Des ingénieurs reproduisent la mécanique du coeur grâce à la fabrication additive

Des ingénieurs du MIT travaillent sur un projet autour du coeur et de l’impression 3D : l’objectif est de créer un cœur robotique imprimé en 3D sur-mesure, capable d’imiter la capacité de pompage du sang d’un patient. Grâce à un procédé de photopolymérisation et une résine, ils peuvent imprimer une coque flexible qui reproduit la forme exacte du cœur d’un patient et ainsi étudier le comportement de l’organe, plus particulièrement dans le cas de maladies cardiaques où le cœur et ses principaux vaisseaux doivent “travailler” plus. 

L’un des principaux avantages de recourir à la fabrication additive dans le secteur médical est la possibilité de concevoir des dispositifs et pièces sur-mesure, personnalisés à chaque patient. Dans le cas de la cardiologie, c’est un aspect particulièrement intéressant car chaque coeur a un comportement différent, une taille et une forme variables, autant de spécificités qu’il est nécessaire de comprendre dans le cas de pathologies cardiaques. 

C’est dans ce sens là que l’équipe du MIT a imaginé un système robotisé qui permettrait de recréer les mêmes pressions et débits de pompage cardiaque que ceux mesurés chez chaque patient. Ce système offre donc la possibilité de voir comment le coeur réagit, qu’il soit en bonne santé ou non. Ellen Roche est l’une des ingénieurs du projet – elle explique : « Le fait de pouvoir faire correspondre les débits et les pressions des patients était très encourageant. Nous n’imprimons pas seulement l’anatomie du cœur, mais nous reproduisons également sa mécanique et sa physiologie. C’est cette partie qui nous enthousiasme.”

Concrètement, les ingénieurs s’appuient sur les données d’un patient, obtenues via l’imagerie médicale. Celles-ci sont converties dans un modèle 3D puis envoyées à l’imprimante 3D résine pour fabriquer le coeur et dans certains cas, l’aorte. Ensuite, ils ont créé des sortes de manchons qui ressemblent à des brassards de tensiomètre qui viennent s’enrouler autour de la coque imprimée en 3D. L’équipe relie ce manchon à un système pneumatique afin de venir régler l’air pour gonfler le brassard et contracter le coeur, mimant ainsi son action de pompage. Elle peut aussi faire cette même démarche mais cette fois-ci sur l’aorte imprimée en 3D pour resserrer le vaisseau et donc imiter la sténose aortique.

Et justement, pour tester ce dispositif, l’équipe s’est appuyée sur les scans 3D de 15 patients atteints de cette maladie et imprimé en 3D plusieurs formes et tailles de coeur et d’aorte pour bien reproduire la mécanique de chaque organe. Pour aller encore plus loin, elle a même dans certains cas recréer certaines interventions chirurgicales chez certains patients pour voir si cette mécanique était différentes. L’équipe explique : « Certains patients ont reçu des implants valvulaires conçus pour élargir l’aorte. Nous avons implanté des valves similaires dans les aortes imprimées modelées d’après chaque patient. Lorsque nous avons activé le cœur imprimé pour pomper, nous avons observé que la valve implantée produisait des flux améliorés de la même manière que chez les patients réels après leur implantation chirurgicale. »

Les ingénieurs affirment que cette méthode pourrait être particulièrement utile pour mettre au point des traitements idéaux pour les personnes présentant des géométries cardiaques uniques ou difficiles. Vous pouvez en savoir plus sur ce projet de coeur imprimé en 3D sur le site du MIT ICI.

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*Crédits photo de couverture : Melanie Gonick, MIT