Dois-je mettre le stent ou non ? C'est une question biomécanique.

Dès que vous verrez le titre, vous direz : Quoi ? N’est-ce pas le médecin qui a le dernier mot sur la pose ou non d’un stent ? Quel est son rapport avec la biomécanique ?

Chers lecteurs, ne soyez pas inquiets. Chers lecteurs, ne vous inquiétez pas ! Reste calme, reste calme ! Laisse-moi te le dire lentement.

Commençons par examiner à quoi sert le support.

1. À quoi sert le support ?

J'entends souvent certains jeunes chercheurs en recherche scientifique dire d'emblée dans leurs articles et rapports universitaires : « À mesure que le niveau de vie des gens s'améliore, l'incidence des maladies cardiovasculaires augmente de plus en plus. » Cela semble étrange ! Pourquoi de plus en plus de personnes tombent malades alors que le niveau de vie s’est amélioré ?

En fait, l’incidence élevée des maladies cardiovasculaires est due au fait que l’espérance de vie des gens s’allonge de plus en plus et que les maladies dégénératives telles que les maladies cardiovasculaires augmentent inévitablement. Les maladies dégénératives désignent généralement les maladies causées par la détérioration des fonctions corporelles à mesure que nous vieillissons. La chose la plus juste au monde est que tout le monde vieillisse et meure. Le vieillissement et le déclin physique sont donc une voie naturelle. Plus vous vieillissez, plus votre risque de développer une maladie cardiovasculaire est élevé.

Ainsi, pour reprendre les mots d’un « vétéran » de la recherche scientifique, la phrase précédente peut être formulée ainsi : « À mesure que l’espérance de vie des gens augmente, l’incidence des maladies cardiovasculaires augmente. »

Ceci est un petit prologue. Allons droit au but.

Les maladies cardiovasculaires sont reconnues comme la « première cause de mortalité » menaçant la vie et la santé humaines ! Parmi elles, la cardiopathie ischémique est la plus dangereuse (figure 1), et cette tendance s’intensifie et s’aggrave.

Figure 1 Classement des 10 principales causes de décès dans le monde

En médecine, la cardiopathie ischémique fait référence à une maladie cardiaque causée par l’athérosclérose coronaire qui rétrécit ou bloque la lumière des vaisseaux sanguins, ou par un spasme de l’artère coronaire qui entraîne une ischémie, une hypoxie ou une nécrose myocardique. « Coupez la tête et prenez la queue », la maladie cardiaque ischémique fait référence à la maladie cardiaque athéroscléreuse coronarienne, abrégée en CHD.

( 1 ) Qu’est-ce que la maladie coronarienne ?

La forme du cœur ressemble à un cône inversé, légèrement aplati à l'avant et à l'arrière, ou pour le dire plus clairement, le cœur ressemble à une pêche, à peu près de la même taille qu'un poing humain. Les artères situées à la surface du cœur et entourant presque le cœur sont les artères qui alimentent le cœur en sang et sont appelées artères coronaires. Si nous considérons le cœur comme un cerveau, cela correspond exactement au dicton « la tête du cœur ». L'artère coronaire est comme une couronne, fixée sur le « cœur », d'où son nom. L'artère coronaire provient de la racine de l'aorte et se divise en deux branches, l'artère coronaire gauche (qui se divise elle-même en artère circonflexe gauche et en artère descendante antérieure gauche) et l'artère coronaire droite, qui longent la surface du cœur (Figure 2).

Figure 2 Schéma de la structure anatomique de l'artère coronaire

Les artères coronaires sont les artères qui alimentent le cœur en sang et qui sont également les canaux d’acheminement des nutriments vers le myocarde. L'irrigation du myocarde, le « champ cardiaque », nécessite deux vaisseaux sanguins, les artères coronaires gauche et droite, pour transporter les nutriments en douceur. L’artère coronaire est un canal très important, mais c’est aussi un site à haut risque d’athérosclérose. Pour des raisons spécifiques, veuillez vous référer à mon article de compte public WeChat : « Trente ans à l'est, trente ans à l'ouest » et le système de circulation sanguine .

