A cœur vaillant…

La valvulopathie aortique, la fibrillation auriculaire et l’anévrisme constituent les trois principales causes de mortalité chez les personnes âgées. Des traitements bien moins invasifs basés sur des technologies mises au point par Siemens et ses partenaires seront bientôt disponibles.

Trop fragiles pour subir une opération, de nombreux patients souffrant de valvulopathie aortique vivent en sursis. Cette sténose aortique résultant de la calcification des   cuspides, qui autorisent le passage du sang oxygéné du ventricule gauche vers le système circulatoire, affecte près de 4 % des personnes de 65 ans et plus. Chaque année, en Europe, quelque 60 000 opérations à coeur ouvert visant à remplacer la valvule aortique sont pratiquées. Aux États-Unis, où cette procédure coûte environ 140 000 $, les chiffres sont encore plus élevés.

le médecin peut visualiser l’emplacement et l’angle précis des prothèses et remplacer une valve
Crédit photo : Michael Timm. Grâce à la technologie développée par Siemens, le médecin peut visualiser l’emplacement et l’angle précis des prothèses et remplacer une valve aortique défaillante à l’aide d’un cathéter

Il existe désormais un espoir pour tous ces malades, y compris les près de 33 % qui ne sont pas jugés suffisamment résistants pour survivre à une intervention valvulaire lourde. La coopération clinique entre Siemens Healthcare, les centres de cardiologie allemands de Leipzig et Munich et Siemens Corporate Research (SCR), à Princeton, a donné naissance à une nouvelle technologie intelligente de visualisation et de guidage autorisant un remplacement transcathéter de la valve aortique, qui évite aux patients le traumatisme d’une chirurgie et limite sensiblement les coûts associés. Déjà introduite en Europe, cette technologie devrait s’étendre aux États-Unis dans un proche avenir.

Crédit photo : Edwards Lifescience

Cette nouvelle procédure, au stade de prototype, se base sur le système d’angiographiecardiaque 3D DynaCT de Siemens. Normalement utilisées pour les procédures interventionnelles, telles que la mise en place d’un stent dans une artère obstruée, les radiographies DynaCT fournissent des images extrêmement détaillées du thorax. Lors de l’implantation d’une valve aortique, le chirurgien a principalement besoin de visualiser la racine aortique. Les chercheurs de Siemens ont donc développé une technologie « qui identifie automatiquement la zone valvulaire dans un ensemble de données DynaCT et élimine toutes les informations superflues de l’image, telles que la cage thoracique », explique le Dr Jan Boese, responsable des innovations et du prototypage au sein de l’entité opérationnelle Angiography de Siemens Healthcare.

À mesure que la nouvelle valve insérée dans la pointe du cathéter se rapproche de la zone d’intérêt, le logiciel détermine son angulation optimale. « C’est la clé de la procédure », commente le Dr Rui Liao, de SCR, qui a développé le logiciel avec le Dr Yefeng Zheng. « Il détecte automatiquement les repères anatomiques de la région valvulaire aortique et offre une confirmation visuelle de l’angle précis de la prothèse. Ces informations sont cruciales pour un positionnement correct sur l’ancienne valve sans risque de fuite ou de recouvrement des extrémités des coronaires, ce qui provoquerait immédiatement une crise cardiaque. » Une fois la valve en position, un ballon situé à l’intérieur du cathéter se déploie (Cf. illustration) afin d’ouvrir la prothèse et de la comprimer fermement contre la paroi aortique.

À ce jour, la procédure a été réalisée sur plus de 150 patients d’une moyenne d’âge de78 ans, en Europe. Le Dr Rüdiger Lange, Directeur du centre cardiologique de Munich est l’un des rares chirurgiens rompus à cette pratique : « L’avantage majeur de ce nouveau logiciel est qu’il procure une visualisation claire de l’angle de la prothèse. Il s’agit d’un aspect vital car la valve aortique est parfois vrillée, ce qui implique des risques d’erreur. Cette technique affiche de plus une précision des plus appréciables. »

University of Utah
Crédit photo : University of Utah / Dr. Nassir Marrouche. Oreillette gauche d’un coeur humain présentant 4 niveaux cicatriciels, cause majeure d’arythmie.

