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Aides de déroulement des opérations d'impression du 3D de Harvard prévoir les valvules cardiaques perméables

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Les chercheurs au Wyss Institute pour l'ingénierie biologiquement inspirée à l'Université d'Harvard ont créé un déroulement des opérations de l'impression 3D qui permet à des cardiologues de prévoir la représentation des valves de coeur artificiel, et évaluent comment les différentes tailles de valve agiront l'un sur l'autre avec l'anatomie unique de chaque patient, avant que l'acte médical soit exécuté réellement.

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Plus d'un dans huit personnes âgées 75 et plus vieux aux Etats-Unis développent le blocage modéré-à-grave de la valve aortique à leurs coeurs. Plusieurs de ces patients plus âgés ont les valves artificielles implantées dans leurs coeurs suivant une procédure ont appelé le remplacement de valve aortique de transcatheter (TAVR), qui déploie la valve par l'intermédiaire d'un cathéter inséré dans l'aorte. Cependant le défi avec cette procédure est de créer les valvules cardiaques fortement précises et étanches de rechange qui équipent de l'anatomie d'un patient.

Après une reconstruction 3D de l'anatomie de coeur est exécuté, le mur externe de l'aorte et tous les dépôts calcifiés associés sont facilement vus sur un balayage de CT, mais les « brochures » sensibles du tissu qui ouvrent et ferment la valve sont souvent trop minces pour apparaître bien. « Elle ressemble souvent aux dépôts calcifiés flottent simplement autour à l'intérieur de la valve, fournissant peu ou pas d'analyse quant comment une valve déployée de TAVR agirait l'un sur l'autre avec eux, » à James Weaver, Ph.D., un scientifique supérieur de recherches au Wyss Institute a expliqué.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont créé un logiciel qui emploie la modélisation paramétrique pour produire des modèles 3D virtuels des tracts utilisant sept coordonnées sur la valve de chaque patient qui sont évidentes sur des balayages de CT. Les modèles numériques de tract ont été alors fusionnés avec les données de CT et ajustés de sorte qu'ils se soient insérés dans la valve correctement. Le modèle en résultant, qui incorpore les tracts et leurs dépôts calcifiés associés, était alors 3D a imprimé dans un modèle physique de multi-matériel.

L'équipe également 3D a imprimé un dispositif fait sur commande de « sizer » qui s'adapte à l'intérieur du modèle de la valve 3D-printed et augmente et se contracte pour déterminer quelle taille la valve artificielle de l'ajustement normal chaque patient.

Le chercheur a découvert que la conception de multi-matériel des modèles de la valve 3D-printed, qui incorporent les tracts flexibles et les dépôts calcifiés rigides à une forme entièrement intégrée, pourrait beaucoup plus exactement imiter le comportement de vraies valvules cardiaques pendant le déploiement artificiel de valve, aussi bien que fournit le retour haptique comme le sizer est augmenté.

L'équipe a examiné leur système contre des données de 30 patients avait déjà subi les procédures de TAVR, dont 15 qui avait développé des fuites des valves qui étaient trop petites. En appliquant le sizer et en modelant le logiciel, l'équipe de Wyss a prouvé capable de prévoir le taux de fuite dans ces cas avec l'exactitude 60-73%.

« Pouvoir identifier les patients intermédiaire- et à faible risque dont l'anatomie de valvule cardiaque leur donne une probabilité plus élevée des complications de TAVR est critique, et nous n'ont jamais eu une manière non envahissante de déterminer exactement cela avant, » a dit le co-auteur Beth Ripley, M.D., Ph.D, un assistant dans le département de la radiologie à l'université de Washington. « Ces patients pourraient mieux être servis par chirurgie, pendant que les risques d'un résultat imparfait de TAVR pourraient être supérieurs à ses avantages. »

Leur travail a été effectué en collaboration avec des chercheurs et des médecins de Brigham et l'hôpital des femmes, l'université Hôpital Général de Washington, le Massachusetts, et de Max Planck Institute des colloïdes et des interfaces, et est publié au journal de la tomodensitométrie cardio-vasculaire.