Les répliques virtuelles du cœur de chaque patient ont permis aux médecins d'affiner et de personnaliser une procédure médicale vitale en cas de troubles du rythme dangereux.
À l'instar des simulateurs de vol pour les médecins, ces « jumeaux numériques » permettent aux médecins de prévisualiser différentes options d'intervention sur des modèles informatiques de l'anatomie d'un patient avant même d'entrer dans la salle de traitement. Et les premiers résultats suggèrent que cette approche pourrait conduire à de meilleurs résultats que les pratiques standard actuelles, rapportent les chercheurs le 1er avril dans le Journal de médecine de la Nouvelle-Angleterre.
Les modèles cardiaques ne sont peut-être que l’avant-garde. Des répliques virtuelles similaires pourraient bientôt aider à orienter les décisions de planification et de traitement dans de nombreux domaines de la médecine, des thérapies microbiologiques à la chirurgie orthopédique.
« Nous sommes arrivés à l'âge où nous pouvons commencer à utiliser des jumeaux numériques pour imiter la physiologie réelle du corps », déclare Jonathan Chrispin, électrophysiologiste cardiaque à la faculté de médecine de l'université Johns Hopkins. « Cette capacité pourrait aider à faire avancer la recherche ainsi qu’à améliorer les résultats cliniques. »
Les médecins traitent généralement les battements cardiaques dangereusement rapides en enfilant des cathéters fournissant de l’énergie dans les vaisseaux sanguins de l’aine et dans le cœur. Une fois sur place, ils recherchent la source de l’activité électrique défectueuse et ablatent ou détruisent le tissu responsable. Cela laisse de minuscules cicatrices qui empêchent le signal errant de se propager.
Cette procédure mini-invasive rétablit un rythme cardiaque stable chez environ les deux tiers des patients.
Chrispin a vu une opportunité d'améliorer ces chances. En collaboration avec Natalia Trayanova, ingénieure biomédicale à Johns Hopkins, et ses collègues, il a contribué à la création de sosies numériques du cœur capables d'identifier à l'avance des cibles probables.
Le processus commence par des IRM haute résolution qui capturent la structure du cœur et mettent en évidence les zones de tissus endommagés laissées par une blessure antérieure. Le logiciel convertit ces images en une reconstruction numérique tridimensionnelle du muscle cardiaque, attribuant différentes propriétés électriques aux régions saines et détériorées.
Les simulations informatiques modélisent ensuite la manière dont les signaux électriques traversent le cœur, où ils peuvent ralentir, se diviser ou se retourner sur eux-mêmes de manière à déclencher des rythmes dangereux. Les chercheurs peuvent ensuite tester les ablations virtuelles sur le modèle pour identifier le moyen le plus efficace de désactiver ces signaux défectueux avant d'effectuer la procédure réelle.
«C'est un outil très puissant pour la planification pré-procédurale», explique Trayanova. En effet, dit-elle, « on traite le jumeau numérique avant de traiter le patient ».
L'équipe a exécuté la stratégie chez 10 personnes souffrant de tachycardie ventriculaire, un trouble du rythme potentiellement mortel qui prend naissance dans les cavités inférieures du cœur. Bien que relativement rare, cette maladie contribue chaque année à des dizaines de milliers de morts cardiaques subites aux États-Unis.
Avec le modèle de cœur virtuel pour les guider, Chrispin et ses collègues ont montré qu'ils pouvaient rapidement diriger leurs cathéters vers les zones à problèmes, réduisant ainsi la procédure d'environ trois heures à environ 30 minutes et réduisant les risques associés à une sédation prolongée.
À la fin de la procédure, le rythme anormal ne pouvait plus être déclenché – une manière classique d’évaluer si les circuits électriques défectueux ont été correctement arrêtés.
Deux participants à l'essai ont connu de brèves récidives de rythmes anormaux quelques semaines après leur intervention. Mais dans les deux cas, les défibrillateurs implantés ont délivré des impulsions électriques correctives qui ont rétabli un rythme cardiaque normal. Et après des mois, voire des années de suivi supplémentaire, les 10 participants sont restés exempts de rythmes dangereux et soutenus, la plupart n'ayant plus besoin d'un traitement médicamenteux antiarythmique.
L'approche « est très innovante », déclare Babak Nazer, électrophysiologiste cardiaque à l'Université de Washington à Seattle qui n'a pas participé à l'étude. « Ce sont des simulations cardiaques de pointe. »
Une évaluation plus approfondie dans le cadre d'essais multicentriques à grande échelle sera nécessaire pour déterminer si la technologie conduit systématiquement à des améliorations significatives dans les soins aux patients, explique Nazer. « Cela me dira si cela change la donne ou s'il s'agit d'un widget physiologiquement élégant. »