Une fois la maladie coronarienne survenue, les plaques athéroscléreuses bloqueront les vaisseaux sanguins, provoquant une sténose vasculaire. En conséquence, le myocarde perfusé par le réseau capillaire en aval de la sténose de l’artère coronaire ne recevra pas une perfusion sanguine suffisante, provoquant une ischémie myocardique, une hypoxie et une nécrose (c’est-à-dire un infarctus du myocarde, Figure 3). Le myocarde correspondant perd sa fonction de contraction et de relaxation, et le cœur bat naturellement faiblement, entraînant de graves conséquences telles qu'une insuffisance cardiaque et une mort subite !

Figure 3 Infarctus du myocarde causé par une maladie coronarienne

C’est comme l’irrigation goutte à goutte sur les terres agricoles. Si la vanne d’entrée d’eau est fermée, le débit d’eau diminuera, la zone d’irrigation en aval manquera d’eau et les semis se faneront et mourront (figure 4).

Figure 4 Schéma de principe de l'irrigation goutte à goutte dans les terres agricoles

Nous pouvons donc constater que les maladies coronariennes sont réellement mortelles ! Ce qui est encore plus effrayant, c’est que les maladies coronariennes surviennent souvent de manière silencieuse ; De nombreux patients ne ressentent aucun symptôme évident, mais une fois qu’un infarctus du myocarde survient, ils mourront avant même de pouvoir arriver à l’hôpital ! ——Je suis parti tranquillement, tout comme tu es venu tranquillement ; J'ai quitté ce monde en un clin d'œil, sans emporter un seul argent avec moi...

( 2 ) À quoi sert le support ?

Lorsque les vaisseaux sanguins se rétrécissent, c'est comme si la berge d'une rivière s'effondrait et que le barrage se brisait, bloquant la rivière.

La rivière est bloquée, que devons-nous faire ? Les structures en grille sont souvent utilisées en ingénierie pour construire une protection des berges des rivières, renforcer les berges des rivières et maintenir les rivières sans obstruction (figure 5).

Figure 5 : Protection des talus des berges après l'effondrement d'une rivière

Les méthodes utilisées en ingénierie peuvent-elles donc être appliquées au traitement de la sténose et du blocage vasculaire ?

La réponse est oui. Les stents vasculaires utilisent une technologie d’ingénierie pour remodeler les vaisseaux sanguins rétrécis.

Le stent vasculaire fait référence à la mise en place d'un stent interne dans le segment sténosé d'un vaisseau sanguin sur la base d'une dilatation par ballonnet luminal pour atteindre l'objectif de soutenir le segment sténosé et occlus du vaisseau, de réduire la rétraction élastique vasculaire et le remodelage, et de maintenir un flux sanguin régulier dans la lumière (Figure 6).

Figure 6 Processus de libération du stent

Le traitement interventionnel par stent vasculaire est une chirurgie mini-invasive. Elle ne nécessite pas « d’ouvrir le corps » comme les opérations chirurgicales traditionnelles. Au lieu de cela, un « trou d’aiguille » est réalisé dans l’artère superficielle de la peau, puis le stent est envoyé le long du vaisseau sanguin jusqu’au site de la maladie coronarienne. C'est pourquoi on parle d'intervention coronarienne percutanée (ICP). En termes simples, mettez un support .

Les vaisseaux sanguins du corps humain sont les canaux naturels menant au cœur, et la chirurgie interventionnelle est réalisée en remontant les vaisseaux sanguins jusqu'au cœur.

Les sites de ponction les plus courants sont l’artère radiale au niveau du poignet ou l’artère fémorale à l’intérieur de la cuisse (Figure 7). Ce site d’entrée de l’aiguille est la seule plaie superficielle de cette opération.

Figure 7 Ponction de l'artère fémorale

Après avoir sélectionné le site de ponction, insérez le fil-guide, le cathéter et la gaine le long de l’aiguille de ponction pour créer un canal dans le vaisseau sanguin. Le stent métallique est enroulé autour d’un ballon et comprimé pour lui donner une forme fine. Le long du canal, le médecin pousse le stent et le ballon jusqu'au vaisseau sanguin au niveau du site malade ; gonfle le ballon avec une pression d'environ 10 fois la pression atmosphérique pour dilater le stent métallique ; puis le ballon est dépressurisé et retiré, laissant le stent dans le vaisseau sanguin (Figure 8).

