Un cœur artificiel imprimé en 3D

C’est une véritable prouesse que vient de réaliser la start-up française 3DHeart Modeling en reproduisant, sur une imprimante EOS, le cœur d’un patient. Découvrez les avantages qu’en attendent les spécialistes de la chirurgie cardiaque.

En produisant des modèles cardiaques réalistes, la start-up française spécialisée dans la fabrication additive 3DHeart Modeling donne un sérieux coup de pouce à une médecine de pointe. Car reproduire cet organe des plus complexes permet aux équipes médicales de simuler des cas pathologiques cardiaques et de préparer au mieux leurs futures opérations. Mais l’autre vertu d’une impression 3D aussi réaliste est de pouvoir servir de support pédagogique auprès du patient et d’entraîner les internes sur des cœurs artificiels souples.

Le défi : fabriquer des pièces à la fois fines, souples et poreuses

« Les cardiologues interventionnels ont besoin de modèles 3D souples mais résistants aux manipulations récurrentes, avec une mémoire de forme et un très bon rendu de détails », explique le docteur Vlad Ciobotaru, président de 3DHeart Modeling. Basé à Caissargues, près de Nîmes (Gard), cette jeune pousse s’est approchée du Centre des matériaux des Mines d’Alès (C2MA) pour réaliser ce premier cœur artificiel, non implantable vous l’aurez compris. Pour cela, le centre de recherche a choisi la technologie de fabrication additive d’EOS et le matériau TPU (polyuréthane thermoplastique). Le défi étant de fabriquer des pièces à la fois fines, souples et poreuses.

Imagerie et scanner cardiaque

« La technologie SLS (selective laser sintering) est adaptée car elle a beaucoup d’avantages au vu de sa précision, de sa capacité de reproduire des parois très fines et de son faible coût », affirme-t-on chez le fabricant allemand de machines d’impression 3D. Pour atteindre une telle prouesse technologique, les équipes se sont d’abord appuyées sur une imagerie en coupe et notamment un scanner cardiaque, « offrant une visualisation spatiale en haute résolution ». D’autres technologies ont été utilisées comme la résonance magnétique nucléaire et l’échographie tridimensionnelle cardiaque afin de collecter les données nécessaires à la conception du cœur artificiel.

« Assemblage anatomique des différentes pièces »

Ensuite, elles ont pratiqué une segmentation anatomique, qui devait être « exacte et fidèle ». Il s’agit de l’étape clé. Et le Dr Vlad Ciobotaru est reconnu pour avoir développé une expertise dans le traitement des images, indispensable pour obtenir une projection 3D du cœur du patient. « C’est ce fichier STL qui aura les modifications nécessaires pour le rendre compatible avec la production du modèle », expliquent les trois partenaires. La phase cruciale étant « l’assemblage anatomique des différentes pièces de la structure cardiaque en un seul modèle STL imprimable sur un système EOS P110 ».

Une prouesse technologique qui pourra aider les cardiologues à travailler sur certaines pathologies, telles que la réalisation d’une simulation de la fermeture de l’auricule gauche, ou bien de la fermeture des fuites péri-prophétiques valvulaires cardiaques, évoque le praticien.

Permettre au patient de mieux comprendre sa propre maladie

L’autre intérêt de ce cœur remodelé en trois dimensions est qu’il va permettre au patient de mieux comprendre sa propre maladie ainsi que le geste opératoire qui sera effectué par le chirurgien. « Au-delà d’un support d’entraînement des gestes opératoires pour le corps médical, le prototype avancé d’un cœur artificiel reproduisant la malformation cardiaque d’un patient peut nous permettre d’expliquer à ce dernier l’intervention chirurgicale qui va être pratiquée. C’est un gain de temps réel pour les équipes médicales. » Mais aussi, quand il s’agit de valider des prothèses à utiliser, d’anticiper des difficultés éventuelles et de trouver les solutions pour y faire face.

Récupération plus rapide du patient

Car l’anticipation des difficultés et des risques opératoires entraîne une meilleure préparation et in fine une meilleure réussite des procédures et une récupération plus rapide du patient, argumente le chirurgien.

L’enseignement est l’autre grand gagnant de cette technologie de l’impression 3D qui permet aux futurs chirurgiens de s’exercer sur des modèles cardiaques afin de visualiser, toucher et d’appréhender les pathologies complexes comme les cardiopathies congénitales. L’équipe du projet travaille d’ores et déjà à pouvoir rajouter une immersion en flux afin de simuler la circulation sanguine.