Impressão 3D do coração pode reduzir complicações cirúrgicas

28 de setembro de 2020 5 mins. de leitura
Pesquisadores produziram válvula aórtica do coração a partir de impressão em 3D

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

Homem segurando impressão 3D de coração
Impressão em 3D de raiz aórtica do coração personalizada ajuda médicos a evitarem complicações durante procedimentos cirúrgicos minimamente invasivos. (Fonte: Shutterstock)

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

Modelo 3D de válvula aórtica
Modelo impresso em 3D reproduz com fidelidade a válvula aórtica do coração. (Fonte: Universidade de Minnesota/Divulgação)

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)

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