soulager la compression nerveuse et à restaurer la stabilité vertébrale, elle comporte un risque élevé de dysphagie postopératoire, qui est définie comme une difficulté à avaler en raison d'une irritation œsophagienne ou des dommages causés pendant la chirurgie.
Le travail de Lee, mené en collaboration avec le Département de neurochirurgie du Baylor College of Medicine, vise à identifier comment la géométrie des pales rétracteurs contribue à la souche tissulaire pendant l'ACDF. Les rétracteurs sont utilisés pour maintenir le site chirurgical ouvert, et leur forme, leur matériau et leur placement peuvent avoir un effet significatif sur les tissus environnants comme l'œsophage.
« Ce type de chirurgie de la colonne vertébrale est l'étalon-or et largement utilisé dans le monde, mais les patients éprouvent souvent des douleurs persistantes et des difficultés à avaler par la suite », a déclaré Lee. « Bien qu'il ne soit pas mortel, il affecte la qualité de vie. La plupart des recherches dans ce domaine se sont concentrées sur les résultats cliniques, mais le rôle du matériel chirurgical a été largement négligé. Il s'agit de l'une des premières études à utiliser la modélisation de calcul pour examiner comment la géométrie et les propriétés matérielles du rétracteur peuvent aider à attirer le stress et les complications postopératoires. »
En utilisant la modélisation informatique, Lee a mené une étude paramétrique qui a simulé les effets mécaniques de différentes géométries de lame, des matériaux de revêtement et des profondeurs d'insertion. Ses modèles ont montré que les lames incorporant des revêtements doux et biocompatibles réduisaient considérablement les concentrations de contraintes dans l'œsophage. Ces lames enduites ont également distribué la force plus uniformément, ce qui pourrait entraîner des traumatismes moins et de meilleurs résultats post-chirurgicaux.
« Ce projet intègre élégamment les mécanismes d'ingénierie – combinant la théorie, le calcul et les expériences – pour relever un défi clinique post-chirurgical pressant en permettant au matériel chirurgical de se conformer mécaniquement à l'anatomie d'un patient et en étudiant les effets de la rétraction chirurgicale sur les tissus mous sans modifier la procédure chirurgicale elle-même », a déclaré Raudel, professeur adjoint de l'ingénierie mécanique chez Rice, qui a mentoré Leed.
C'était ma première conférence de bio-ingénierie, et c'était incroyable d'être entouré de tant de personnes intelligentes et motivées faisant un travail passionnant. C'était inspirant de rencontrer des chercheurs faisant progresser le domaine de la mécanique non linéaire et de la modélisation spécifique aux patients de manière aussi innovante. Avoir ma première étude dans ce domaine reconnu avec un prix était significatif, mais la meilleure partie était d'apprendre des autres, de voir de nouvelles techniques et de réfléchir à la façon dont ils pouvaient façonner mon travail futur et aider à améliorer les résultats des patients. «
Chihtong « Lily » Lee, étudiant, Université de riz
Le projet de Lee a été soutenu par une subvention des anciens de l'ingénierie du riz, qui a permis aux étudiants de premier cycle d'étudier à la fois le génie mécanique et la bio-ingénierie de participer, notamment Mert Çulcu, Catherine Stidham, Ella Lopez et Komal Talloo. Bien que le travail n'ait pas encore été publié, Lee a déclaré qu'elle espérait le préparer à la soumission évaluée par les pairs dans les prochains mois. Elle prévoit également de poursuivre ses recherches à des études supérieures: cet automne, elle commencera à travailler sur son doctorat en génie mécanique chez Rice, à mener des recherches dans le laboratoire d'Avila et à se concentrer sur la biomécanique informatique et la conception de dispositifs biomédicaux.
« Je suis ravi de poursuivre des recherches interdisciplinaires à l'intersection des soins de santé et de la mécanique », a déclaré Lee. « Notre groupe se concentre sur le développement du cadre théorique et de calcul pour le développement de conceptions bioélectroniques, et je suis intéressé à mieux comprendre les comportements mécaniques-électromagnétiques couplés pour éclairer la conception d'appareils plus efficace pour les applications de santé. C'est un prochain chapitre passionnant, et je suis ravi de le poursuivre ici. »
