Nous allons préciser dans ce chapitre :

-    La description de la fonction « pulsatile » du cœur CARMAT pour comprendre comment le cœur CARMAT « bat »
-    L’alimentation en énergie du cœur et dispositifs associés.
 

La prothèse développée par CARMAT a la singularité de reproduire une éjection du sang « pulsatile », reproduisant ainsi les contractions cardiaques naturelles. Un point qui a son importance, car, comme le rappellent les auteurs : « De nombreux problèmes sont dus aux flux sanguins non pulsatiles, que produisent divers systèmes de pompes ». Des incidents qui peuvent aller de l’hémolyse (destruction des globules rouges) à des saignements gastro-intestinaux.

Le rythme cardiaque est imité grâce aux membranes ventriculaires à double face :

- Une face en contact avec le sang, élaborée à partir de péricarde bovin

- La seconde face en contact avec le fluide d’actionnement et les pompes en polyuréthane.

Membranes ventriculaires à double face

2 motopompes miniatures déplacent alternativement un fluide contenu dans un sac externe souple contenant le liquide d’actionnement. Ce sac « bat » imitant le rythme cardiaque (1) et (2) au sens où le liquide d’actionnement déplace une biomembrane en simulant le mouvement de la paroi ventriculaire du cœur humain pendant la contraction. Cela provoque l’admission puis l’éjection du sang.

Motopompes et fluide d'actionnement

Les 2 pompes s'actionnent alternativement dans un sens puis dans l'autre (3) et (4). Lorsque le compartiment contenant le fluide se vide par action des pompes alors la membrane est aspirée produisant à son tour une aspiration du sang dans le ventricule, par variation de la pression (mécanisme d'admission). Lorsqu’il se remplit, la membrane pulse le sang dans les artères par le phénomène inverse (mécanisme d'expulsion).

Actionnement alternatif des 2 pompes dans un sens puis dans l'autre

Par exemple dans le schéma (3), les pompes aspirent la membrane du ventricule (côté bleu). Cela provoque une entrée de sang dans le même ventricule (côté bleu) au dessus de le membrane aspirée. Simultanément, du côté rouge le liquide qui arrive repousse la membrane du ventricule (côté rouge) qui pulse à son tour le sang hors du ventricule.

Des valves biologiques de remplissage et d’éjection garantissent la progression du sang en sens unique (5) et (6).

CARMAT a doté son cœur d’un système spécifique pour apporter une autonomie et une qualité de vie au patient :

- 2 batteries externes rechargeables au lithium-ion portées dans un sac. Des fils sous cutanés apportent alors cette énergie au cœur.
- Un boîtier de surveillance.

ALIMENTATION DU CŒUR

Les batteries et le système de contrôle sont reliés au cœur par des fils électriques externes, grâce à une micro perforation située derrière l’oreille gauche (3). Une partie de réseau électrique est donc sous-cutanée (4) entre l’oreille gauche et le cœur du patient. Ce fil fournit l’électricité nécessaire au fonctionnement de la prothèse et véhicule également les informations entre l’électronique embarquée du cœur et le boitier externe.
Le dispositif interne (le cœur lui-même) comprend des capteurs qui enregistrent en temps réel, la pression artérielle et la position (au repos et à l’effort) du porteur. Toutes ces données sont transmises à un microprocesseur qui les traite en permanence.

ALIMENTATION DU BOITIER DE SURVEILLANCE (2)

Les batteries alimentent également le boîtier de surveillance porté par le patient au niveau de sa taille. Il est constitué d’un système de contrôle autonome et d’un dispositif d’assistance. Ce boîtier centralise les paramètres issus des capteurs et du calculateur du cœur et envoie les données et paramètres physiologiques à l’hôpital pour un suivi et un diagnostic du patient à distance (5).