Na podstawie modeli wydrukowanych na drukarkach 3D Stratasys w technologii PolyJet polsko-włoski zespół lekarzy i inżynierów biomedycznych bada możliwość dostępu do tętnic wieńcowych u pacjentów po dwukrotnej wymianie zastawki aortalnej. Wyniki tych badań posłużą do opracowania skutecznej techniki zabiegowej ułatwiającej szybszy i bezpieczniejszy dostęp do tętnic wieńcowych w przypadku konieczności wykonania zabiegów wieńcowych w kolejnych miesiącach i latach po implantacji zastawek.
Problem z pacjentami, którym zostały wszczepione zastawki aortalne polega na tym, że w zależności od kształtu i umiejscowienia zastawki w aorcie może ona utrudniać późniejszy dostęp do tętnic wieńcowych. Lekarze wykorzystują zaawansowane technologie, by przygotować się do operacji jeszcze przed wejściem na salę operacyjną. W tym celu wykorzystywane są modele aorty z wszczepionymi zastawkami wykonane w naszej pracowni usług druku 3D na drukarce 3D Stratasys w technologii PolyJet na podstawie danych z tomografii komputerowej.
Projekt Valve-in-Valve został zainicjowany w ramach polsko-włoskiej współpracy przez prof. Dariusza Dudka oraz dr Francesco Giannini i prof. Antonio Colombo pracujących w Maria Cecilia Hospital w Cotignoli, we Włoszech. Badania są finansowane w ramach grantu „Investigator-Sponsored Research Program” firmy Boston Scientific.
Temat dostępu do tętnic wieńcowych już niedługo stanie się jednym z najważniejszych tematów kardiologii zabiegowej. Dlatego planujemy dalszy rozwój projektu z wykorzystaniem wydruków 3D do symulacji implantacji zastawek czy testów dostępu do tętnic wieńcowych po implantacjach różnych typów zastawek
Prof. Dariusz Dudek, kardiolog.
O projekcie opowiadają profesor kardiologii Dariusz Dudek (DD) oraz inżynier biomedyczny Adriana Złahoda-Huzior (AZH).
Projekt Valve-in-Valve to jedyny tego typu eksperyment na skalę europejską, w którym wykorzystywane są najnowocześniejsze technologie obrazowania medycznego, m.in. takie jak wizualizacje holograficzne i drukowanie 3D. Proszę wyjaśnić, na czym polega projekt?
DD: W ramach projektu Valve-in-Valve w grupie naukowców (lekarzy i inżynierów biomedycznych) badamy możliwość dostępu do tętnic wieńcowych u pacjentów po dwukrotnej wymianie zastawki aortalnej – podczas procedury chirurgicznej oraz, po kilku latach, procedury małoinwazyjnej.
AZH: W tym celu wykorzystaliśmy zaawansowane techniki obrazowania, takie jak modelowanie 3D czy wizualizacja holograficzna danych tomografii komputerowej (we współpracy z firmą MedApp S A.). Zdecydowaliśmy się również na wykorzystanie technologii druku 3D i w tym celu zgłosiliśmy się do firmy CadXpert, która dysponuje najlepszymi urządzeniami do tego typu zastosowań.
Wydruki 3D wykonano w technologii PolyJet. Dlaczego dobór właściwej technologii druku 3D miał takie znaczenie dla tego projektu?
DD: W tym międzynarodowym projekcie istniały bardzo wysokie oczekiwania pod względem jakości wydruku 3D dla osiągnięcia przybliżonych warunków wykonywania zabiegów tak, aby cewnikowanie modelu 3D było jak najbardziej bliskie cewnikowaniu pacjentów.
