{{{sourceTextContent.title}}}

Utilizzo della stampa 3D per il trattamento di patologie cardiache strutturali complesse.

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Nel campo delle cardiopatie strutturali, la tecnologia in rapida evoluzione della stampa 3D può avere un forte impatto.

{{{sourceTextContent.description}}}

Limitazioni dell'imaging bidimensionale e vantaggi aggiuntivi della stampa 3D

Le attuali modalità di imaging cardiaco convenzionale come l'ecocardiografia (ECG), la tomografia computerizzata cardiaca (TAC) o la risonanza magnetica (RM) utilizzano principalmente metodi bidimensionali (2D) che richiedono una notevole competenza ed esperienza per essere interpretati. Nel campo della cardiologia pediatrica o della cardiologia congenita, le patologie cardiache strutturali complesse richiedono una precisa delimitazione anatomica prima dell'intervento. Si consideri un cuore non più grande di una noce con più livelli di connessioni anomale. Utilizzando i metodi standard di visualizzazione, sia con l'eco, la TAC o la risonanza magnetica, l'interprete "ricostruisce" essenzialmente un'immagine tridimensionale (3D) a partire da fette multiple o spazzate attraverso questo cuore complesso. In generale, questo metodo funziona bene per il cuore strutturalmente normale o per le lesioni "semplici" (1); tuttavia, le sfide dell'interpretazione e il potenziale di errori sono aggravati per le lesioni cardiache di moderata o grande complessità (1). I metodi di visualizzazione tridimensionali come l'eco 3D, il volume o il rendering di superficie danno la percezione della profondità, ma sono fondamentalmente limitati dalle visualizzazioni 2D su cui vengono visualizzati. Pertanto, le complesse relazioni spaziali tridimensionali, come i percorsi tra gli afflussi atrio-ventricolari (AV), i difetti del setto ventricolare (VSD) e i deflussi cardiaci sono limitati alla visualizzazione in piani 2D che richiedono una significativa competenza ed esperienza per essere interpretati con precisione. Limitazioni simili esistono in casi di vascolarizzazione extra-cardiaca anomala, dove sono importanti da conoscere le relazioni esatte tra strutture vascolari (arterie, vene, ecc.) e non vascolari (vie aeree, esofago, ecc.), ma difficili da interpretare per anomalie complesse.

Nell'era attuale della cura multidisciplinare, queste limitazioni dell'imaging 2D sono particolarmente rilevanti. Si consideri il paziente con difetti cardiovascolari complessi che riceve cure presso un moderno centro medico. In questo ambiente, l'équipe di assistenza per un paziente di questo tipo di solito è composta da più sottospecialisti, ognuno dei quali mette a disposizione le proprie competenze ed esperienze. All'interno di questo team, la comprensione delle malattie cardiache strutturali complesse varia, sia per il livello di esperienza (ad esempio, tirocinante rispetto a docenti esperti) che per il background (ad esempio, imager vs. chirurgo vs. intensivista). Mentre il team multidisciplinare è fondamentale per la cura completa dei pazienti, le variazioni di background rendono difficile comunicare accuratamente una diagnosi complessa, e c'è un potenziale di cattiva comunicazione e conseguenti errori medici.

Negli ultimi anni, la stampa 3D è emersa come una tecnologia rivoluzionaria per il trattamento che offre diversi miglioramenti rispetto allo status quo, tra cui (2-5):

- Miglioramento dei risultati della cura del paziente

- Formazione degli apprendisti e competenze tecniche

- Consulenza ai pazienti e ai caregiver

Miglioramento della pianificazione pre-chirurgica e dei risultati della cura del paziente

La stampa 3D produce una replica dell'anatomia del paziente. Nei pazienti affetti da cardiopatie congenite complesse (CHD), ciò consente una comprensione precisa dell'anatomia del paziente e della fisiologia che ne deriva. La stampa 3D in CHD è stata utilizzata negli ultimi anni come complemento ai metodi di imaging convenzionali per la pianificazione chirurgica (6,7). Questa tecnologia risolve alcune delle sfide dell'imaging 2D discusse nella sezione precedente, consentendo decisioni più informate e una pianificazione pre-chirurgica precisa. I modelli aiutano a dissipare parte del mistero che circonda la complessa malformazione anatomica permettendo ai professionisti di tenere, ispezionare e manipolare la replica e facilitare discussioni approfondite all'interno dei membri del team multidisciplinare (8,9). Inoltre, i modelli consentono una migliore discussione con il paziente e gli operatori sanitari in merito alla diagnosi e alle opzioni terapeutiche, come discusso nella sezione successiva.

Per la pianificazione chirurgica, i modelli 3D consentono una pianificazione dettagliata basata su un modello fisico che può essere tenuto, manipolato in uno spazio 3D reale e analizzato per pianificare vari aspetti dell'intervento, tra cui l'approccio chirurgico, l'incisione, la tecnica di cannulazione, ecc.

