Los modelos impresos en 3D son precisos para replicar la anatomía normal y la patología cardíaca

Los modelos impresos en 3D personalizados creados a partir de datos de imágenes cardíacas se han utilizado en enfermedades cardiovasculares, principalmente en la planificación preoperatoria y la simulación de procedimientos quirúrgicos complejos.

Inteligencia Artificial (Foto. Freepik)
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12 junio 2021 | 00:25 h
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Los modelos impresos en 3D personalizados creados a partir de datos de imágenes cardíacas, principalmente a partir de imágenes de TC cardíacas, se han utilizado cada vez más en enfermedades cardiovasculares, principalmente en la planificación preoperatoria y la simulación de procedimientos quirúrgicos complejos, así como en la educación médica. Se ha demostrado que los modelos impresos en 3D son altamente precisos para replicar la anatomía normal y la patología cardíaca con diferencias reportadas de menos de 0.5 mm entre los modelos impresos en 3D y las imágenes de fuentes originales. Además de estas aplicaciones, una nueva dirección de investigación de la utilización de modelos impresos en 3D es estudiar los protocolos de escaneo de TC óptimos en enfermedades cardiovasculares con el objetivo de reducir la dosis de radiación y preservar la calidad de la imagen de diagnóstico. 

Para alcanzar esta meta, Zhonghua Sun, profesor distinguido de John Curtin e investigador de imágenes médicas de la Universidad de Curtin, Australia, ha estado buscando materiales de impresión 3D adecuados para imprimir modelos realistas y, lo que es más importante, para imprimir modelos cardiovasculares con propiedades de tejido similares para replicar el corazón y las arterias aórticas. Los intereses de investigación del Prof. Sun se encuentran en la visualización y el diagnóstico de imágenes en 3D; Impresión 3D, realidad virtual e inteligencia artificial en aplicaciones médicas, específicamente en la enfermedad cardiovascular. 

El objetivo radica en la visualización y el diagnóstico de imágenes en 3D en aplicaciones médicas, específicamente en la enfermedad cardiovascular

En su trabajo reciente, publicado en Current Medical Imaging, El Prof. Sun y su equipo presentan los resultados de la investigación para imprimir los modelos de la aorta con materiales de impresión que tienen una atenuación por TC similar a la de la pared aórtica normal en las tomografías computarizadas antes y después del contraste. Este estudio avanza aún más las aplicaciones actuales de la impresión 3D en enfermedades cardiovasculares a otro nivel al presentar evidencia de que los modelos de aorta personalizados impresos en 3D se pueden utilizar para estudiar protocolos de TC óptimos, además del valor que los modelos de aorta impresos en 3D sirven como una herramienta útil para planificación prequirúrgica y simulación de reparación endovascular de enfermedad aórtica.

En su último artículo, el profesor Sun y su equipo informaron sobre cómo se pueden utilizar los materiales identificados para imprimir modelos de aorta realistas. Primero crearon un modelo de disección aórtica tipo B de 25 mm de largo a partir de imágenes de TC, luego imprimieron 4 modelos con el uso de dos materiales, a saber, Agilus de Stratasys y Visijet CE-NT de 3D Systems. Estos materiales son blandos y se pueden mezclar con otro material como la resina de fotopolímero para crear una gama de productos con diferentes propiedades elásticas. Estos 4 modelos aórticos constaban de dos modelos Agilus impresos con A40 y A50, que representan dos grados diferentes de dureza, otros dos modelos Visijet impresos con Visijet CE-NT con diferente dureza, A30 y A70. El Visijet CE-NT A30 tiene una resistencia a la tracción entre 0,2 y 0,4 que está cerca de las arterias envejecidas, mientras que Agilus A40 y A50 tienen una resistencia a la tracción de 0,5 a 1,5. Los 4 modelos de aorta se escanearon en un escáner de TC de 192 cortes con el protocolo estándar de ATC de aorta, y los escaneos se realizaron con y sin uso de medio de contraste para medir la atenuación de la TC en la luz verdadera, la luz falsa, el colgajo de la íntima y dos áreas de unión entre los lúmenes verdadero y falso. Los resultados mostraron que los modelos Agilus tenían una mayor atenuación de CT que los modelos Visijet CE-NT en imágenes de CT sin contraste, y Agilus A50 tenía una atenuación de CT promedio similar a la de las imágenes de CT originales. En las imágenes de contraste, solo Visijet CE-NT A30 produjo una atenuación de CT similar a la de las imágenes originales, mientras que los modelos restantes impresos con otros materiales dieron como resultado una atenuación de CT significativamente mayor que la de las imágenes originales.

ANGIOGRAFÍA POR TC DE AORTA

La angiografía por TC de aorta (ATC) es actualmente el método de referencia en la valoración preoperatoria del aneurisma y disección aórtica. Además, la ATC se usa comúnmente para el seguimiento de pacientes tratados con endoprótesis vasculares endovasculares. Por lo tanto, los seguimientos regulares por ATC de estos pacientes a los 3, 6 y 12 meses, cada año a partir de entonces, contribuyen a la dosis de radiación acumulativa, lo que plantea serias preocupaciones debido a la malignidad inducida por la radiación. La optimización de la dosis es clínicamente importante para estos pacientes que reciben múltiples tomografías computarizadas. "Los modelos aórticos impresos en 3D con material Visijet CE-NT dan la apariencia de un amarillo claro translúcido que permite su uso con fines educativos, además de su valor reportado para guiar la cirugía aórtica compleja o la reparación aórtica endovascular", dice el Prof. Sun. También agregó "

El equipo del Prof. Sun continúa trabajando en la impresión de estructuras más anatómicas, incluidas las costillas, las vértebras torácicas, los tejidos blandos, los pulmones y el corazón, lo que permite la simulación de un entorno más realista. "El fantasma debe mejorarse para imitar las circunstancias in vivo y esto permite la investigación de protocolos óptimos de exploración por TC de aorta para la detección de disección aórtica", dice el Prof. Sun.

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