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Façonner de jeunes cœurs

Stratasys aide un chirurgien à sauver davantage d'enfants

« Mon équipe était en mesure de visualiser l'opération avant de commencer. Nous connaissions l'approche la plus sûre et nous étions confiants, alors nous avons réalisé une incision plus petite ».
— Dr Redmond Burke, hôpital Nicklaus pour enfants

Le directeur du service de chirurgie pédiatrique cardiovasculaire de l'hôpital Nicklaus pour enfants de Miami, le Dr Redmond Burke, emploie son intelligence et ses mains pour réparer des petits cœurs. Le Dr Burke réalise des opérations très délicates, sur des enfants dont il est souvent le dernier recours. Pour mener à bien la tâche complexe et demandant des qualités manuelles indéniables de reconstruction de l'organe vital, il dispose d'un nouvel allié : l'impression 3D.

Dr Redmond Burke, hôpital Nicklaus pour enfants

Redmond P. Burke, docteur en médecine,
directeur du service de chirurgie pédiatrique cardiovasculaire
de l'hôpital Nicklaus pour enfants de Miami, en Floride

Mia

Mia, 4 ans, tient dans sa main une réplique de son cœur imprimée en 3D

Le chirurgien qui a opéré Mia s'est servi d'un modèle 3D de son cœur pour trouver la méthode la plus appropriée pour réparer son double arc aortique, un défaut qui l'empêchait de respirer normalement.

Pour des patients souffrant d'anomalies peu communes, le docteur Burke doit élaborer des procédures basées sur la maladie et l'anatomie de chaque enfant. Dans le cas de Mia Gonzalez, cela impliquait la réduction d'un double arc aortique, une malformation structurelle dans laquelle un anneau vasculaire s'enroule autour de la trachée ou de l'œsophage, ce qui restreint le débit d'air et provoque des toux et des infections respiratoires fréquentes. Avant son arrivée à l'hôpital Nicklaus pour enfants, Mia a passé une grande partie de ses quatre premières années de vie d'hôpital en hôpital, recevant des diagnostics erronés d'asthme et luttant en permanence pour respirer et avaler.

Grâce aux solutions de Stratasys, l'hôpital a créé un modèle anatomique 3D précis du cœur de Mia, directement à partir d'une tomodensitométrie. Le modèle a permis au Dr Burke et à son équipe de déterminer quelle partie de son arc devait être divisée, pour obtenir des résultats optimaux au niveau physiologique.

« Pour étudier le cœur de Mia, nous avons eu recours aux systèmes d'imagerie les plus sophistiqués, à l'échocardiographie et à l'angiotomodensitométrie », déclare le Dr Burke. « Mais pour un chirurgien, tenir une réplique exacte de son cœur entre mes mains était bien plus important. Mon équipe était en mesure de visualiser l'opération avant de commencer. Nous connaissions l'approche la plus sûre et nous étions confiants, alors nous avons réalisé une incision plus petite. J'ai vu des chirurgiens désorientés lors d'opérations rares comme celle de Mia. Le modèle 3D m'a permis de réaliser celle-ci en toute confiance, car je connaissais parfaitement son anatomie ».

Il a également utilisé le modèle pour préparer la famille de Mia à l'intervention. « Je le leur ai montré et leur ai dit : "Voilà ce qui empêche votre enfant de respirer. ... Voici le cœur de votre enfant et voilà la façon dont je vais le réparer".  »

« Nous avons passé quatre ans sans savoir que faire, puis tout à coup, en moins de deux mois, elle a surmonté l'intervention et maintenant elle mène une vie normale », affirme Katherine Gonzalez, la mère de Mia. « Pour nous, cette expérience a été incroyable ».

Adenelie

Le Dr Redmond Burke parle de l'opération d'Adenelie

Le Dr Redmond Burke, au centre, parle de l'opération d'Adenelie avec son équipe des soins cardiaques intensifs, en utilisant le modèle imprimé en 3D.

Adenelie Gonzalez est née avec une anomalie cardiaque mortelle appelée retour veineux pulmonaire anormal total. Les opérations précédentes qu'elle a subies dès sa naissance et à l'âge de neuf mois, ainsi que quatre cathétérismes, n'ont apporté qu'un soulagement provisoire. À quatre ans, elle pesait seulement 12 kg et sa santé se détériorait rapidement. Son cardiologue avait toutes les peines du monde à trouver un chirurgien disposé à réaliser une intervention chirurgicale à haut risque.

« En regardant les radiographies et les cathétérismes d'Adenelie, j'ai cru qu'elle était inopérable », affirme le Dr Burke. « Sa malformation était unique ». Les images sur l'écran de l'ordinateur n'étaient pas suffisantes. « Mais, j'ai pensé qu'en tenant entre mes mains et en manipulant une réplique souple en 3D du cœur de cette enfant, je pourrais peut-être élaborer une stratégie d'opération inédite. Nous avons pu élaborer les patchs matériaux nécessaires pour créer les formes et les dimensions exactes correspondant aux veines pulmonaires défectueuses ».

Le défi consistait à créer un modèle 3D présentant une flexibilité similaire à celle du cœur humain. Chelsea Balli, ingénieur biomédical en chirurgie cardiaque à l'hôpital Nicklaus pour enfants, est parvenue à la conclusion qu'un matériau d'une valeur shore A de 60 permettrait de reproduire au plus près les propriétés du cœur. Une imprimante 3D Connex3 de Stratasys, qui combine des photopolymères pour toute une gamme de caractéristiques, a permis d'obtenir le modèle souhaité.

Réflexion tactile

Un chirurgien tient dans ses mains un cœur imprimé en 3D.

Pour un chirurgien, un modèle en 3D réaliste qu'il peut manipuler a plus de valeur que l'imagerie la plus avancée.

Le Dr Burke transportait le modèle de cœur dans son sac de gymnastique et dès qu'il disposait de quelques minutes, il le sortait du sac, le touchait, le regardait, le tournait dans un sens puis dans l'autre, pour peu à peu imaginer les reconstructions possibles. Il a manipulé le modèle comme il allait le faire plus tard avec le vrai cœur d'Adenelie, en déplaçant les vaisseaux sanguins pour explorer les réparations possibles. Ce fut lors de l'un de ces moments d'inactivité qu'il a trouvé une solution pratique.

Le Dr Burke a défini la taille et la géométrie exactes des éléments nécessaires à la réparation, afin de les préparer à l'avance et réduire ainsi le temps qu'Adenelie aurait à passer sous bypass. Il a ensuite utilisé le modèle pour expliquer l'intervention aux parents d'Adenelie et préparer son équipe.

Dans la salle d'opération, le cœur d'Adenelie était relié à une machine cœur-poumon artificiel et refroidi jusqu'à des températures proches de zéro, afin de pouvoir le manipuler sans l'endommager. Le Dr Burke a réalisé les réparations et le cœur de l'enfant a été réchauffé. Il a commencé à battre normalement. Pour la première fois de sa vie, les pressions mesurées à l'intérieur du cœur d'Adenelie étaient normales.

Le Dr Burke affirme que « sans le modèle imprimé en 3D, je n'aurais pas été en mesure d'imaginer la méthode que j'ai employée pour la réparation, et je ne suis pas certain que l'opération aurait été un succès ».

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