Inoltre, i modelli 3D facilitano la riflessione su piani alternativi (Piano A, Piano B, ecc.) e "strategie di uscita" in caso di complicazioni intraoperatorie. Questo tipo di pianificazione pre-chirurgica precisa può portare a tempi operativi più brevi e a meno complicazioni operative. Tempi di bypass cardiopolmonare più brevi, tempi di arresto circolatorio e meno lesioni residue che richiedono un nuovo intervento sono gli esiti desiderati di una precisa pianificazione pre-chirurgica a partire da modelli stampati in 3D. Questi miglioramenti in sala operatoria possono tradursi in un recupero più rapido e in una permanenza ospedaliera post-operatoria più breve. La stampa 3D cardiaca è un campo nascente, e in questo momento ci sono pochi dati che dimostrano questi risultati positivi. Tuttavia, l'utilizzo di questa tecnologia è in crescita e, con il tempo, i potenziali benefici della stampa 3D possono essere dimostrati da studi scientifici. Fino a quando non disporremo di dati provenienti da studi di risultati di grandi dimensioni, la natura intuitiva della stampa 3D e la richiesta clinica da parte di chirurghi e interventisti stimolerà questa pratica nei principali programmi cardiaci. Come descritto da un chirurgo cardiotoracico: "Avere un modello stampato in 3D è come camminare in una strada buia con le luci accese"

Casi ideali per la stampa 3D cardiovascolare

La stampa 3D cardiovascolare ha applicazioni ad ampio raggio e l'utilizzo clinico dipende essenzialmente dalle esigenze del team medico e chirurgico. Come già detto, nelle patologie cardiache strutturali complesse, la visualizzazione 3D avanzata delle strutture intracardiache può contribuire in modo significativo alla pianificazione chirurgica. Gli esempi includono pazienti con anomalie di deflusso, come il ventricolo destro a doppia uscita (DORV). In questi casi può essere necessario un deflettore intracardiaco complesso o un interruttore arterioso per eseguire con successo una riparazione a due ventricoli.

I casi extracardiaci che beneficiano della stampa 3D includono pazienti con lesioni vascolari complesse. Un esempio è l'entità dell'atresia polmonare e dei collaterali aorto-polmonari multipli. Per questi pazienti, la visualizzazione precisa di questi vasi anormali e il rapporto con le strutture circostanti (vie aeree, vene, ecc.) può aiutare i chirurghi a pianificare un intervento di unifocalizzazione per ridurre al minimo le complicazioni e la perdita di sangue.

I pazienti adulti con cardiopatie congenite (ACHD) che devono affrontare un intervento chirurgico possono trarre gli stessi benefici di una pianificazione precisa come discusso in precedenza. Inoltre, in questa popolazione che può essere stata precedentemente sottoposta a più interventi chirurgici al cuore, la stampa 3D permette ai chirurghi di minimizzare i rischi associati al rientro sternale pianificando con precisione l'entità delle tecniche di dissezione e di cannulazione. Infine, nei pazienti affetti da ACHD, la stampa 3D consente di ottenere diagnosi anatomiche altamente precise, un netto vantaggio rispetto all'ecocardiografia standard, date le finestre acustiche che si deteriorano nel tempo.

Lezioni apprese dalla stampa 3D presso la nostra istituzione

La modellazione 3D può essere un processo che richiede molto tempo e molto lavoro, quindi la scelta del caso è fondamentale.

La discussione delle priorità cliniche per il modello 3D con il fornitore di riferimento è di vitale importanza. Ad esempio, delineazione dell'anatomia intracardiaca e potenziale per la riparazione di due ventricoli in un paziente con ventricolo destro a doppia uscita.

Il controllo della qualità è fondamentale. Pertanto, il coinvolgimento attivo di un medico esperto nel campo dell'imaging cardiaco è essenziale durante le fasi chiave della modellazione 3D (segmentazione, progettazione, stampa, ecc.).

È fondamentale una stretta comunicazione con l'ingegnere 3D, cioè con l'individuo che esegue la segmentazione, la progettazione, la stampa, ecc.

Ci sono molte opzioni diverse per i modelli 3D: rigido, multicolore, monocolore, semirigido, ecc. Il tipo di modello 3D utilizzato sarà determinato dalle esigenze del team clinico. Idealmente, per i team che si occupano di pazienti complessi, una stampante in grado di stampare ad alta risoluzione in una varietà di colori e densità di materiali offre la massima flessibilità per la stampa 3D.

Da un punto di vista pratico, l'acquisizione di una stampante 3D di alta qualità e del software necessario per la stampa 3D di livello medico è una proposta costosa. L'unione di sotto-specialità che utilizzano la stampa 3D in tutta l'istituzione può consentire la condivisione dei costi per consentire l'avvio di un programma di stampa 3D. Nei centri accademici affiliati all'università, la collaborazione con l'ingegneria o le scienze biomediche può anche offrire l'opportunità di avviare o far crescere un programma di stampa 3D.

La stampa 3D è una tecnologia in crescita ed essenziale in un programma medico moderno, che funziona al fine di ottenere i migliori risultati clinici, fornire un'istruzione all'avanguardia ai tirocinanti e fornire cure di altissimo livello ai pazienti e alle loro famiglie. Attualmente, questa capacità avanzata è un "elemento di differenziazione chiave" che contraddistingue un programma medico. Tuttavia, con una più ampia implementazione della stampa 3D nella pratica medica, gli ospedali potrebbero scoprire che la mancanza di un programma 3D è una carenza nel prossimo futuro. In conclusione, può essere impreciso considerare la stampa 3D "l'onda del futuro" in questo momento. La tecnologia è maturata per applicazioni precise in cure mediche complesse, quindi la stampa 3D è già arrivata e probabilmente si espanderà come un punto fermo della medicina moderna.