În ultimii ani, tehnologia 3D printing a început să pătrundă și în medicină. Unul dintre domeniile în care această tehnologie este folosită cu succes este cardiologia. Șefa clinicii de Cardiologie din cadrul Spitalului Clinic Județean de Urgență, Theodora Benedek a realizat o prezentare despre modul în care este aplicată tehnologia 3D printing în cardiologie.
Publicațiile referitoare la tehnologia 3D printing au cunoscut o creștere semnificativă în ultimii ani. Referitor la sistemul cardiac sunt destul de puține, dar totuși se observă trendul crescător, mai ales în ultimii ani. Este un domeniu care acum începe să capteze imaginația cercetătorilor.
Pentru a utiliza tehnologia 3D printing avem nevoie de printere care pot să printeze în trei dimensiuni. Primul printer Darwin a fost destul de rudimentar. Acum există printere moderne, care în funcție de cost pot să printeze cu o viteză mai mare sau mai mică, cu materiale mai sofisticate sau mai puțin sofisticate, modele ale diferitelor structuri. Tehnologia 3D printing se folosește în prezent pentru a printa o serie de obiecte, jucării, reprezentări. În medicină este era în care începe utilizarea acestor tehnologii în aplicațiile medicale. Tehnologia 3D printing a fost propusă pentru a obține componente prostetice la un cost mai mic, pentru a printa cartilajul auricular, diferite componente ale scheletului sau pentru a printa pielea artificială la nivelul leziunilor provocate de arsuri
Pașii principali pentru a folosi tehnica 3D în cardiologie
În cardiologie, tehnologiile de 3D printing se pot referi la printarea unui model 3D a structurii cardiace, bazat pe o imagine, pe o achiziție imagistică. În acest caz este vorba de computer-tomografia cardiacă.
Evident primul pas este achiziția imaginii. Efectuăm o scanare CT a cordului, după care există procesul de segmentare a imaginii. Este un proces foarte complex pentru care avem nevoie de colaborarea cu specialiștii în acest domeniu, specialiștii din facultățile tehnologice. Se obține un set de date 3D care este convertit într-un model 3D virtual. Ulterior se obține generarea acestor modele 3D care se printează cu aceste imprimante. Printarea 3D este unul dintre cele mai recente progrese în domeniul imagisticii cardiace și reprezintă practic o printare 3D a imaginilor 3D achiziționate prin tehnici imagistice. În cardiologie, prin tehnici de computer-tomografie.
Printarea 3D în cardiologie este un proces extrem de complex, care necesită post procesarea imaginilor obținute de către specialiști și consumă o porțiune semnificativă de timp. Odată cu experiența se poate face mai repede.
Există diferite tehnologii și materiale pentru printare. În funcție de costul pe care ni-l permitem putem alege printere care printează color sau alb negru.
Aplicațiile clinice ale printării 3D în cardiologie.
În primul rând, pentru înțelegerea unor anatomii complexe, mai ales în cazul celor cu malformații cardiace congenitale în care avem nevoie de o înțelegere foarte exactă a relațiilor anatomice dintre diverse structuri cardiace.
Un exemplu este un cord printat la un pacient cu ventricol drept cu dublă ieșire. Un alt exemplu este un pacient cu transpoziția vaselor mari. Este o malformație extrem de complexă în care vasele mari care pornesc din inimă sunt din origini diferite față de cele normale. S-a obținut modelul 3D a cordului printat și s-au simulat două proceduri chirurgicale diferite pentru a vedea care ar duce la un rezultat mai bun care să fie aplicat la acest bolnav. Dacă chirurgul are acest cord în mână înaintea operației chirurgicale poate planifica cu mai mare exactitate tehnica chirurgicală pentru că are informația anatomică în palmă. Un alt exemplu de printare 3D este un caz de tetralogie Fallot. Diferitele componente ale cordului și circulației sunt printate 3D cu diferite culori pentru a înțelege mai bine relația dintre ele.
Cea de-a doua posibilă aplicare a tehnologiilor 3D printing în cardiologie se referă la planificarea procedurală în cazul intervențiilor complexe. De exemplu, un model printat 3D a urechiușii stângi care demonstrează că avem atâtea feluri de urechiușă stângă câți pacienți avem. Există dispozitive care se implantează în această urechiușă stângă pentru a închide urechiușa. Având modelul 3D printat pe baza imaginii CT știm ce device se selectăm pentru a fi implantat în acel loc.
Valvele pot fi printate 3D pe baza imaginilor CT.
Pot fi evidențiate cu alte culori depunerile ateromatoase de la nivelul valvei mitale. Se poate realiza printarea 3D a inelului mitral înainte și după intervenția chirurgicală de corecție. De asemenea, în cazul planificării procedurii de angioplastie percutană se pot face testările necesare înainte de intervenție prin utilizarea acestor modele 3D personalizate pentru acei pacienți asupra cărora se va face intervenția. Se poate printa și valva aortică calcificată. Se pot vedea zonele de calcificare și evident că putem planifica mai bine procedura de tratament sau procedura chirurgicală. Aceste determinări ale valvei aortice prin utilizarea modelelor 3D s-au demonstrat a fi perfect. În cazul în care tratamentul chirurgical s-a dovedit a nu fi optim putem obține pe baza modelului 3D informația privind poziția imperfectă a valvei și putem planifica tratamentul.
Literatura conține în general puține cazuri. Pe de o parte pentru că procedura necesită timp, pe de altă parte pentru că este costisitoare. Intervențiile făcute prin control 3D comparativ cu intervențiile făcute prin tehnica standard au arătat o rată mai bună de absență a complicațiilor și timp mai mic de expunere la radiații. Sunt timpi mai mici procedural dacă s-a folosit ghidajul 3D înaintea intervenției. De asemenea chestionarele de satisfacție pe care le-au completat cei care au folosit aceste tehnici arată o satisfacție mare în toate domeniile.
Tehnologia 3D printing în asistarea procedurilor de stentare coronariană
Stantarea coronariană ne aduce cazuri complexe ce pot fi o provocare. Atunci avem nevoie de informații anatomice complexe. De asemenea, avem nevoie de informații precise pentru a ști unde să poziționăm stentul sau cât de lung să fie acest stent. Se simulează diferite poziții ale stentului și se alege pentru implantare acea poziție unde riscul intervenției este cel mai mic. Forța de frecare reziduală este cea mai mică și care predispune la cele mai puține complicații. Pentru testarea device-urilor au fost propuse modele de 3d printing. Acestea au testate în laborator pentru a produce condițiile circulatorii.
Bio-printing
Posibilitatea de bio-printing înseamnă că se folosesc cerneli speciale care conțin anumite celule. Putem printa pe materialul pe care îl vom implanta aceste celule și obținem un nou țesut printat 3D care va fi implantat în acest spațiu. Există un bio-printer cu cerneală biologică care este folosit pentru implantarea de celule stem pe valvă.
Pentru viitor poate că tehnologii de 3D printing și-ar găsi locul pentru a crea stenturi personalizate pentru acel pacient pe baza imaginilor CT. Experiența proprie a clinicii de cardilogie din Târgu Mureș
Posibilitățile de printare 3D reprezintă un progres major în domeniul imagisticii cardiace. Principala utilitate a acestor tehnologii este limitată la planificarea procedurilor complexe în afecțiuni cardiace structurale. Potențialul direcției de viitor ar include testarea noilor materiale, noilor dispozitive, implantarea de stenturi ghidate și bioprinting-ul.