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Les valves cardiaques imprimées en 3D de Harvard ouvrent la porte à un ajustement parfait

L’impression 3D a ouvert un nouveau monde de possibilités en matière d’implant médical, permettant aux chirurgiens d’équiper les patients avec des dispositifs sur mesure parfaitement adaptés à leur anatomie unique, une courtoisie qui a même été étendue aux manchots, tortues et chiens. Des scientifiques de l’Université Harvard ont maintenant innové en appliquant cette technologie aux cœurs endommagés, offrant ainsi un nouvel outil potentiel permettant de garder les artères bloquées ouvertes et le sang pompant librement.

Le remplacement de la valve cardiaque est une procédure relativement courante, mais délicate, dans laquelle les chirurgiens cherchent à débloquer l’une des quatre valves qui facilitent la circulation du sang dans et hors du cœur. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles ces valves pourraient cesser de fonctionner correctement, mais l’une des plus courantes est l’accumulation de calcium sur des volets délicats, appelés feuillets, qui sont supposés s’ouvrir et se fermer à chaque battement de coeur.

Selon les chercheurs de Harvard, plus d’une personne sur huit âgées de 75 ans et plus aux États-Unis souffrira d’un blocage modéré à grave de la valve aortique du cœur. Les médecins traitent ces cas en utilisant un cathéter pour placer soigneusement une valve artificielle à l’intérieur de l’aorte, une procédure connue sous le nom de remplacement de la valve aortique par transcathéter (TAVR). Mais déterminer la taille correcte est un peu un jeu de devinettes.

« Si vous achetez une paire de chaussures en ligne sans les essayer au préalable, il est fort probable qu’elles ne vous iront pas bien », explique James Weaver, Ph.D., chercheur principal au Wyss Institute de l’Université Harvard. « Le dimensionnement des valves TAVR de remplacement pose un problème similaire, en ce sens que les médecins n’ont pas la possibilité d’évaluer comment une taille de valve spécifique s’adaptera à l’anatomie du patient avant la chirurgie ».

Et se tromper peut avoir de graves conséquences. Trop petite et la valve artificielle peut se déloger et fuir, devenir trop grosse et provoquer une rupture du cœur, potentiellement mortelle.

Les scientifiques disposent actuellement de quelques outils pour préparer ces procédures. Les patients seront généralement soumis à un scanner où les images aux rayons X sont utilisées pour générer une reconstruction 3D du cœur, mais cela ne donne qu’une image partielle. Bien que ceux-ci illustrent les parois extérieures de l’aorte ainsi que toute accumulation de calcium, les folioles sont trop minces pour apparaître, ce qui rend difficile la prédiction de l’adéquation de la valve artificielle.

Maintenant, l’équipe de Harvard, ainsi que des collaborateurs de l’hôpital Brigham and Women’s, de l’hôpital général du Massachusetts, de l’Université de Washington et de l’Institut Max Planck des colloïdes et des interfaces, ont mis au point un moyen de combler les lacunes.

Il est centré sur un logiciel novateur capable de produire des modèles 3D des feuillets par modélisation paramétrique à l’aide d’un ensemble de sept coordonnées extraites du scanner. Ces données, ainsi que les données de tomodensitométrie, sont ensuite utilisées pour imprimer en 3D un modèle physique de la valvule cardiaque, ainsi que les parois de l’aorte, les dépôts de calcium et les folioles.

Parallèlement à ce modèle, l’équipe a également imprimé en 3D un dispositif appelé « sizer », qui peut être placé à l’intérieur du modèle de vanne, puis élargi et contracté jusqu’à obtention de l’ajustement parfait, avec un mince film de détection de pression enroulé autour guider.

L’équipe a ensuite testé la nouvelle technologie en utilisant les données de 30 patients ayant déjà subi une procédure de TAVR, dont exactement la moitié ont ensuite présenté des fuites en raison de la taille insuffisante des valves. La comparaison de la taille idéale de la valve pour chaque patient à celles réellement reçues a révélé que 60 % seulement avaient obtenu la taille correcte, et l’équipe a été en mesure de deviner les résultats avec un taux de réussite compris entre 60 et 73 %.

Ce type d’informations peut aider les cliniciens à décider à l’avance quels patients bénéficieront des procédures de TAVR et quels sont les cas plus complexes qui opteraient mieux pour une chirurgie à cœur ouvert.

« Pouvoir identifier les patients à risque intermédiaire et à faible risque dont l’anatomie de la valvule cardiaque leur confère une probabilité plus élevée de complications liées au TAVR est critique, et nous n’avons jamais eu de moyen non invasif de déterminer cela avec précision auparavant », déclare le co-auteur. Beth Ripley de l’Université de Washington. « Ces patients pourraient être mieux servis par la chirurgie, car les risques d’un résultat TAVR imparfait pourraient l’emporter sur ses avantages ».

Le logiciel de modélisation de brochures et les méthodes d’impression 3D de l’équipe sont disponibles gratuitement en ligne, dans l’espoir que les chercheurs et les cliniciens puissent les utiliser et les utiliser pour améliorer les résultats pour les patients.