Figure 8 Intervention par stent

Une fois placé, ce type de stent conserve sa forme et soutient de manière permanente la zone étroite. Tout comme la protection de pente d’un canal de rivière, le stent vasculaire renforce le canal du vaisseau sanguin et élargit la lumière vasculaire pour fluidifier le flux sanguin, rétablissant ainsi la perfusion sanguine vers le myocarde en aval. Les vaisseaux sanguins rétrécis sont dilatés, tout comme la vanne d'entrée d'eau du système d'irrigation de la figure 4 est ouverte, de sorte que la zone d'irrigation en aval est entièrement irriguée.

En fait, le processus ci-dessus est souvent une course contre la montre. Le patient a subi un infarctus du myocarde et se trouve dans un état critique. Il est envoyé aux urgences. La clé pour sauver sa vie et sa santé est de savoir si le vaisseau sanguin bloqué peut être ouvert le plus rapidement possible. L’intervention par stent a sauvé d’innombrables vies du seuil de la mort .

Les avantages de l’intervention par stent coronaire sont un traumatisme moindre et une récupération rapide. Il convient aux patients atteints de maladie coronarienne avec des lésions relativement simples, ainsi qu'au traitement d'urgence des patients atteints d'infarctus aigu du myocarde. L’inconvénient de l’intervention par stent coronaire est le risque élevé de sténose récurrente, et l’effet du traitement est relativement limité pour les patients atteints d’une maladie coronarienne grave et complexe.

Dans tous les cas, l’intervention par stent coronaire a été largement acceptée par les médecins et les patients du monde entier en raison de ses avantages évidents . Le patient avec le plus grand nombre de stents placés dans son corps est un Américain, qui a un total de 67 stents placés. Il est connu comme « l’homme de fer » dans le domaine de la thérapie interventionnelle par stent.

Étant donné que le traitement interventionnel par stent présente des avantages évidents et est très populaire, pourquoi y a-t-il toujours des voix interrogatives dans divers médias et des rumeurs ? Dois-je mettre le stent ou non ?

2. Dois-je mettre le support ou non ? C'est une question biomécanique.

Nous n’analyserons pas ici les facteurs subjectifs tels que les réactions psychologiques et cognitives des médecins et des patients face à cette question. Nous analyserons seulement les enjeux essentiels qui se cachent derrière, d’un point de vue scientifique.

Les vaisseaux sanguins sont rétrécis. Faut-il poser un stent ?

Cette question a un consensus d’experts et une réponse standard.

L'angiographie coronaire et l'échographie intravasculaire (IVUS) ont toujours été considérées comme la « référence » pour le diagnostic des maladies coronariennes, mais ces deux méthodes ne peuvent effectuer qu'une évaluation par imagerie du degré de sténose, et on ne sait pas si la sténose affecte le flux sanguin distal (évaluation fonctionnelle). En d'autres termes, l'imagerie médicale est utilisée pour évaluer la gravité de la sténose vasculaire, c'est-à-dire que le taux de sténose vasculaire est utilisé pour évaluer la sténose de l'artère coronaire, qui est une méthode d'évaluation morphologique . La mesure dans laquelle la sténose affecte la perfusion sanguine du myocarde en aval et la gravité de l'ischémie myocardique sont évaluées par des méthodes d'évaluation fonctionnelle .

À l’aide des données d’angiographie, le degré de sténose vasculaire peut être observé. Les lésions présentant une sténose de 50 % du diamètre sont généralement considérées comme nécessitant une revascularisation, c'est-à-dire la mise en place d'un stent. Cependant, un grand nombre d’études ont montré que lorsque le taux de sténose angiographique est compris entre 50 % et 70 %, 1/3 des patients ischémiques seront ignorés et ne recevront pas de stents, retardant ainsi le traitement et provoquant des événements indésirables. Lorsque le taux de sténose angiographique est supérieur à 70 %, 1/5 des patients sans ischémie se verront administrer des stents sur la seule base des résultats du diagnostic angiographique, ce qui entraîne un surtraitement et un gaspillage de ressources médicales. Cela montre que se fier uniquement aux indicateurs morphologiques peut conduire à de nombreux diagnostics erronés .

