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Comment les chercheurs peuvent utiliser un système de simulation biomimétique d'intervention vasculaire pour étalonner et valider avec précision des capteurs hémodynamiques

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Comment les chercheurs peuvent utiliser un système de simulation biomimétique d'intervention vasculaire pour étalonner et valider avec précision des capteurs hémodynamiques

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Dans le développement de dispositifs médicaux interventionnels vasculaires intelligents, un capteur hémodynamique de haute qualité — qu’il soit conçu pour mesurer des paramètres de pression tels que le FFR/TSPG, la vitesse du flux sanguin, la contrainte de cisaillement pariétale (WSS) ou la température — dépend en fin de compte d’un facteur essentiel : la précision des mesures et leur validation.
Les essais directs sur les animaux impliquent souvent des coûts élevés, une variabilité biologique difficile à contrôler et une reproductibilité limitée des formes d’onde pathologiques extrêmes. Ces défis peuvent rendre la phase d’étalonnage des capteurs considérablement plus complexe et plus chronophage pour les équipes de recherche et développement.
Dans ce contexte, un système de simulation in vitro d’intervention vasculaire hautement réaliste, également appelé modèle vasculaire in vitro, peut apporter une solution clé pour surmonter ces limites.

Valeur ajoutée : en quoi un modèle d’intervention vasculaire in vitro peut-il optimiser les essais de capteurs ?
Tester un capteur au sein d’un modèle d’intervention vasculaire biomimétique et d’une boucle circulatoire simulée (MCL) offre des avantages uniques difficiles à obtenir par le biais d’expérimentations animales.
1. Grande fidélité anatomique
Les systèmes de simulation d’intervention vasculaire de Trandomed utilisent des modèles vasculaires optimisés à l’échelle 1:1 à partir de données d’imagerie CT ou IRM réelles de patients, et fabriqués à partir de matériaux tels que la résine SLA ou le silicone.
Ces modèles permettent de reproduire avec précision la tortuosité complexe, les sténoses, les anévrismes et d’autres caractéristiques anatomiques des artères coronaires, de l’aorte et des vaisseaux périphériques, ce qui permet d’évaluer les capteurs dans des environnements géométriques de circulation réalistes.
2. Écoulement pulsatile physiologique personnalisable
Lorsqu’il est utilisé avec un système de circulation hémodynamique de haute précision, le modèle peut simuler de manière flexible l’écoulement pulsatile généré par la contraction cardiaque, les courbes de pression artérielle, la résistance périphérique et la compliance vasculaire, tant dans des conditions physiologiques normales que pathologiques, y compris celles basées sur le modèle de Windkessel.
Des paramètres tels que la fréquence cardiaque — par exemple, 72 bpm — et le débit peuvent être ajustés selon les besoins. Cela permet aux chercheurs d’évaluer la réponse dynamique du capteur dans des conditions d’écoulement direct, d’écoulement inverse, de recirculation et d’écoulement turbulent.
3. Validation par données de référence
Dans un modèle in vitro, des manomètres de haute précision ou des capteurs de débit à ultrasons disponibles dans le commerce peuvent être placés à proximité du capteur en cours d’évaluation.
Le système peut également être associé à des technologies telles que l’IRM 4D Flow ou la vélocimétrie par images de particules (PIV) afin d’obtenir des données de référence fiables. Ces mesures de référence peuvent ensuite être utilisées pour optimiser les algorithmes des capteurs et les courbes d’étalonnage.
4. Essais limites à haute fréquence et à faible coût
Sans les contraintes de sécurité biologique et d’éthique associées aux essais sur les animaux, le système permet de réaliser des centaines d’expériences reproductibles.
Des conditions pathologiques extrêmes, notamment une pression anormalement élevée et une sténose sévère, peuvent être reproduites au sein du modèle afin d’évaluer de manière exhaustive la durée de vie en fatigue du capteur, sa stabilité à long terme et son taux de dérive.
Scénarios d’application types
Les capteurs peuvent être testés sur notre plateforme de modèles vasculaires in vitro pour les applications suivantes :
1. Validation des paramètres fonctionnels
Mesure de la réserve de débit fractionnaire (FFR)
Mesure de micro-différentiels de pression à l’aide de microcathéters interventionnels ou de ponction
2. Évaluation des performances
Réponse en fréquence dynamique
Sensibilité
Linéarité
Validation des algorithmes de compensation de température
3. Simulation de procédures interventionnelles
Le système permet d’évaluer l’impact du frottement mécanique, de la flexion et de la déformation sur la transmission du signal lorsque le capteur traverse des vaisseaux tortueux lors d’une mise en place par cathéter.