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Une équipe d’ingénieurs et de médecins a mis au point un cathéter orientable qui, pour la première fois, permettra aux neurochirurgiens de diriger l’appareil dans la direction de leur choix tout en naviguant dans les artères et les vaisseaux sanguins du cerveau. Ce cathéter orientable a été testé avec succès sur des porcs au Center for the Future of Surgery de l’UC San Diego.

Un cathéter orientable

Aux États-Unis, environ une personne sur 50 est atteinte d’un anévrisme intracrânien non rompu – une lésion à paroi mince, ressemblant à une cloque, située sur une artère cérébrale et susceptible de se rompre. Ce type de lésion touche plus de 160 millions de personnes dans le monde, dont la moitié a moins de 50 ans. Plus de la moitié des patients qui subissent une rupture d’anévrisme en meurent. La moitié des survivants souffrent de handicaps à long terme. Des études montrent qu’un quart des cas ne peuvent être opérés en raison de la difficulté d’atteindre les anévrismes.

« En tant que neurochirurgien, l’un des défis que nous devons relever consiste à diriger les cathéters vers les recoins délicats et profonds du cerveau », a déclaré le Dr Alexander Khalessi, président du département de chirurgie neurologique de l’UC San Diego Health. « Les résultats d’aujourd’hui démontrent la preuve de concept d’un cathéter souple et facilement dirigeable qui améliorera considérablement notre capacité à traiter les anévrismes cérébraux et de nombreuses autres conditions neurologiques, et je suis impatient de faire progresser cette innovation vers les soins aux patients. »

Les cathéters actuels ne sont pas efficaces

L’état actuel des connaissances en matière de chirurgie des anévrismes implique que les neurochirurgiens insèrent des fils de guidage dans une artère près de l’aine pour faire passer des cathéters dans l’aorte et jusqu’au cerveau. Les chirurgiens utilisent des fils-guides à pointe incurvée pour naviguer dans les artères et les jonctions du cerveau. Mais ces fils-guides doivent être retirés avant que l’extrémité du cathéter puisse être utilisée pour le traitement.

« Une fois ce fil-guide retiré, le cathéter reprend sa forme d’origine, souvent droite, ce qui entraîne une perte d’accès à la pathologie », a déclaré le Dr Jessica Wen, qui a joué un rôle déterminant en servant de pont entre les cliniciens et les ingénieurs et a coordonné ces travaux. En conséquence, il est extrêmement difficile de le placer et de le maintenir dans la bonne position pour libérer les bobines de platine qui bloquent le flux sanguin vers l’anévrisme et empêchent une hémorragie cérébrale.

Les cathéters orientables ne sont pas disponibles pour la neurochirurgie en raison de la petite taille des vaisseaux sanguins du cerveau. Plus précisément, ces dispositifs doivent avoir un diamètre inférieur à un millimètre (soit le diamètre de quelques cheveux humains) et mesurer environ 160 cm de long.

Les méthodes de fabrication actuelles ont du mal à atteindre cette échelle. Cela s’explique en partie par le fait que la gravité, l’électrostatique et la force de van der Waals sont toutes similaires à cette taille. Ainsi, lorsque vous saisissez un objet avec des pinces, vous ne pouvez plus le lâcher. Si vous l’enlevez des pinces, il risque de sauter en l’air sous l’effet des forces opposées et de disparaître, pour ne plus jamais être retrouvé.

« Malheureusement, bon nombre des vaisseaux sanguins les plus importants que nous devons traiter sont parmi les plus tortueux et les plus fragiles du corps », a déclaré James Friend, professeur auteur correspondant d’un article.

Un microcathéter robotique bioinspiré

Pour résoudre ce problème, les chercheurs se sont inspirés à la fois de la nature et de la robotique douce. « Nous nous sommes inspirés des flagelles et des pattes d’insectes, ainsi que de l’accouplement des coléoptères, où l’hydraulique à micro-échelle et la déformation à grande échelle sont impliquées », a déclaré Gopesh Tilvawala, qui a récemment obtenu un doctorat dans le groupe de recherche de Friend et qui est le premier auteur d’un article. « Cela nous a conduit à développer un microcathéter robotique souple à commande hydraulique. »

Selon les médecins, ces travaux sont sur le point de faire une différence significative dans la façon dont la chirurgie des anévrismes est menée. « Cette technologie est idéale dans les situations où je dois faire un virage à 180 degrés à partir de la position du cathéter dans l’artère mère, et où il est essentiel de maintenir la position et de réduire la possibilité qu’il soit expulsé », a déclaré le Dr David Santiago-Dieppa, neurochirurgien à l’UC San Diego Health. « Cette avancée pourrait à terme nous permettre de traiter des anévrismes, d’autres pathologies cérébrales et même des accidents vasculaires cérébraux, ce que nous n’avons pas pu faire par le passé. »

Tester ce dispositif sur l’homme

« Ce type de précision peut être réalisé avec des outils orientables et le déploiement réussi de ces outils devrait nous faire progresser en permettant un meilleur accès, une réduction du temps de procédure, une diminution de l’exposition aux radiations et d’autres avantages », a déclaré le Dr Alexander Norbash, président du département de radiologie de l’UC San Diego Health. Les prochaines étapes comprennent un nombre statistiquement significatif d’essais sur des animaux et le premier essai sur l’homme.

L’équipe nous explique comment fonctionne ce dispositif dans la vidéo ci-dessous.

Cette recherche a été publiée dans Science Robotics.

Source : University of California – San Diego
Crédit photo : StockPhotoSecrets