Simulations numériques personnalisées des procédures endovasculaires dans les pathologies aortiques complexes
Objectif
La réparation endovasculaire est devenue le traitement de première intention pour de nombreuses pathologies aortiques complexes, notamment les anévrismes abdominaux, thoraciques et thoraco-abdominaux, ainsi que les dissections aortiques.
Cependant, son succès clinique dépend fortement du choix de l'endoprothèse adaptée à chaque patient et de l'expérience de l'opérateur. Les outils de planification actuels — principalement basés sur la reconstruction par scanner — ne permettent pas de prédire le comportement réel d'un dispositif au sein d'une anatomie spécifique.
L'objectif de cette revue est de présenter les principes fondamentaux de la simulation numérique et d'évaluer la littérature actuelle sur son utilisation dans la prise en charge endovasculaire des maladies aortiques complexes, en montrant comment la modélisation informatique personnalisée pourrait transformer la manière dont ces interventions sont planifiées et réalisées.
Méthodes
Nous avons mené une revue narrative de la simulation numérique personnalisée appliquée aux procédures endovasculaires.
Elle est structurée autour des trois étapes de tout flux de travail de simulation : le prétraitement (segmentation des images scanner ou IRM en un modèle 3D spécifique au patient et attribution des propriétés des matériaux et des conditions aux limites), la résolution, et le post-traitement des résultats en informations cliniquement exploitables.
Nous avons passé en revue les preuves publiées, organisées par pathologie aortique : EVAR pour les anévrismes abdominaux, TEVAR pour les anévrismes thoraciques, dispositifs fenêtrés et branchés (FEVAR) pour les anévrismes juxta-rénaux et thoraco-abdominaux, et dissections aortiques.
Nous avons également examiné les principales approches de modélisation : analyse structurelle par éléments finis, mécanique des fluides numérique, interaction fluide-structure, ainsi que les méthodes émergentes d'apprentissage automatique et de jumeaux numériques.
Résultats
L'analyse par éléments finis est utilisée dans la grande majorité des études pour prédire le déploiement des endoprothèses, en utilisant des techniques de cathéter virtuel, de coque virtuelle ou de mise en place directe. La mécanique des fluides numérique est appliquée pour étudier le flux sanguin et la contrainte de cisaillement pariétale, en particulier dans les dissections.
Des applications cliniques validées émergent : une étude par éléments finis portant sur 51 patients traités par FEVAR a permis de prédire la position des artères cibles avec 95 % des mesures situées à moins de 3 mm et 15° de la référence.
Une étude prospective multicentrique portant sur 50 patients a confirmé une précision satisfaisante et une réduction du temps de pose du dispositif — des résultats désormais utilisés par les fabricants dans la conception des dispositifs.
Les limites actuelles incluent les approximations des propriétés des tissus, les longs temps de calcul et le manque de validation prospective à grande échelle.
Conclusion
La simulation numérique répond déjà à bon nombre des défis majeurs de la prise en charge endovasculaire des maladies aortiques complexes, et pour plusieurs d'entre eux, les modèles sont sur le point d'aider les cliniciens à choisir la solution la plus adaptée à chaque patient.
Bien que la technologie en soit encore à ses débuts pour les dispositifs les plus complexes et nécessite une validation plus large avant une utilisation en routine, cette revue montre que la simulation personnalisée est sur le point de révolutionner la planification et la réalisation des interventions endovasculaires.