Maladies cardiaques: modèle informatique de Tel -Aviv

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Le Dr. Gil Marom, de l’Ecole d’Ingénierie mécanique de l’Université de Tel-Aviv, a mis au point un outil capable de produire des simulations informatiques pouvant détecter les changements dans la structure tissulaire des valves cardiaques, permettant ainsi de mieux comprendre la biomécanique de l’activité cardiaque, d’identifier les problèmes chez les patients et d’améliorer leur traitement.

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de mortalité dans les pays développés (près de 30% de l’ensemble des décès chaque année).

Pourtant, la médecine ne sait pas encore tout sur le fonctionnement de l’organe complexe qui est au centre de notre système sanguin.

Des ‘super-valves’ qui doivent fonctionner pendant toute notre vie

Notre cœur est comparable à une pompe puissante qui fonctionne 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 pour réguler le flux du sang et de l’oxygène dans nos organes.

Le flux sanguin est contrôlé par quatre valves à sens unique situées entre les cavités cardiaques : l’une sépare l’oreillette droite du ventricule droit, la seconde se trouve entre celui-ci et l’artère pulmonaire qui propulse le sang vers les poumons où il recueille l’oxygène (valve pulmonaire), la troisième entre l’oreillette gauche et le ventricule gauche et la quatrième entre le ventricule gauche et l’artère l’aorte, qui mène le sang oxygénée vers tous les tissus de l’organisme (valve aortique) .

“La complexité physique du système cardiovasculaire est l’une des principales raisons nécessitant l’utilisation de modèles informatiques, ou simulations”, explique le Dr. Marom.

“L’action de pompage du sang par le cœur est provoquée par la contraction du myocarde, le muscle cardiaque, elle-même contrôlée par le système de conduction électrique du cœur, le sens de la circulation sanguine étant déterminé par les valves cardiaques. Les simulations sur ordinateur permettent de réaliser des essais virtuels et d’explorer différentes options pour traiter le même patient”.

Gil MaromLa possibilité de comparer plusieurs cas de figure chez un même patient permet d’étudier l’effet d’un paramètre spécifique sur le fonctionnement de son système, de l’isoler d’autres facteurs et ainsi de dégager les tendances qui caractérisent le problème.

Outre ses implications importantes dans le domaine médical, l’étude est également passionnante sur le plan de l’ingénierie.

“Contrairement aux études d’ingénierie classiques où l’on connait bien les caractéristiques du problème, le corps humain présente une grande diversité tant sur le plan de la population que des maladies”, explique le Dr. Marom.

La conception et l’utilisation de valves est courante en ingénierie, mais selon lui, les valves cardiaques constitue un type particulier de ‘super-valves’: en effet, leurs feuillets flexibles doivent subir des déformations majeures à chaque cycle cardiaque (un par seconde), résister à des pressions élevées par rapport à leur résistance mécanique et, en fait, fonctionner sans arrêt pendant toute notre vie.

Augmenter les chances de succès de la greffe 

Par conséquent, il n’est pas surprenant qu’un grand nombre de maladies cardiaques connues soient en fait des problèmes de valves cardiaques.

Des traitements existent déjà, sous forme de réparation ou de remplacement de la valve par chirurgie à cœur ouvert, et ces dernières années, également la possibilité d’implanter une valve par cathéter.

Mais jusqu’à présent, les interventions sont réalisées uniquement sur la base des informations existantes.

Les modèles informatiques que nous développons permettent de mieux comprendre les implications biomécaniques du traitement, d’évaluer les risques de complications diverses et en fait d’examiner les options de traitement avant même de toucher au patient”, explique le Dr. Marom.

Par exemple, nos modèles peuvent aider les chirurgiens à choisir la diminution souhaitable du diamètre de la valve malade pour l’amener à fonctionner correctement. Même dans le cas des implants par cathéter pour traiter la sténose aortique, nous pouvons, en fonction des résultats de la simulation, recommander la taille de valvule appropriée, l’emplacement optimal de l’implant et la meilleure manière de le réaliser afin de réduire les risques de fuites, de déplacement de la valvule implantée en raison des contractions cardiaques, et l’endommagement du système de conduction électrique cardiaque par la pression exercée par l’implant sur le cœur. Les mêmes conclusions peuvent également aider à concevoir de nouvelles prothèses valvulaires fonctionnant mieux et à réduire les risques de complications post-greffes.

Le Dr. Marom et son équipe tentent maintenant de comprendre l’activité des mécanismes de coagulation du sang sur les feuillets des valves transplantées, dans le but de répondre aux besoins de nombreux patients actuellement non traités en raison du risque chirurgical élevé.

“Notre objectif est de comprendre pleinement toutes les fonctions cardiaques afin d’améliorer les traitements existants, et de développer de nouveaux implants capables de supporter les contraintes mécaniques subies par cet organe complexe, améliorant ainsi la qualité de vie des patients “, conclut le Dr. Marom.

www.ami-universite-telaviv.com

1 COMMENT

  1. En somme le Dr Marom a amélioré l’imagerie cardiaque, ce qui permettra de définir la pièce défectueuse et de la remplacer au mieux par un modèle identique ou presque.
    Mais il existe déjà plusieurs valves, je n’ai pas compris sa recherche ?

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