Pourquoi est-ce comme ça ? Ceci est principalement lié aux facteurs influençant l’ischémie myocardique. L'ischémie du myocarde n'est pas seulement liée au degré de sténose vasculaire, mais également à de nombreux facteurs tels que le remodelage myocardique, la zone de perfusion, les branches multiples/lésions multiples et le débit sanguin myocardique. Par exemple, s'il existe une lésion avec un taux de sténose important mais que le myocarde en aval n'est pas ischémique, cela peut être dû à l'existence d'une circulation collatérale, qui compense la faible perfusion de la lésion sténosée (c'est-à-dire que d'autres vaisseaux sanguins à côté de la lésion sténosée fournissent une perfusion sanguine au myocarde en aval de la sténose) ; si le myocarde en aval d'une lésion avec une petite sténose est ischémique, cela peut être causé par des troubles de la microcirculation du tissu myocardique. Il n’est donc pas possible de déterminer s’il faut placer un stent en se basant uniquement sur les indicateurs morphologiques du taux de sténose .

De toute évidence, d’un simple point de vue intuitif, la méthode d’évaluation fonctionnelle devrait être plus objective .

La fraction de réserve de débit sanguin de l'artère coronaire (FFR) est devenue un indicateur reconnu pour l'évaluation fonctionnelle de la sténose de l'artère coronaire et constitue actuellement le « gold standard » pour évaluer l'ischémie myocardique.

( 1 ) Qu'est-ce que la FFR ?

La FFR fait référence au rapport entre le débit sanguin maximal Qsmax qui peut être obtenu dans la zone myocardique irriguée par l'artère coronaire lorsqu'il existe une lésion de sténose dans l'artère coronaire et le débit sanguin maximal QNmax qui peut être obtenu dans la même zone dans des circonstances normales sans sténose : FFR=Qsmax/QNmax.

Cette définition est rigoureuse en théorie, mais pas réalisable en pratique. Il est impossible qu'une section de l'artère coronaire d'une personne soit à la fois malade et sténosée et normale et non sténosée, de sorte que les débits Qsmax et QNmax ne peuvent pas être mesurés en même temps.

En pratique clinique, la méthode de mesure et de calcul de la FFR réellement utilisée est le rapport de la pression Pd en aval de la sténose de l'artère coronaire à la pression Pa en amont de la sténose : FFR=Pd/Pa. Cela permet d’utiliser facilement un fil-guide de pression pour mesurer ces deux pressions en amont et en aval de la lésion sténotique (Figure 9). La valeur FFR obtenue de cette manière est approximativement égale à la valeur FFR définie ci-dessus (le processus de dérivation spécifique fait référence à la loi d'Ohm dans la connaissance des circuits, qui ne sera pas expliquée en détail ici). En même temps, cette technologie est simple à utiliser et présente une grande répétabilité. Il est donc fiable, objectif et précis.

Figure 9 Guide de pression mesurant la pression en amont et en aval de la sténose

Pour les artères coronaires sans sténose, la valeur théorique de la FFR est de 1. Pour les artères coronaires présentant des lésions sténotiques, toutes les lésions avec une FFR < 0,75 peuvent induire une ischémie myocardique ; tandis que pour les lésions avec FFR > 0,80, plus de 90 % n'induiront pas d'ischémie myocardique. L’intervention par stent pour les lésions avec FFR < 0,75 peut améliorer considérablement le pronostic à long terme du patient ; Cependant, les lésions avec FFR ≥ 0,75 ne peuvent pas bénéficier d'une intervention par stent. En général, FFR = 0,75~0,8 est sélectionné comme valeur critique. Si la FFR est supérieure à la valeur critique (> 0,8), cela indique que la sténose n'a pas de signification pratique et constitue une indication de traitement médicamenteux, et qu'il n'est pas nécessaire de poser un stent. Si la FFR est inférieure à la valeur critique (< 0,75), cela indique que la lésion doit être traitée et qu'une revascularisation et une pose de stent sont appropriées. FFR = 0,75~0,8 est une zone grise, et le médecin peut décider d'effectuer une revascularisation en fonction de l'état clinique du patient et de l'importance de l'apport sanguin vasculaire. Il s'agit du consensus des experts et de la « référence » de la FFR, un indicateur fonctionnel d'évaluation de l'« ischémie myocardique » .