AZH: Do realizacji projektu skorzystaliśmy z technologii PolyJet, która umożliwiła bardzo rzeczywiste odwzorowanie zarówno ściany naczynia (aorty), jak i materiałów, z których wykonane zostały proteza biologiczna i zastawka ACURATEneo 2 (Boston Scientific). Dostęp do różnych materiałów imitujących różne struktury, a także możliwość zachowania rzeczywistych rozmiarów i przestrzennych relacji wewnętrznych struktur opartych na danych pacjentów pozwoliło na przeprowadzenie bardzo dokładnych testów laboratoryjnych. Na podstawie wydruków 3D, symulując warunki rzeczywistej pracy (w pracowni kardiologii zabiegowej, na stole operacyjnym, pod promieniami X), doświadczeni operatorzy zbadali możliwość ponownego dostępu do tętnic wieńcowych.
Jakie korzyści dało zastosowanie technologii druku 3D?
AZH: Wydruki 3D umożliwiły sprawdzenie teoretycznych założeń określonych na podstawie wirtualnych modeli danych w warunkach laboratoryjnych. Jak się okazało, podczas testów na sali operacyjnej kardiolodzy nie tylko potwierdzili swoje założenia, ale również doszli do nowych, innowacyjnych wniosków, których dedukcja nie byłaby możliwa bez tego rodzaju symulacji. Przeprowadzenie kilkunastu procedur przy wykorzystaniu różnego rodzaju cewników, stentów czy balonów pozwoliło określić, jakie narzędzia powinny być wykorzystywane w których przypadkach, tak aby zapewnić najszybszy i najskuteczniejszy dostęp do tętnicy wieńcowej podczas zabiegu.
Współpraca z firmą CadXpert okazała się wygraną na loterii – firma wywiązała się ze zlecenia bardzo profesjonalnie, wspólnie z nami testując różnego rodzaju materiały i techniki druku, tak aby finalnie stworzyć satysfakcjonujący lekarzy produkt. Wydruki okazały się rewelacyjnymi symulatorami, cechującymi się dodatkowo bardzo dobrą wytrzymałością na uszkodzenia mechaniczne. To idealny przykład partnerstwa medyków i inżynierów który gwarantuje dalszy postęp medyczny.
Jak wyglądają dalsze plany Zespołu i przyszłość projektu?
DD: Projekt jest w pierwszej fazie rozwoju – temat dostępu do tętnic wieńcowych już niedługo stanie się jednym z najważniejszych tematów kardiologii zabiegowej. Dlatego planujemy dalszy rozwój projektu z wykorzystaniem wydruków 3D do symulacji implantacji zastawek czy testów dostępu do tętnic wieńcowych po implantacjach różnych typów zastawek.
Prof. Dariusz Dudek – specjalista w zakresie chorób wewnętrznych, kardiologii i kardiologii interwencyjnej. Dyrektor corocznych Warsztatów New Frontiers in Interventional Cardiology. Od 2020 roku pełni funkcję Prezesa EAPCI ESC. Jego praca została doceniona i uhonorowana kilkoma nagrodami, w tym Nagrodami Prezesa Rady Ministrów, Nagrodą Ministra Zdrowia za osiągnięcia w dziedzinie kardiologii i wybitną działalność naukową oraz PAN.
Adriana Złahoda-Huzior – programista naukowy w szerokim obszarze zwanym digital medicine, specjalizująca się w przetwarzaniu obrazów medycznych. Jako inżynier biomedyczny blisko współpracuje z lekarzami, oferując im rozwiązania techniczne, które mogą pomóc w codziennej pracy i opiece nad pacjentem.
Firma CadXpert wywiązała się ze zlecenia bardzo profesjonalnie, wspólnie z nami testując różnego rodzaju materiały i techniki druku, tak aby finalnie stworzyć satysfakcjonujący lekarzy produkt. Wydruki okazały się rewelacyjnymi symulatorami, cechującymi się dodatkowo bardzo dobrą wytrzymałością na uszkodzenia mechaniczne. To idealny przykład partnerstwa medyków i inżynierów który gwarantuje dalszy postęp medyczny
Adriana Złahoda-Huzior, inżynier biomedyczny, Projekt Valve-in-Valve.
