Un cœur imprimé en 3D capable d’imiter le comportement du cœur humain

L’impact de l’impression 3D dans le domaine médical est remarquable. De la formation des futurs médecins à la pratique médicale, cette technologie s’est avérée être un précieux outil. Récemment, une équipe de chercheurs de l’Université de Nottingham Trent (NTU), au Royaume-Uni, a conçu un cœur artificiel pour former les médecins à la chirurgie de transplantation. Ce modèle, fabriqué par impression 3D à partir de matériaux tels que le silicone et le tissu, reproduit fidèlement le comportement de l’organe humain : il bat et saigne. Cette recherche vise à permettre aux chirurgiens de se familiariser directement avec les aspects techniques de ce type d’intervention chirurgicale pour améliorer les résultats des transplantations.

Les chirurgiens se forment généralement sur des dépouilles, voire des animaux, car il n’existe pas de modèles réalistes pour les préparer à la pratique. Cependant, les possibilités d’apprentissage sur les dépouilles sont limitées. Pour y remédier, les chercheurs de l’Université de Nottingham Trent ont vu le potentiel de l’impression 3D pour créer des modèles de formation chirurgicale réalistes et pratiques. Richard Arm, ancien artiste spécialisé dans les effets visuels cinématographiques, s’est spécialisé dans la création d’organes en 3D reproduisant fidèlement le comportement des organes réels. Il est le chercheur principal de ce projet et a mis au point des modèles de divers organes. Cependant, son dernier modèle de cœur est celui qui correspond le mieux aux caractéristiques exactes d’un cœur humain.

Comment sont fabriqués les cœurs en 3D ?

Les modèles de cœur sont spécialement conçus en tenant compte des affections spécifiques des patients. En d’autres termes, ces organes artificiels reproduisent les conditions pathologiques des patients afin d’aider les médecins dans leur traitement. Ils sont capables de saigner lors d’incisions, simulant ainsi des conditions réelles qui permettent aux praticiens de perfectionner leurs compétences et d’apprendre à arrêter les hémorragies. De plus, ces modèles présentent des caractéristiques tactiles réalistes grâce à des variations de texture qui reflètent la diversité des tissus cardiaques.

Les données de la scintigraphie cardiaque, une technique d’imagerie médicale permettant d’obtenir des images détaillées des artères du coeur, sont recueillies. Elles sont ensuite utilisées pour générer des modèles 3D reproduisant fidèlement les caractéristiques anatomiques du cœur. Richard Arm, explique : « Après des recherches poussées, j’ai enfin réussi à créer des reproductions biologiques réalistes de l’anatomie humaine en combinant des données provenant de scanners médicaux, des techniques d’impression 3D et des méthodes traditionnelles. Ces modèles sont suffisamment précis pour être utilisés dans des simulations chirurgicales. » En plus du cœur, il a également développé un modèle de poumons capable de simuler la respiration. Un aspect remarquable de ces modèles est qu’ils peuvent être réutilisés une fois qu’ils sont « sains ». Ils sont donc non seulement réutilisables, mais aussi abordables, ce qui permet de former davantage de chirurgiens.

L’avenir de la recherche

La FHLTA (Freeman Heart and Lung Transplant Association) au Royaume-Uni finance ce projet depuis un certain temps. Le 18 mars 2024, il a été présenté lors de la réunion annuelle de la Society for Cardiothoracic Surgery. L’objectif est de développer la fabrication de ces faux organes afin d’aider davantage de médecins dans leur pratique. Richard Arm déclare : « Grâce à la commercialisation de mes travaux, les ambulanciers, les secouristes, les équipes de traumatologie, les écoles de médecine et les équipes chirurgicales militaires peuvent s’entraîner à la chirurgie d’urgence à l’aide des modèles que j’ai mis au point. Les chirurgiens peuvent planifier les opérations, répéter et enseigner les procédures en toute sécurité, réduisant ainsi le risque de complications, voire de décès ». Pour plus d’informations, consultez la page du NTU consacrée au projet ICI.

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*Crédits de toutes les photos: Nottingham Trent University