Notícia

Modelos impressos em 3D podem melhorar implantes de válvulas cardíacas

Rob Felt, Georgia Tech

Fonte

Georgia Institute of Technology

Data

quarta-feira, 12 julho 2017 01:31

Áreas

Cardiologia. Biomateriais. Engenharia Biomédica. Impressão 3D.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech) e do Instituto do Coração de Piedmont, nos Estados Unidos, estão usando imagens médicas padrão e novas tecnologias de impressão 3D para criar modelos de válvulas cardíacas específicas para o paciente que imitam as qualidades fisiológicas das válvulas reais. O objetivo é melhorar a taxa de sucesso das substituições da válvula aórtica transcateter (TAVR), oferecendo a prótese correta e evitando uma complicação comum conhecida como vazamento paravalvular.

“O vazamento paravalvular é um indicador extremamente importante do tempo que o paciente poderá ficar com sua nova válvula“, disse o Dr.  Zhen Qian, chefe de pesquisas em imagens cardiovasculares no Instituto do Coração de Piedmont. “A ideia era, agora que podemos fazer um modelo específico do paciente com esta tecnologia de impressão 3-D que imita o tecido específico, testar como as válvulas protéticas interagem com os modelos impressos 3-D para saber se podemos prever o vazamento”.

Os pesquisadores, cujo estudo foi publicado na edição do último dia 3 de julho na revista científica “JACC: Cardiovascular Imaging”, descobriram que os modelos, criados a partir de tomografias de corações dos pacientes, comportaram-se de forma tão semelhante aos reais que poderiam predizer com segurança o vazamento.

“Essas válvulas impressas em 3D têm o potencial de causar um enorme impacto no atendimento ao paciente no futuro”, disse o Dr. Chuck Zhang, professor de engenharia do Georgia Tech.

Dezenas de milhares de pacientes a cada ano são diagnosticados com doença valvular cardíaca, e a TAVR é ​​frequentemente considerada para pacientes com alto risco de complicações durante uma cirurgia de coração aberto para substituir a válvula.

As válvulas protéticas são feitas em uma variedade de tamanhos por vários fabricantes. A fuga ocorre quando a nova válvula não atinge um ajuste preciso e o sangue flui em torno da prótese, e não através dela, conforme previsto. Reduzir as chances de vazamento é a chave para o sucesso do procedimento.

“Ao se preparar para realizar uma substituição valvar, os cardiologistas intervencionistas já pesam uma variedade de preditores de risco clínico, mas nosso modelo impresso em 3D fornece um método quantitativo para avaliar quão bem uma válvula protética se encaixa no paciente”, disse o Dr. Zhen Qian.

Os modelos são criados com um metamaterial especial e, em seguida, fabricados por uma impressora multi-material 3D, que dá aos pesquisadores controle sobre parâmetros de projeto do material para imitar as propriedades fisiológicas mais próximas o tecido.

Por exemplo, os modelos podem recriar condições como a deposição de cálcio – um fator subjacente comum da estenose aórtica – bem como a rigidez da parede arterial e outros aspectos únicos do coração do paciente.

“Os métodos anteriores de utilização de impressoras 3-D com um único material para criar modelos de órgãos humanos ficavam limitados às propriedades fisiológicas do material utilizado”, explicou o Dr. Zhang. “Nosso método de criação desses modelos usando o metamaterial e a impressão 3D multi-material leva em consideração o comportamento mecânico das válvulas cardíacas, imitando o comportamento natural de endurecimento da flexão dos tecidos moles que vem da interação entre elastina e colágeno, duas proteínas encontradas nas válvulas cardíacas“.

Os pesquisadores planejam continuar a otimização do metamaterial e o processo de impressão em 3D e avaliar o uso das válvulas impressas tridimensionais como ferramenta de planejamento pré-cirúrgico, testando um maior número de modelos específicos e buscando maneiras de aperfeiçoar suas ferramentas analíticas.

“Eventualmente, uma vez que um paciente tenha uma tomografia computadorizada, podemos criar um modelo, tentar diferentes tipos de válvulas lá e dizer ao médico qual poderia funcionar melhor“, concluiu o Dr. Zhen Qian.

Leia a reportagem completa na página do Georgia Tech (em inglês).

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Assista ao vídeo de apresentação do projeto:

Fonte: Josh Brown, Georgia Institute of Technology. Imagem: Rob Felt, Georgia Tech.

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