3-d-gedrukte modellen zouden de hartklepvervangingen kunnen veranderen


3-d-gedrukte modellen zouden de hartklepvervangingen kunnen veranderen

Onderzoekers zeggen dat hun 3-D-gedrukte hartklepmodellen (hier weergegeven) de uitkomst van hartklepvervangingen kunnen verbeteren.

Beeldkrediet: Rob Felt

Onderzoekers hebben misschien een manier gevonden om het succes van transcatheter aorta klep vervangingen te verbeteren, dankzij de vooruitgang in de 3-D printtechnologie.

In een nieuwe studie gepubliceerd in JACC: Cardiovasculaire beeldvorming , Onderzoekers onthullen de creatie van 3-D gedrukte modellen die de artsen in staat stellen te voorspellen hoe goed een prosthetische hartklep een patiënt past, waardoor hun kans op paravalvulaire lekkage wordt verminderd.

Transcatheter aorta klep vervanging (TAVR) is een chirurgische procedure om patiënten met aorta klepziekte te behandelen, waarbij de functie van de aorta klep - dat wil zeggen de klep tussen de linker ventrikel en de aorta - is aangetast.

TAVR - ook aangeduid als transcatheter aorta klep implantatie - is een minimaal invasieve procedure. Het gaat hierbij om een ​​vervangende prothese aorta klep in de beschadigde aorta klep door een katheter te plaatsen. Eenmaal ingebracht, versterkt de prothese klep en neemt het werk van een gezonde aortaklep uit.

Terwijl TAVR een veiliger alternatief is voor patiënten met een hoog risico op complicaties bij open hartchirurgie, is het niet riskfree.

Een complicatie van TAVR is paravalvulaire lekkage, waardoor bloed lekt uit de prosthetische aortaklep en erdoorheen beweegt, in plaats daarvan. Dit kan het risico op endocarditis vergroten - een infectie van de binnenvoering van het hart- en hartfalen.

Paravalvulaire lekkage komt meestal voor wanneer de protheseafsluiter niet precies in de beschadigde aortaklep van de patiënt komt. Als zodanig is het nodig om betere manieren te vinden om de pasvorm van een prothese klep te voorspellen.

Studie mede-auteur Zhen Qian, hoofd van het onderzoek op het gebied van cardiovasculaire beeldvorming bij het Piedmont Heart Institute in Atlanta, GA, en collega's hebben 3-D hartklepmodellen ontwikkeld die volgens hen aan deze behoefte kunnen voldoen.

3-D hartklep modellen maken

Om hun modellen te creëren, hebben onderzoekers gebruik gemaakt van cutting edge 3-D printtechnologie, waarmee ze de fysiologische eigenschappen van hartklepweefsel simuleren met behulp van een verscheidenheid aan synthetische materialen.

"Vorige methoden van het gebruik van 3-D printers en een enkel materiaal voor het maken van menselijk orgaanmodellen waren beperkt tot de fysiologische eigenschappen van het gebruikte materiaal", zegt studie co-auteur Chuck Zhang, van de Stewart School of Industrial and Systems Engineering bij Georgia Institute Van technologie in Atlanta, GA.

"Onze methode om deze modellen te creëren met behulp van metamaterialontwerp en multimateriaal 3-D-afdrukken houdt rekening met het mechanische gedrag van de hartkleppen, die het natuurlijke verstevigingsgedrag van zachte weefsels nabootsen die voortvloeien uit de interactie tussen elastine en collageen, twee Eiwitten gevonden in hartkleppen."

De hartklepmodellen van het team waren gebaseerd op computertomografie (CT) beelden van 18 patiënten die TAVR hadden ontvangen. Eenmaal gebouwd, hebben de onderzoekers de modellen gevoed met radiopaque kralen, die bij het identificeren van de ontwrichting van het hartklep nabootsende weefsel identificeren.

De 'bulge index' score

Vervolgens de onderzoekers geïdentificeerd het type en de grootte van het prothese klep dat elk van de 18 patiënten tijdens TAVR had ontvangen.

In een warmwateromgeving - om de menselijke lichaamstemperatuur te imiteren - werden de protesventielen van dezelfde grootte en type geïmplanteerd in de 3-D-modellen. De locatie van deze ventielen liet de locatie van de prothese ventielen in de patiënten af.

Met behulp van medische beeldvorming en computersoftware heeft het team de locatie van de radiopaque kralen in de 3-D modellen voor en na de prosthetische klepimplantatie gecontroleerd. Dit liet hen in staat om eventuele verschillen te identificeren die aangeven dat de prosthetische klep een slechte pasvorm had.

Deze verschillen werden gebruikt om een ​​"bulge index" te maken. De onderzoekers vonden dat ze de buigindex zouden kunnen gebruiken om de ernst van paravalvulaire lekkage te voorspellen na het ondergaan van TAVR; Hoe groter de bultindex score, hoe hoger hun ernst van paravalvulaire lekkage.

De onderzoekers vonden dat het niveau van calciumopbouw op de beschadigde hartklep van een patiënt ook kan worden gebruikt om de ernst van paravalvulaire lekkage te voorspellen, maar zij merken op dat in sommige gevallen de 3-D-gedrukte modellen nauwkeuriger waren.

'Bevorderen' resultaten

Terwijl de 3-D hartklepmodellen verdere verfijning vereisen, zegt Qian dat de huidige studiebevindingen "bemoedigend" zijn.

"Hoewel deze klepvervangingsprocedure vrij volwassen is, zijn er nog steeds gevallen waarin een andere prosthetische of andere fabrikant kan kiezen, het resultaat kan verbeteren en 3-D-afdrukken zal heel nuttig zijn om te bepalen welke," stelt Qian vast.

Kortom, de onderzoekers geloven dat hun 3-D hartklep modellen de mogelijkheid hebben om de zorg voor patiënten die TAVR ondergaan, te transformeren.

Uiteindelijk, als een patiënt een CT-scan heeft, kunnen we een model maken, er verschillende soorten ventielen proberen, en vertel de arts welke hij het best kan werken. We kunnen zelfs voorspellen dat een patiënt waarschijnlijk matige paravalvulaire lekkage zal hebben, maar een ballonverduidelijking zal het oplossen. '

Zhen Qian

Leer hoe een artritis medicijn kan helpen bij het behandelen van aorta klep stenose.

Matt Mills: Image recognition that triggers augmented reality (Video Medische En Professionele 2022).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Cardiology