Comment simulons-nous l'EVAR avant l'intervention ?
Qu'est-ce qu'un jumeau numérique aortique ?
À partir du scanner préopératoire du patient, le jumeau numérique aortique est créé pour reproduire fidèlement la forme et le comportement biomécanique de l'aorte réelle. Ce modèle 3D avancé permet de simuler avec précision la réaction de l'anatomie du patient aux forces mécaniques, offrant ainsi un équivalent virtuel fiable du vaisseau.
Pour garantir sa précision, PrediSurge a mené de nombreuses études expérimentales évaluant les propriétés mécaniques de l'aorte. Une étude représentative est décrite par Duprey et al. (2016, Acta Biomaterialia), qui a examiné le comportement à la rupture et à la déformation d'échantillons aortiques sous des charges multiaxiales. Ces expériences fournissent des données de référence essentielles pour modéliser la résistance des tissus et leurs réponses à l'étirement avant la rupture.
Comment simulons-nous l'implantation d'une EVAR ?
Étape 1 : Création du jumeau numérique de l'aorte
La première étape consiste à créer un jumeau numérique spécifique au patient de l'aorte. L'aorte est segmentée à partir d'un scanner préopératoire injecté, selon un processus similaire à celui de nombreux autres logiciels de dimensionnement.
Ce modèle aortique est ensuite maillé, un processus mathématique qui divise sa surface en milliers de petits éléments. Chaque élément se voit attribuer les propriétés biomécaniques de la paroi aortique.
Le modèle passe ainsi d'une image statique à une entité numérique capable d'interagir avec les dispositifs et de se déformer en fonction de leurs propriétés mécaniques.
Cette technologie, unique à Predisurge, constitue le jumeau numérique de l'aorte du patient.
Étape 2 : Réplique numérique de l'endoprothèse
La deuxième étape consiste à construire une réplique numérique de l'endoprothèse. Un modèle détaillé reproduisant la géométrie des stents et du tissu est construit et maillé.
La rigidité et le comportement mécanique connus de ces deux composants sont ensuite appliqués à cette réplique numérique de l'endoprothèse.
Étape 3 : Simulation de l'implantation de l'endoprothèse
Enfin, la troisième étape simule l'implantation de l'endoprothèse au sein du jumeau numérique aortique spécifique au patient. L'utilisateur de l'ERI (spécialiste clinique ou chirurgien vasculaire) sélectionne le type d'endoprothèse, le côté d'introduction et définit la zone d'ancrage proximale par rapport à une artère de référence (par exemple, 2 mm sous le bord inférieur de l'artère rénale droite).
L'endoprothèse numérique est virtuellement comprimée, introduite dans le modèle aortique selon ces paramètres, puis déployée. Elle interagit avec le jumeau numérique aortique jusqu'à atteindre un équilibre mécanique, un état qui correspond à ce qui est généralement observé sur les scanners post-opératoires.
Cette simulation d'EVAR peut être utilisée de la même manière qu'un scanner post-opératoire. Elle permet notamment une analyse détaillée de l'apposition de l'endoprothèse. C'est précisément ce que réalise automatiquement l'Endoleak Risk Index.
Comment la simulation prend-elle en compte la manière dont l'opérateur déploiera l'endoprothèse ?
La zone d'ancrage proximale de l'endoprothèse est en réalité une donnée définie par le spécialiste clinique ou le médecin sous forme de distance par rapport à une artère de référence, généralement le bord inférieur de l'artère rénale la plus basse. Si l'opérateur n'est pas certain de la zone d'ancrage atteignable, plusieurs scénarios de zones d'ancrage proximales peuvent être simulés.
Validation de la simulation d'EVAR
Pour valider la précision des simulations d'EVAR, des études rétrospectives ont été menées sur des patients ayant déjà subi une intervention d'EVAR. Pour chaque cas, le scanner pré-opératoire a été utilisé pour générer un jumeau numérique de l'aorte spécifique au patient. La procédure a ensuite été simulée virtuellement en utilisant la même référence d'endoprothèse Endurant et les mêmes zones d'ancrage que celles employées lors de l'intervention réelle.
Les simulations prédictives ont été évaluées par rapport aux scanners post-opératoires. Plus précisément, les anneaux de l'endoprothèse sur l'imagerie post-opératoire ont été extraits et comparés aux anneaux correspondants dans le jumeau numérique simulé.
Leur position et leurs diamètres ont été comparés afin d'évaluer la précision de la simulation, comme décrit par Perrin et al. (Journal of Biomechanics, 2015) et Derycke et al. (Computer Methods and Programs in Biomedicine, 2024), fournissant un cadre robuste pour évaluer la fidélité du modèle.
La comparaison a démontré une excellente concordance entre les résultats simulés et les résultats réels. La position et l'expansion des anneaux de l'endoprothèse dans les simulations correspondaient étroitement à celles observées sur les scanners post-opératoires des patients.
En moyenne, la différence de rayon de l'anneau du stent entre les dispositifs simulés et réels était inférieure à 1 mm, ce qui souligne la précision de la simulation.
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