Au coeur de l’imagerie

C’est là un parfait exemple des maladies liées à la vieillesse.Tout comme la carrosserie d’un véhicule s’abîme et perd de son lustre au fil des ans,notre coeur finit souvent par accumuler des tissus cicatriciels fibreux, pour des raisons qui nous échappent encore. Ces tissus peuvent engendrer des anomalies de l’activité électrique appelées arythmies ; 60 % d’entre elles se développent au niveau des fines parois internes de l’oreillette gauche, provoquant un état souvent asymptomatique de fibrillation auriculaire (FA), principale cause d’AVC et d’insuffisance cardiaque chez les personnes de 65 ans et plus.

Au vu du prolongement de l’espérance de vie, la prévalence de la fibrillation auriculaire devrait doubler au cours des 10 prochaines années. Cette tendance alarmante a incité Siemens à travailler avec SurgiVision, un fabricant d’équipements médicaux de Memphis, et l’école de médecine de l’université de l’Utah au développement d’une procédure peu invasive permettant aux cardiologues de visualiser et d’éliminer les tissus fibreux de manière très précise au moyen d’un cathéter introduit dans le coeur via une minuscule incision et guidé par IRM en temps réel.

Cette procédure, toujours à l’étude, devrait présenter des atouts de taille par rapport auxtechniques d’ablation existantes. Ces dernières, qui exploitent également des cathéters, utilisent en effet la radiographie, impliquant une exposition du patient et du chirurgien à de puissants rayons X pendant plus de 4 heures, pour un résultat peu concluant en termes de visualisation et de précision, et un taux de réussite de seulement 50 à 75 %.  « Notre guidage par résonance magnétique améliorera significativement la qualité de l’intervention tout en réduisant sa durée », affirme Walter Märzendorfer, CEO de l’entité Magnetic Resonance de Siemens Healthcare.

 

anévrisme cérébral
Anévrisme cérébral. Les risques peuvent être déterminés grâce aux simulations du flux sanguin.

Les recherches conjointes, sous la direction du Dr Nassir F. Marrouche, Directeur du Comprehensive Arrhythmia Research & Management Center de l’université de l’Utah, à Salt Lake City, ont déjà donné naissance à un système d’évaluation pré-traitement basé sur la résonance magnétique regroupant les patients FA dans l’une des 4 catégories définies, du stade 1 – excellent pronostic – au stade 4 – état trop avancé pour une ablation. « Avec cette méthodologie, les cardiologues disposent d’un outil décisionnel plus performant pour déterminer s’il est utile de traiter un patient. Ils peuvent ainsi exclure en toute confiance les patients sur lesquels la procédure n’aurait aucun effet bénéfique », indique Walter Märzendorfer.

La nouvelle technique IRM d’ablation a enregistré des progrès notables sur les animaux, mais des travaux complémentaires sont encore nécessaires avant les essais cliniques.  « Nous travaillons, avec l’équipe universitaire de l’Utah et SurgiVision, à l’affinement desséquences d’impulsions de nos scanners en vue d’une acquisition IRM et d’un suivi du cathéter en temps réel continus », précise Christine H. Lorenz, Directrice du centre d’imagerie médicale appliquée réunissant des équipes de Siemens Healthcare et Siemens Corporate Research, à Baltimore. Siemens étudie également un logiciel de navigation dédié à la visualisation des cathéters et du cœur en 3D – une technologie clé au service de la précision du positionnement des cathéters et de l’ablation des tissus par le cardiologue.

