Lekarze i inżynierowie używają drukowania 3D i modelowania, aby określić, które podejście chirurgiczne jest najlepsze w przypadku wymiany zastawki aortalnej

"Posiadanie wiedzy z zakresu inżynierii klinicznej i biomedycznej przy tym samym stole, omawianie poszczególnych pacjentów, wzmacnia nasz program serca i istnieją rzeczywiste przykłady korzyści dla pacjenta. W niektórych przypadkach, na przykład, tętnice wieńcowe sąsiadują z miejscem, w którym zastawiony byłby zawór. Korzystając z modelowania 3D, możemy określić, czy należy chronić te naczynia krwionośne podczas ich rozmieszczania, czy nawet, czy w ogóle kontynuować wymianę zastawki "- wyjaśnił dr Scott Lilly, interwencyjny kardiolog i współkierujący strukturalnym programem serca w Ohio State Ross. Szpital Serca. "Te dyskusje bezpośrednio poinformowały nas, w jaki sposób podchodzimy do wielu procedur wymiany zastawki."

Gdy dana osoba wymaga wymiany zastawki aortalnej, zwykle jest to spowodowane zwężeniem otworu zastawki zwanym zwężeniem zastawki aortalnej. Ulotki zastawki mogą zwapniać się i sztywnieć przez lata, co utrudni pompowanie krwi z lewej komory do aorty.

Operacja na otwartym sercu jest jednym ze sposobów wymiany zastawki, ale mniej metoda inwazyjna polega na zastąpieniu zastawki przez cewnik, który przesyła zastawkę tkankową przez jedno z naczyń krwionośnych w nodze osoby.

Inżynierowie i lekarze OSU pracują razem, aby pomóc chirurgom zdecydować, które podejście i zawór są odpowiednie dla każdego pacjenta, opracowując specyficzne dla pacjenta modele 3D zastawki aortalnej i jej pobliskich struktur. Pomaga im to symulować działanie zaworu, a także przewidywać potencjalne powikłania.

"W przypadku większości pacjentów dostępne zawory działają w sposób porównywalny. Jednak w niektórych przypadkach anatomia pacjenta może tworzyć dodatkowe rozważania "- powiedziała dr Lilly. "Na przykład pacjent może mieć zwapniałe guzki na płatkach zastawki lub tętnicach wieńcowych, które powstają w pobliżu zastawki. Ważna jest możliwość rekonstrukcji obszarów, w których zawór ma odpoczywać. "

Co tydzień dr Lilly i jego zespół ds. Strukturalnych serc spotykają się z Lakshmi Prasad Dasi, profesorem inżynierii biomedycznej i chirurgii w uniwersytecki Instytut Badań Serca i Płuc Davisa. Zespół Dasi następnie pracuje nad dokładną rekonstrukcją i wydrukiem 3D aorty pacjenta w tym tygodniu, używając ich tomografii komputerowej i elastycznych materiałów.

Wydrukowany model 3D zostaje następnie umieszczony w symulatorze serca, który przetestuje replikę pompowanie symulowanej, przezroczystej krwi przez system.

Dasi wyjaśnił: "Dzięki laserowi i szybkiemu aparatowi możemymierzyć prędkość przepływu krwi i wzory wirowe zi bez zaworu zastępczego. Możemy modelować różne terapie, pozycje i typy zastawek, aby lepiej zrozumieć problemy, takie jak wyciek, krzepnięcie lub niedrożność wieńcowa. Możemy zaobserwować, w jaki sposób różne zastawki nie tylko zwalniają zwężenie, ale także minimalizują prawdopodobieństwo tworzenia się skrzepów krwi na ulotkach, co jest celem leczenia. "

Zespół Dasi tworzy także modele komputerowe, aby lepiej przyjrzyj się interakcji między zastawką a anatomią pacjenta, wraz z fizyką przepływu krwi.

W tym tygodniu Dasi i dr Lilly zaprezentowali swoją pracę na dorocznej konferencji CRT. Prace związane z modelowaniem są finansowane przez Instytut Badawczy ds. Serca i Płuc firmy Davis oraz uniwersytecki fundusz TriFit Challenge Discovery Fund, a długoterminowym celem jest przyspieszenie procesu spersonalizowanych decyzji dotyczących leczenia poprzez zrozumienie wyjątkowego przepływu krwi i anatomii każdego pacjenta bez konieczności używania modeli drukowanych w 3D.

"Obecnie mamy dwa zawory do wyboru w świecie transcypców. Podejrzewam, że będziemy mieć co najmniej cztery w ciągu dwóch lat. Każdy zawór jest trochę inny, a anatomia każdego pacjenta jest wyjątkowa "- mówi dr Lilly. "Zdolność do przewidywania działania zaworu po jego umieszczeniu i który zawór może działać najlepiej przy najmniejszym przecieku i bez uderzania w sąsiednie struktury, ma kluczowe znaczenie. Robimy postępy. "

Praca modelarska 3D Dasi i jego zespołu doprowadziła ostatnio lekarzy do wyboru operacji na otwartym sercu u 78-letniej pacjentki Bernice Belcher, zamiast zabiegu przezcewnikowego. Mieszkaniec Kolumba potrzebował sztucznej zastawki, ale modelowanie 3D było w stanie pokazać lekarzom, że jej korzeń aorty nie był wystarczająco długi, aby mogli użyć zaworu przezcewnikowego.

"Operacja była wielkim sukcesem . Nie odczuwałem bólu w klatce piersiowej "- powiedział Belcher. "To zdumiewające, jak udało mi się dojść do siebie po tym wszystkim, a teraz mogę wstać i teraz mam tę" moc ".

Dzięki środkom z National Institutes of Health (NIH) i National Heart, Lung and Blood Institute, zespół Dasi pracuje również nad udoskonaleniem zastawek bioprotetycznych, opracowując nowe syntetyczne zawory serca, które są wzbogacone biomolekułami, co zapewnia bardziej ekonomiczne i trwałe zawory trankocepcyjne.

"Young pacjenci potrzebujący sztucznej zastawki serca często otrzymują wersję mechaniczną, która wymaga pobraniarozcieńczalniki krwi na całe życie. Mamy nadzieję, że opracujemy bardziej trwały zawór o lepszej zgodności z krwią i prawdopodobnie wyeliminujemy potrzebę stosowania rozcieńczalników krwi u tych pacjentów ", powiedział Dasi.