Si l’on dit que la question de savoir s’il faut placer un stent est une question biomécanique parce que la FFR est calculée à partir du rapport de deux pressions, ce serait trop simple !

( 2 ) Le stent doit-il être placé ou non ? Pourquoi est-ce un problème biomécanique ?

Sur la base de la méthode de calcul du FFR, nous analysons plus en détail la signification physique du FFR. Comme le montre la FIG. 10 , selon la loi d'Ohm dans la connaissance des circuits, le calcul de FFR peut être exprimé comme Rm/(Rm+Rs). Dans cette formule, Rm représente la résistance microcirculatoire du myocarde perfusé en aval de la sténose ; Rs représente la résistance au flux sanguin dans la partie sténosée ; alors Rm+Rs représente la résistance totale.

Figure 10 Le processus de déduction de la signification physique de la FFR

FFR=Rm/(Rm+Rs) permet de calculer la proportion de résistance de la microcirculation par rapport à la résistance totale ; en substance physique, il s'agit de comparer la taille relative de la résistance à l'écoulement étroit et de la résistance à la microcirculation . Ces deux résistances, d’un point de vue macroscopique, sont liées à la rhéologie et à l’hémodynamique du sang ; d'un point de vue microscopique, ils sont liés à la convection, à la diffusion, à la pression osmotique et à la biomécanique moléculaire cellulaire . Si nous revenons à la source, nous découvrirons qu'elle est en fin de compte liée aux « deux questions fondamentales de la biomécanique » : les relations constitutives et les relations contrainte-croissance. Je m'arrêterai ici. Les étudiants intéressés peuvent se référer à l'article de mon compte public WeChat « Deux problèmes fondamentaux en biomécanique ». On peut voir à partir de cela que la FFR est en effet un problème biomécanique.

Si FFR<0,75, cela signifie que la résistance au flux sanguin Rs dans la partie sténotique contribue davantage à l'ischémie myocardique en aval. À ce stade, il y aura une grande différence quant à savoir s'il faut placer un stent pour traiter la sténose, donc le consensus des experts est de « placer un stent » ; car après la mise en place du stent, la résistance au flux sanguin Rs sera considérablement réduite, et ainsi la FFR pourra être considérablement améliorée, ce qui signifie que l'état de l'ischémie myocardique sera considérablement amélioré.

Lorsque FFR = 0,8, la résistance de la microcirculation représente 80 % de la résistance totale, la résistance de la sténose représente 20 % de la résistance totale et Rs = 0,25 Rm. Dans ce cas, la résistance totale Rs+Rm=1,25Rm. Si le diamètre de la sténose augmente d'une fois après la mise en place du stent, alors selon la loi de Poisueille, la résistance à l'écoulement est inversement proportionnelle à la quatrième puissance du diamètre du tube. À ce stade, la résistance à la sténose est Rs = 0,25 Rm/16 = 0,015625 Rm. Dans ce cas, la résistance totale Rs+Rm=1,015625Rm, et le taux de changement avant et après la mise en place du stent est de 18,75 %.

Lorsque FFR = 0,6, la résistance de la microcirculation représente 60 % de la résistance totale, la résistance de la sténose représente 40 % de la résistance totale et Rs = 0,67 Rm. Dans ce cas, la résistance totale Rs+Rm=1,67Rm. Si le diamètre de la sténose augmente de 1 fois après la mise en place du stent, la résistance de la sténose sera Rs = 0,67 Rm/16 = 0,041875 Rm. Dans ce cas, la résistance totale Rs+Rm=1,041875Rm, et le taux de changement avant et après la mise en place du stent est de 37,61 %. C'est environ deux fois plus que dans le cas d'un FFR = 0,8, et l'effet d'amélioration est significatif.

