Repliche cardiache robotiche morbide specifiche per il paziente per la pianificazione del trattamento

I ricercatori del MIT hanno sviluppato repliche di cuori robotici morbidi che corrispondono fedelmente all'anatomia delle persone reali.

I ricercatori hanno utilizzato immagini mediche di cuori di pazienti per costruire modelli computerizzati adatti alla stampa 3D. Una volta stampati con un materiale morbido, i modelli di cuore specifici per il paziente possono essere azionati tramite manicotti gonfiabili esterni, sullo stile dei bracciali per la pressione sanguigna, consentendo al team di far corrispondere i parametri di flusso sanguigno e pressione a quelli del cuore originale. Questi modelli consentono ai medici di modellare con precisione l'anatomia, la fisiologia e la meccanica cardiaca di un singolo paziente e di testare gli effetti di vari interventi terapeutici su questi parametri. Finora i ricercatori hanno dimostrato che i costrutti possono modellare accuratamente la stenosi aortica e gli interventi terapeutici, compreso il posizionamento della valvola aortica per allargare l'aorta.

Sebbene l'anatomia grossolana sia una disciplina in qualche modo fossilizzata, con le principali strutture all'interno del nostro corpo che sono state a lungo descritte e catalogate, la nostra anatomia può ancora variare in modo selvaggio da persona a persona. Possiamo accogliere questa diversità, ma può essere un grattacapo per i medici che devono progettare trattamenti per i pazienti, compresi quelli che curano le patologie cardiache. Questi problemi hanno ispirato i ricercatori del MIT a sviluppare un modo per modellare il cuore di un individuo e poi usare il modello per capire il trattamento migliore, basato sulla sua anatomia unica.

"Tutti i cuori sono diversi", afferma Luca Rosalia, ricercatore coinvolto nello studio. "Ci sono variazioni enormi, soprattutto quando i pazienti sono malati. Il vantaggio del nostro sistema è che possiamo ricreare non solo la forma del cuore di un paziente, ma anche la sua funzione sia nella fisiologia che nella malattia"

Il metodo inizia con una scansione medica del cuore di un paziente, che viene poi convertita in un modello 3D al computer. I ricercatori possono quindi stampare in 3D questo modello utilizzando un inchiostro polimerico che dà luogo a un costrutto morbido e flessibile che corrisponde accuratamente all'anatomia del paziente. I modelli possono anche includere i vasi sanguigni vicini, come l'aorta, consentendo ai medici di modellare la malattia aortica.

In seguito, i ricercatori aggiungono al modello dei manicotti gonfiabili che permettono di azionarlo in modo molto preciso. Questo può anche includere l'aggiunta di un manicotto per restringere l'aorta stampata per simulare la stenosi aortica. Quando si aggiunge del fluido al sistema, il modello è in grado di pomparlo e, con una piccola messa a punto, i ricercatori possono effettivamente far corrispondere i parametri di flusso sanguigno e di pressione del paziente originale.

I ricercatori sperano che la tecnica consenta ai medici di ottimizzare gli interventi prima che inizino. Per esempio, potrebbero provare ad applicare diverse valvole aortiche sintetiche per trovare quella che si adatta meglio e che offre i risultati più vantaggiosi.

"Essere in grado di far corrispondere i flussi e le pressioni dei pazienti è stato molto incoraggiante", ha detto Ellen Roche, un'altra ricercatrice coinvolta nello studio. "Non stiamo solo stampando l'anatomia del cuore, ma anche replicando la sua meccanica e fisiologia. È questa la parte che ci entusiasma"