Bezpieczniejsza kardiochirurgia dzięki sercu stworzonemu techniką druku 3D
Duża częstość występowania chorób układu krążenia sprawia, że koniecznością staje się poprawa bezpieczeństwa cierpiących na nie pacjentów. W ramach finansowanego przez UE projektu MedicalPhant opracowano trójwymiarowy symulator, który naśladuje patologię organu pacjenta. Ten multidyscyplinarny projekt wymagał współpracy firmy Valida Innovation, Politechniki w Walencji oraz szpitala La Fe i jego instytutu badawczego. Innowacyjność koncepcji MedicalPhant Model MedicalPhant wykorzystuje informacje z ultrasonografu, tomografii komputerowej i obrazów uzyskanych metodą rezonansu magnetycznego. Potrafi on wiernie odtworzyć fizyczne i mechaniczne właściwości serca, tworząc spersonalizowany model naczyń wewnętrznych i zewnętrznych, który pozwala na symulowanie skomplikowanych sytuacji klinicznych. Stworzony metodą druku 3D model serca jest następnie podłączany do urządzenia, które odtwarza warunki panujące we wnętrzu ludzkiego organizmu, takie jak ciśnienie krwi i jej przepływ, temperatura i uderzenia serca. Po ustawieniu wszystkich parametrów, lekarze mogą poznać zachowanie modelu serca pacjenta i stwierdzić, czy określone podejście daje zamierzone rezultaty. Jak wyjaśnia José María García, prezes firmy Valida Innovation: „Zachowanie modelu serca jest bardzo podobne do sytuacji klinicznej pacjenta, dlatego chirurdzy mogą je wielokrotnie badać i prowadzić na nim zabiegi, zanim w ogóle przejdą do sali operacyjnej”. Chirurg może nawet odtworzyć warunki, w których spodziewane jest wystąpienie komplikacji i przewidzieć, czy operacja się uda. Obecnie, prototyp symulatora został zwalidowany poprzez wykorzystanie go w rzeczywistych, kardiochirurgicznych studiach przypadku, aby uzyskać możliwości odpowiedniego diagnozowania przed zabiegiem. Wykorzystując model MedicalPhant, naukowcy pokazali, że możliwa jest weryfikacja wyniku operacji zastawki serca poprzez symulację zmiany pozycji płatków i przetestowania funkcji zastawki w rzeczywistych warunkach przepływu i ciśnienia krwi. Podobnie model 3D może przewidywać prawdopodobieństwo powstania przetoki (komplikacji po wymianie płatków zastawki), przez którą pacjenci nie mogą liczyć na poprawę jakości życia po operacji. Model MedicalPhant umożliwia lepszą selekcję implantów do korekcji tej komplikacji, prowadząc do przywrócenia właściwej pracy zastawek. Jeden jedyny model 3D Projekt MedicalPhant odniósł niebywały sukces, jednak nie był pozbawiony wyzwań. Wymagał połączenia wiedzy fachowej z różnych dziedzin, od obrazowania medycznego i badań nad chorobami układu krążenia, po inżynierię materiałową i skomplikowany druk 3D. Jego partnerzy musieli odtworzyć delikatną anatomię zastawek serca, co nastręcza ogromnych trudności nawet najbardziej nowoczesnym systemom obrazowania. García zdradza: „W przypadku każdej z technologii musieliśmy myśleć nieszablonowo i złączyć je wszystkie w pojedynczy model”. Niewątpliwie, możliwość modelowania tkanki serca pacjenta przed zabiegiem niesie ze sobą niezliczone korzyści. „Nasze podejście wspiera odpowiednie przygotowanie zespołu chirurgicznego nie narażając pacjenta na niepotrzebne ryzyko, pozwala ograniczyć występowania komplikacji i obniżać koszty”, podkreśla García. Firma pracuje nad adaptacją prototypu modelu do warunków przemysłowych, przed przystąpieniem do komercjalizacji symulatora 3D. Plan zakłada przeprowadzenie dużego badania klinicznego we współpracy z czołowymi europejskimi instytucjami zajmującymi się badaniami w dziedzinie kardiologii oraz uzyskanie certyfikacji dla wyrobu medycznego. Dla przyszłego sukcesu innowacyjnej technologii druku 3D projektu MedicalPhant kluczowe jest przekazanie pacjentom kardiologicznym informacji, o ile lepsza jest trójwymiarowa rekonstrukcja ich serca w porównaniu z dwuwymiarowym obrazem w skali odcieni szarości.
Słowa kluczowe
MedicalPhant, symulator, kardiochirurgia, druk 3D, model 3D, zastawka serca, badanie kliniczne