Ces avancées technologiques imposent naturellement le développement de cathéters d’ablation et de cartographie compatibles avec les puissants champs magnétiques de l’IRM et capables d’interagir avec les signaux et le logiciel d’un scanner pour assurer un suivi et une visualisation en temps réel. SurgiVision a ainsi mis au point une gamme de cathéters dotés d’antennes de transmission miniatures. « Les signaux émis par l’antenne des cathéters sont détectés par les séquences d’impulsions du scanner dans lequel le patient est allongé, indiquant en temps réel leur position et leur orientation en trois dimensions », explique Kimble Jenkins, Directeur de SurgiVision. « Le cardiologue peut donc voir l’emplacement exact des cathéters ainsi que des images haute résolution de l’anatomie cardiaque du patient dans le même espace 3D, qui devient par conséquent l’espace chirurgical. »

Lumière sur les risques d’anévrisme

Les chercheurs de Siemens s’intéressent à la mécanique des fluides numérique (MFN), un outil industriel éprouvé, et à ses possibles applications dans le domaine médical, notamment concernant les anévrismes, des sortes de poches qui se forment sur les parois artérielles. Une rupture d’anévrisme dans le cerveau peut entraîner un décès ou un handicap. Un tiers seulement des patients en ayant subi une s’en remettent totalement. Les experts estiment que 1 à 5 % de la population présentent un anévrisme (cette proportion augmentant avec l’âge). Néanmoins, la rupture ne concerne qu’une minorité de cas. Selon le Dr Thomas Redel, spécialiste en systèmes d’angiographie chez Siemens Healthcare, « la question est de savoir comment le médecin peut évaluer le risque de rupture s’il découvre un anévrisme lors d’une angiographie ou IRM de routine ». La réponse pourrait avoir des conséquences économiques considérables puisque le traitement des anévrismes se chiffre à environ 1,8 milliard de dollars à l’échelle mondiale.

Les anévrismes, dont la taille et la forme varient, sont généralement localisés au niveau du cerveau, de l’abdomen ou de l’aorte. La sensibilité croissante de l’angiographie — letout dernier système pouvant identifier des structures de seulement 150 microns — favorise leur détection, mais il n’est pas possible de déterminer visuellement leur dangerosité. D’où l’utilité de la MFN. L’équipe Siemens de Princeton – Bogdan Georgescu, Viorel Mihalef et Puneet Sharma – est parvenue à modéliser les anévrismes en 3D à partir d’images haute résolution afin de les soumettre à un algorithme simulant le flux sanguin. « Les études préliminaires indiquent que la probabilité de rupture dépend de facteurs tels que les fluctuations de la pression et du flux sanguins dans la mesure où ils sont liés aux caractéristiques des parois des vaisseaux », explique Bogdan Georgescu. « C’est un progrès important vers l’éventuelle personnalisation du traitement », ajoute Thomas Redel.

Les chercheurs de Siemens simulent différentes combinaisons de paramètres pour essayer de comprendre ce qui déclenche – et ce qui empêche – la rupture d’un anévrisme. Ils testent dans cette optique les effets des stents de type « flow diverters ». Contrairement au traitement conventionnel de l’anévrisme par clippage de son collet, pouvant entraîner une perforation dangereuse, ces stents redirigent simplement une partie du sang vers d’autres vaisseaux. « Nous sommes convaincus que la MFN a un rôle important à jouer », confirme le Dr Jan Boese. « Avant l’intervention, le médecin pourrait ainsi exécuter des simulations pour optimiser la mise en place du stent. » En Allemagne et aux États- Unis, les équipes Siemens développent à cette fin une plateforme logicielle qui permettra aux praticiens de valider ces simulations par rapport aux mesures effectuées sur les patients.

Les chercheurs espèrent que l’identification des risques hémodynamiques potentiels via la MFN favorisera à terme la prédiction des crises cardiaques et l’optimisation des traitements, notamment en termes de sélection et de mise en place de prothèses valvulaires mitrales et aortiques, d’administration localisée de substances thérapeutiques ou encore de formation des futurs médecins.

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Auteur : Arthur F. Pease