Si FFR>0,8, cela signifie que la résistance au flux sanguin Rs dans la partie sténotique ne contribue pas beaucoup à l'ischémie myocardique en aval. À l’heure actuelle, la question de savoir s’il faut ou non placer un stent pour traiter la sténose ne fait pas beaucoup de différence, le consensus des experts est donc de « ne pas placer de stent » ; car après la mise en place du stent, même si la résistance au flux sanguin Rs est considérablement réduite, cela n'entraînera pas d'augmentation significative de la FFR.

Le raisonnement est expliqué en comparant la taille relative de la résistance au flux sténotique et de la résistance à la microcirculation. Si l’ischémie myocardique est causée par une résistance sténotique au flux, cela signifie que la résistance sténotique au flux a un impact plus important sur l’ischémie myocardique ; à ce stade, la pose d'un stent est nécessaire pour traiter la sténose. Si l'ischémie myocardique n'est pas causée par une résistance au flux sténotique mais par une résistance à la microcirculation, alors la mise en place d'un stent n'a pas d'importance, et la mise en place d'un stent ne peut pas résoudre le problème de la résistance à la microcirculation. En d’autres termes, la « clé » pour déverrouiller la « serrure » de l’ischémie myocardique devrait être la microcirculation plutôt que la sténose. Sinon, ce serait mettre la charrue avant les bœufs, essayer d’attraper du poisson en grimpant à un arbre, traiter les symptômes mais pas la cause profonde, et endurer les difficultés sans aucun remerciement !

Cela sera plus facile à comprendre si nous utilisons le système d’irrigation goutte à goutte de la figure 4 comme exemple. Si le système d'irrigation goutte à goutte tombe en panne parce que la vanne n'est pas ouverte, l'ouverture de la vanne résoudra évidemment le problème ; s'il y a un problème avec le système de microcirculation en aval de la vanne, l'ouverture de la vanne n'aidera pas. C'est le critère qui détermine si la vanne doit être ouverte davantage (ou s'il faut placer un support).

Après avoir répété cela à maintes reprises, vous devriez comprendre pourquoi on dit : « Mettre un stent ou non ? C'est un problème biomécanique. » Ceci est directement lié à l’origine de la résistance à l’origine de l’ischémie myocardique.

La question se pose donc immédiatement : pourquoi de nombreuses interventions chirurgicales par stent ne mesurent-elles pas la FFR ou n’effectuent-elles pas d’évaluation fonctionnelle, mais utilisent-elles toujours une évaluation morphologique angiographique traditionnelle ?

Les données montrent que le taux d’utilisation des patients FFR dans le monde est d’environ 6 à 8 %. Dans les pays développés, la FFR a été largement utilisée. Le taux d’application au Royaume-Uni est de 18 %, et aux États-Unis, il atteint 30,8 %. À l’heure actuelle, le taux d’application du FFR en Chine est inférieur à 1 %. Le taux d’application du FFR n’est pas élevé en Chine. D’une part, cela est dû à une éducation insuffisante au marché et à une grande difficulté d’exploitation ; En revanche, le fil guide de pression FFR est monopolisé par deux géants étrangers et est très coûteux. Le prix terminal dans les hôpitaux est d’environ 10 000 à 20 000 yuans, ce qui est trop cher ! Bien sûr, il existe de nombreuses autres raisons complexes, notamment les souhaits subjectifs des médecins et des patients, le temps de secours d'urgence pour les patients atteints d'un infarctus aigu du myocarde critique, etc.

3. Résumé

La question de savoir s’il faut ou non poser un stent est une question biomécanique. D'un point de vue théorique, la mise en place d'un stent nécessite d'évaluer la taille relative de la résistance au flux sténotique et de la résistance microcirculatoire. D’un point de vue médical clinique, la question de savoir s’il faut placer un stent nécessite de prédire l’effet thérapeutique après la pose du stent. Les connaissances de base en biomécanique et leur application pratique en médecine clinique se complètent. Notre objectif commun est de fournir un traitement précis au bénéfice de l’humanité.

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Dois-je mettre le stent ou non ? C'est une question biomécanique.