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L'imprimante 3D aide un chirurgien à sauver des coeurs d'enfants

L'imprimante 3D aide un chirurgien à sauver des coeurs d'enfants


« Mon équipe a pu visualiser l’opération avant que nous commencions. Nous avons su l’approche la plus sécurisée, et confiants, nous avons fait une petite incision. »
Dr redmond Burke, Hôpital des enfants Nicklaus

A l’Hôpital des Enfants Nicklaus, à Miami, le directeur du service de Chirurgie Cardiovasculaire Pédiatrique, Dr. Redmond Burke, dédie son intelligence et ses mains à la réparation de cœurs minuscules. Burke réalise des opérations chirurgicales de défi, souvent pour des enfants qui n’ont plus nulle part où aller. Dans la tâche complexe de reconstruction de cet organe vital, il a trouvé un nouvel allié : l’impression 3D.

Mia

Pour certains patients souffrant de maladies rares, Burke doit planifier les procédures en se basant sur l’anatomie et les conditions de l’enfant. Dans le cas de Mia Gonzalez, cela signifie démêler un double arc aortique, un défaut structural dans lequel un anneau vasculaire complet enveloppe la trachée ou l’œsophage, gênant la respiration et causant de la toux et des infections respiratoires fréquentes. Avant de venir à l’hôpital des enfants Nicklaus, Mia a passé les quatre premières années de sa vie à entrer et sortir des hôpitaux, avec des diagnostics erronés comme l’asthme ou la difficulté à respirer ou à avaler.

En utilisant les solutions d'impression 3D Stratasys, l’hôpital a créé un modèle anatomique 3D précis du cœur de Mia, directement à partir de ses scanners. Grâce au modèle, Burke et son équipe ont été capables d’identifier quelle partie de son arc devrait être divisée pour obtenir le meilleur résultat physiologique. Le plan précis obtenu à partir du modèle a réduit la durée de l’opération de deux heures, un délai significatif selon l’hôpital que ce soit en termes de risques pour le patient ou de coûts.

« Nous avons utilisé les systèmes d’imagerie les plus sophistiqués, à savoir l’ECG et l’angiographie, pour étudier le cœur de Mia », a dit Burke. « Mais pour un chirurgien, il y avait quelque chose de plus performant permettant d’obtenir une réplique exacte de son cœur. Mon équipe a pu visualiser l’opération avant que nous commencions. Nous avons su l’approche la plus sécurisée, et confiants, nous avons fait une petite incision. J’ai vu des chirurgiens qui ont été perdus en réalisant des opérations rares comme celle de Mia. Le modèle 3D m’a permis de procéder à l’opération de Mia avec confiance, car je connaissais son anatomie à la perfection. »

Il s’est également servi du modèle pour préparer la famille de Mia à l’opération. « Je le leur ai montré, et j’ai dit ‘Voilà ce qui étouffe votre enfant…Là c’est le cœur de votre fille, et voilà comment je vais le réparer.’ »

« Après être restée dans l’ignorance pendant quatre ans et demi, tout d’un coup, en moins de deux mois, elle est sortie indemne de l’opération et retourne à sa vie normale », a déclaré Katherine Gonzalez, la maman de Mia, « cela a été une grande expérience pour nous. »

Adenelie

Adenelie Gonzalez est née avec une anomalie cardiaque létale connue sous le nom de retour veineux pulmonaire anormal. Les opérations chirurgicales qu’elle a subies à sa naissance et à 9 mois, auxquelles s’ajoutent quatre cathétérisations, ont uniquement fourni de l’aide temporaire. A l’âge de quatre ans, elle pèse uniquement 12,5kg et sa santé se détériore rapidement. Son cardiologue a eu de la difficulté à trouver un chirurgien prêt à réaliser une opération très risquée.

« En observant les radiographies et cathétérisations d’Adenelie, j’ai pensé qu’elle était inopérable », a dit Burke. « L’anomalie dont elle souffre est unique. » Les images sur l’écran de l’ordinateur sont insuffisantes. « Toutefois, j’ai pensé que tenir et manipuler une réplique imprimée en 3D du cœur de cet enfant pourrait me permettre de planifier une opération qui n’a jamais été réalisée auparavant. Nous pourrions configurer les patchs nécessaires pour créer les formes et dimensions exactes correspondant à ses veines pulmonaires déformées. »

Le défi a été d'imprimer un modèle 3D avec approximativement le même niveau de flexibilité qu’un cœur humain. Chelsea Balli, ingénireur biomédical en chirurgie cardiaque à l’hôpital des enfants Nicklaus, a découvert qu’un matériau avec une valeur 60 Shore A correspond étroitement aux propriétés du cœur. L’imprimante 3D Connex3 de Stratasys, qui utilise des photopolymères avec une large gamme de caractéristiques, a offert la bonne texture.

Réfléchir à tout moment

Burke a emmené le modèle du cœur créé à partir d'une imprimante 3D dans son sac de gym. Ceci, afin que quand il possède quelques minutes de libre, il le sortirait de son sac, le sentirait, l’observerait et penserait aux reconstructions possibles dans sa tête. Il a manipulé le modèle de la même manière qu’il le ferait plus tard avec le cœur vivant d’Adenelie, déplaçant les vaisseaux sanguins pour explorer toutes les possibilités de réparation. Durant l’un de ses moments libres, il a trouvé une solution pratique.

Burke a déterminé la taille et la géométrie exactes pour la réparation des organes. Ainsi, ils pourraient être préparés à l’avance, minimisant le temps qu’Adenelie passerait sur la table d’opération. Plus tard, il a utilisé le modèle pour expliquer l’opération aux parents d’Adenelie et pour préparer son équipe.

Dans la salle d’opération, le cœur d’Adenelie a été connecté à une machine de pontage et refroidi à des basses températures pour qu’il puisse être manipulé sans dégât. Dr. Burke a effectué la réparation du cœur d’Adenelie. Ce dernier a été réchauffé. Il a commencé à battre normalement. Pour la première fois dans sa vie, les paramètres du cœur d’Adenelie ont été normaux.

« Sans un modèle imprimé 3D, je n’aurais pas pu déterminer la méthode de réparation que j’ai utilisée. Et je ne suis pas sur si l’opération aurait réussi », dit Burke.