Impressão 3D do coração pode reduzir complicações cirúrgicas

Um processo inovador para impressão 3D de modelos realistas da válvula aórtica e de estruturas circundantes é capaz de imitar a aparência e o mecanismo exato do coração de um paciente real. A tecnologia, desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Minnesota, com o apoio da Medtronic, tem o objetivo de reduzir os riscos e as complicações de cirurgias.

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A Organização das Nações Unidas (ONU) estima que 1,5 bilhão de pessoas terão mais de 65 anos, o que corresponderá a 16% da população mundial. O envelhecimento da população aumenta a prevalência de doenças cardiovasculares, que são as principais causas de morte nessa faixa etária. 

Estenose aórtica

A estenose aórtica não congênita é uma das doenças cardiovasculares comuns em idosos, afetando cerca de 2,7 milhões de adultos com mais de 75 anos na América do Norte. A enfermidade ocorre quando a válvula aórtica do coração se estreita e impede a abertura total, o que reduz ou bloqueia o fluxo sanguíneo do coração para a artéria principal. A patologia pode ser corrigida pela colocação de cateter, um procedimento menos invasivo que a cirurgia de peito aberto. 

Entretanto, esse tipo de operação está sujeito a complicações que podem surgir do conhecimento limitado sobre o local anatômico direcionado para a aplicação do tratamento. Com o modelo, os médicos podem testar e experimentar implantes antes de realizar os procedimentos reais.

Os modelos produzidos em 3D também podem ajudar os pacientes a entenderem melhor sua própria anatomia e o procedimento cirúrgico. A pesquisa foi publicada na revista científica Science Advances, da American Association for the Advancement of Science (AAAS).

Impressão 3D de coração

Os pesquisadores conseguiram imprimir em 3D o que é chamado de raiz aórtica, a seção da aorta mais próxima e ligada ao coração, que consiste na válvula aórtica e nas aberturas para as artérias coronárias. A válvula aórtica possui três retalhos, denominados folhetos, circundados por um anel fibroso. O modelo também incluiu parte do músculo do ventrículo esquerdo e aorta ascendente.

Os médicos podem usar os modelos para determinar o tamanho e a colocação do dispositivo valvular durante procedimento cirúrgico. Sensores integrados impressos em 3D dentro do modelo fornecem aos médicos o feedback eletrônico da pressão que pode ser usado para orientar e otimizar a seleção e o posicionamento da válvula na anatomia do paciente.

Produção do modelo

Os modelos de raiz aórtica são feitos usando tomografias computadorizadas do paciente para corresponder à forma exata. Eles são então impressos em 3D usando tintas especializadas à base de silicone que correspondem mecanicamente à sensação do tecido cardíaco real que os pesquisadores obtiveram do Visible Heart Laboratories, da Universidade de Minnesota.

As impressoras comerciais atuais podem imprimir a forma em 3D, mas usam tintas que geralmente são muito rígidas para corresponder à suavidade do tecido cardíaco real. Os equipamentos utilizados pela Universidade de Minnesota foram capazes de imitar os componentes do tecido mole do modelo, bem como a calcificação dura nas abas das válvulas, imprimindo uma tinta semelhante à pasta de massa usada na construção para reparar drywall e gesso.

Teste comparativo

Para testar a eficácia do modelo 3D, os pesquisadores fizeram um estudo comparativo do funcionamento da válvula artificial com a real. Após a impressão 3D do modelo específico do paciente, a fidelidade anatômica entre a válvula artificial e a do paciente foi analisada por meio de tomografias em três dimensões.

A válvula bioprotética a ser utilizada na cirurgia foi implantada no modelo impresso em 3D, montada para simular a anatomia circundante. O resultado foi comparado com os dados pós-operatórios do paciente por meio de imagens de tomografia computadorizada. Os pesquisadores observaram que as localizações das calcificações dos folhetos deslocados na parede aórtica no modelo após o implante da válvula eram análogas às dos exames pós-operatórios do paciente.

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Fontes: Science Daily, Universidade de Minnesota, Science Magazine, Organização das Nações Unidas (ONU)