Les modèles imprimés en 3D peuvent transformer les remplacements de valvules cardiaques

Les chercheurs ont peut-être trouvé le moyen d’améliorer le succès des remplacements de valvules aortiques par cathéter, grâce aux progrès de la technologie d’impression 3D.
Les chercheurs affirment que leurs modèles de valvules cardiaques 3-D (illustrés ici) pourraient améliorer les résultats des remplacements de valvules cardiaques.
Crédit d'image: Rob Felt

Dans une nouvelle étude publiée dans JACC: Imagerie cardiovasculaire, les chercheurs révèlent la création de modèles imprimés en 3D qui pourraient permettre aux médecins de prévoir dans quelle mesure une valvule cardiaque prothétique s'adaptera à un patient, réduisant ainsi leur risque de fuite paravalvulaire.

Le remplacement valvulaire aortique par transcathéter (RVAT) est une intervention chirurgicale utilisée pour traiter les patients atteints d'une maladie de la valve aortique, la fonction de la valve aortique - c'est-à-dire la valve entre le ventricule gauche et l'aorte - étant altérée.

TAVR - également appelé implantation de valve aortique transcathéter - est une procédure peu invasive. Il consiste à insérer une valve aortique prothétique de remplacement dans la valve aortique endommagée par un cathéter. Une fois insérée, la valve prothétique se dilate et fait office de valve aortique saine.

Bien que le TAVR soit une alternative plus sûre pour les patients à haut risque de complications de la chirurgie à c?ur ouvert, il n’est pas sans risque.

Une des complications du TAVR est la fuite paravalvulaire, le sang s'écoulant de la valve aortique prothétique et circulant autour de celle-ci plutôt que par celle-ci. Cela peut augmenter le risque d'endocardite - une infection de la paroi interne du c?ur - et une insuffisance cardiaque.

La fuite paravalvulaire survient le plus souvent lorsque la valve prothétique ne parvient pas à s’ajuster avec précision à la valve aortique endommagée du patient. En tant que tel, il existe un besoin de trouver de meilleurs moyens de prédire l'ajustement d'une valve prothétique.

Le co-auteur de l'étude, Zhen Qian, chef de la recherche en imagerie cardiovasculaire au Piedmont Heart Institute d'Atlanta, en Géorgie, et ses collègues ont mis au point des modèles de valves cardiaques 3D qui pourraient répondre à ce besoin.

Création de modèles de valves cardiaques 3D

Pour créer leurs modèles, les chercheurs ont utilisé une technologie d'impression 3D de pointe qui leur a permis de simuler les propriétés physiologiques du tissu des valvules cardiaques à l'aide de différents matériaux synthétiques.

"Les méthodes précédentes d'utilisation d'imprimantes 3D et d'un seul matériau pour créer des modèles d'organes humains se limitaient aux propriétés physiologiques du matériau utilisé", déclare le co-auteur de l'étude, Chuck Zhang, de la Stewart School of Industrial and Systems Engineering de Georgia Institute. de la technologie à Atlanta, GA.

"Notre méthode de création de modèles utilisant la conception de métamatériaux et l’impression 3D multi-matériaux prend en compte le comportement mécanique des valvules cardiaques, imitant le comportement naturel de raidissement des tissus mous résultant de l’interaction entre élastine et collagène. protéines présentes dans les valvules cardiaques. "

Les modèles de valves cardiaques de l'équipe étaient basés sur la tomodensitométrie (TDM) de 18 patients ayant reçu un RVAC. Une fois construits, les chercheurs ont aligné les modèles avec des billes radio-opaques, ce qui aide à identifier toute luxation de la valvule cardiaque imitant les tissus.

Le score de l'indice de gonflement

Ensuite, les chercheurs ont identifié le type et la taille de la valvule prothétique que chacun des 18 patients avait reçu pendant le RVAC.

Dans un environnement d'eau chaude - afin d'imiter la température du corps humain - des valves prothétiques de même taille et de même type ont ensuite été implantées dans les modèles 3D. L'emplacement de ces valves imitait l'emplacement des valves prothétiques chez les patients.

À l'aide de l'imagerie médicale et de logiciels informatiques, l'équipe a surveillé l'emplacement des billes radio-opaques dans les modèles 3D avant et après l'implantation de la valve prothétique. Cela leur a permis d'identifier toute disparité indiquant que la valve prothétique était mal ajustée.

Ces disparités ont été utilisées pour créer un "indice de gonflement". Les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient utiliser l'indice de gonflement pour prédire la gravité des fuites paravalvulaires après avoir subi un TAVR; plus l'indice de gonflement est élevé, plus la fuite paravalvulaire est importante.

Les chercheurs ont découvert que le niveau d'accumulation de calcium sur la valvule cardiaque endommagée d'un patient pouvait également être utilisé pour prédire la gravité des fuites paravalvulaires, mais ils ont noté que dans certains cas, les modèles imprimés en 3D étaient plus précis.

Résultats "encourageants"

Bien que les modèles de valves cardiaques 3D nécessitent d’être affinés, M. Qian affirme que les résultats de l’étude sont "encourageants".

"Même si cette procédure de remplacement des vannes est assez avancée, il existe encore des cas où choisir une prothèse de taille différente ou un fabricant différent pourrait améliorer le résultat, et l'impression 3D sera très utile pour déterminer laquelle", note Qian.

En résumé, les chercheurs croient que leurs modèles de valvules cardiaques tridimensionnelles ont la capacité de transformer les soins pour les patients qui subissent un RVAC.

"En fin de compte, une fois que le patient a eu un scanner, nous avons pu créer un modèle, essayer différents types de valvules et indiquer au médecin ce qui pourrait fonctionner le mieux. Nous pourrions même prédire qu’un patient présenterait probablement une fuite une dilatation par ballonnet le résoudra. "

Zhen Qian

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