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Répliques cardiaques robotisées souples spécifiques au patient pour la planification du traitement

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Des chercheurs du MIT ont mis au point des répliques de cœurs robotisés souples qui correspondent étroitement à l'anatomie de personnes réelles.

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Les chercheurs ont utilisé des images médicales de cœurs de patients pour construire des modèles informatiques adaptés à l'impression 3D. Une fois imprimés avec un matériau souple, les modèles cardiaques spécifiques au patient peuvent être actionnés à l'aide de manchons gonflables externes, à la manière des brassards de pression artérielle, ce qui permet à l'équipe de faire correspondre les paramètres de flux sanguin et de pression avec ceux du cœur d'origine. Ces modèles permettent aux cliniciens de modéliser avec précision l'anatomie, la physiologie et la mécanique cardiaques pour un patient donné, et de tester les effets de diverses interventions thérapeutiques sur ces paramètres. Jusqu'à présent, les chercheurs ont montré que les constructions peuvent modéliser avec précision la sténose aortique et les interventions thérapeutiques, y compris la mise en place d'une valve aortique pour élargir l'aorte.

Si l'anatomie brute est une discipline quelque peu fossilisée, les principales structures de notre corps ayant été décrites et répertoriées depuis longtemps, notre anatomie peut encore varier considérablement d'une personne à l'autre. Nous pouvons accepter cette diversité, mais elle peut être un casse-tête pour les cliniciens qui doivent concevoir des traitements pour les patients, y compris ceux qui traitent les maladies cardiaques. Ces problèmes ont incité ces chercheurs du MIT à mettre au point un moyen de modéliser le cœur d'un individu, puis d'utiliser le modèle pour déterminer le meilleur traitement, sur la base de son anatomie unique.

"Tous les cœurs sont différents", explique Luca Rosalia, un chercheur qui a participé à l'étude. "Il existe d'énormes variations, surtout lorsque les patients sont malades. L'avantage de notre système est que nous pouvons recréer non seulement la forme du cœur d'un patient, mais aussi sa fonction, tant sur le plan physiologique que pathologique."

La méthode commence par un scan médical du cœur d'un patient, qui est ensuite converti en un modèle informatique 3D. Les chercheurs peuvent ensuite imprimer ce modèle en 3D à l'aide d'une encre polymère qui produit une construction souple et flexible correspondant exactement à l'anatomie du patient. Les modèles peuvent également inclure les vaisseaux sanguins voisins, tels que l'aorte, ce qui permet aux cliniciens de modéliser la maladie aortique.

Les chercheurs ajoutent ensuite au modèle des manchons gonflables qui leur permettent de l'actionner avec une grande précision. Ils peuvent également ajouter un manchon pour rétrécir l'aorte imprimée afin de simuler une sténose aortique. Lorsqu'un fluide est ajouté au système, le modèle peut le pomper et, avec un peu de peaufinage, les chercheurs peuvent réellement reproduire les paramètres de flux sanguin et de pression du patient original.

Les chercheurs espèrent que cette technique permettra aux cliniciens d'optimiser les interventions avant qu'elles ne commencent. Par exemple, ils pourraient essayer d'ajuster différentes valves aortiques synthétiques pour trouver celle qui s'adapte le mieux et qui a le résultat le plus bénéfique.

"Il est très encourageant de pouvoir faire correspondre les débits et les pressions des patients", a déclaré Ellen Roche, une autre chercheuse impliquée dans l'étude. "Nous n'imprimons pas seulement l'anatomie du cœur, mais nous reproduisons également sa mécanique et sa physiologie. C'est la partie qui nous enthousiasme"