Un modèle de cœur imprimé en 3D aide à planifier des interventions chirurgicales complexes

L'impression 3D transforme la planification chirurgicale et permet d'offrir une médecine personnalisée aux enfants atteints de cardiopathies congénitales complexes.

Il y a cinq ans, l'équipe cardiovasculaire du SSM Health Cardinal Glennon Children's Hospital, un centre médical pédiatrique de Saint-Louis, dans le Missouri, a adopté l'impression 3D comme solution pour une meilleure planification chirurgicale de ces patients.

Si les malformations cardiaques congénitales sont les anomalies congénitales les plus courantes dans le monde selon l'American Heart Association, touchant huit bébés sur 1 000 nés aux États-Unis, heureusement, seul un sur quatre nécessite une intervention chirurgicale au cours de la première année de vie. En tant que centre de référence pédiatrique, l'hôpital pour enfants SSM Health Cardinal Glennon voit certains des patients les plus complexes, nécessitant une réparation quelques jours ou semaines après la naissance sur des cœurs de la taille d'une noix.

L'un de ces patients était un nourrisson chez qui on avait diagnostiqué in utero, par échographie fœtale, une forme inhabituelle de transposition des grandes artères. Le sang bleu désoxygéné entrait dans l'oreillette droite, qui était reliée au ventricule gauche puis à l'aorte, et le sang rouge oxygéné entrait dans l'oreillette gauche, qui était reliée au ventricule droit puis à l'artère pulmonaire. Le patient présentait également une très grande communication interventriculaire (CIV) reliant les deux ventricules et un rétrécissement important entre le ventricule gauche et l'aorte.

Scintigraphie cardiaque

Il est apparu très tôt que le patient devenait assez bleu car le sang désoxygéné était dirigé vers l'aorte. Une septostomie auriculaire par ballonnet effectuée dans les premiers jours de vie a entraîné une certaine amélioration. Cependant, une tachycardie importante persistait. Il est devenu évident que le degré de rétrécissement sous-aortique était plus grave que prévu, ce qui a entraîné une dépression importante de la fonction ventriculaire gauche. Il fallait faire quelque chose rapidement.

Le modèle imprimé en 3D permet de clarifier la planification chirurgicale.

L'équipe de chirurgie cardiothoracique dirigée par Charles Huddleston, M.D., et les membres de l'équipe de médecine cardiaque, dont Wilson King, M.D., ont convenu qu'une intervention chirurgicale était nécessaire. En raison de la rareté de cette affection, la manière de réparer le cœur du nourrisson a fait l'objet d'une controverse. La commutation auriculaire néonatale semblait être la meilleure stratégie. Il s'agit d'une opération difficile qui redirige le sang oxygéné vers l'aorte et le sang désoxygéné vers les artères pulmonaires en créant des chicanes intra-auriculaires.

La prise en charge de la sténose sous-aortique était extrêmement problématique, car il est apparu qu'une grande partie de l'obstruction était causée par des tissus extrêmement proches de la valve mitrale. Endommager la valve mitrale aurait entraîné des problèmes importants pour le patient. "Après avoir examiné l'échocardiogramme, nombre de nos cardiologues et des cardiologues traitants étaient convaincus que l'obstruction faisait partie de l'intégrité structurelle de la valve mitrale et que sa résection signifierait le remplacement de cette valve, ce qui exposerait l'enfant à une maladie à vie.

D'autres pensaient qu'il s'agissait d'un tissu accessoire non essentiel à la fonction de la valve mitrale. À partir des seules études d'imagerie, il était impossible de savoir, ce qui limitait notre capacité à élaborer un plan chirurgical en toute confiance", a déclaré le Dr Huddleston. Pour les cas complexes comme celui-ci, l'équipe chirurgicale de Cardinal Glennon s'appuie sur l'impression 3D. À partir d'un ensemble de données IRM, l'équipe a imprimé en 3D un modèle du cœur du nourrisson à l'aide d'une imprimante 3D Stratasys J750™.

"Il est difficile de juger ce qu'il faut faire en regardant des images en 2D sur l'écran. Il est difficile de capturer toutes les informations sur un seul plan, même avec une reconstruction 3D sur un écran 2D. Les relations spatiales sont beaucoup plus faciles à conceptualiser avec un modèle 3D. Avec le modèle 3D, il est devenu évident de rediriger le flux sanguin aux bons endroits pour fournir de l'oxygène au corps."

Le Dr Huddleston a ajouté : "Le modèle 3D nous a permis d'identifier clairement l'anatomie et nous a donné l'assurance que le tissu accessoire à l'origine de la sténose sous-aortique ne faisait pas partie intégrante de la valve mitrale. Cela nous a permis d'entreprendre l'intervention en étant assurés que le tissu pouvait être retiré en toute sécurité sans endommager la valve mitrale située à proximité." Le Dr Huddleston a résumé son expérience,

"Le modèle 3D a joué un rôle déterminant dans la définition de l'approche chirurgicale optimale. Il nous a permis d'aborder le cas avec un plan solide basé sur les meilleures informations que nous pouvions obtenir." Avec l'aide du modèle cardiaque imprimé en 3D, le switch auriculaire néonatal, la fermeture de la VSD et la résection de la sténose sous-aortique ont été réalisés avec succès chez un nourrisson de 20 jours, et la fonction de la valve mitrale est restée intacte. La fonction cardiaque s'est progressivement améliorée et la fréquence cardiaque du patient s'est normalisée. Son pronostic à long terme devrait être excellent.