Évente több ezer, többnyire 75 év feletti amerikainak kell kicserélni az aortabillentyűjét. Most az aorta 3D nyomtatott páciens-specifikus modelljei segíthetik a műtét előtti tervezést és javíthatják a minimálisan invazív billentyűcsere eredményeit.

Páciens aorta 3D-nyomtatott modellje
Páciens aorta régiójának 3D-nyomtatott modellje. A páciensspecifikus modell tartalmazza az aortabillentyű sérült billentyűinek anatómiáját, ahová a csere billentyűt be fogják helyezni. A modell integrált érzékelőket tartalmaz, amelyek segítenek a pótbillentyű pozicionálásában. Credit: Haghiashtiani, et al. Science Advances, 28 Aug. 2020 (ref. 2)

A szív bal kamrájának fontos feladata, hogy friss, oxigéndús vért nyomjon át az aortába, amely aztán szétosztja a vért a szervezetben. Az aortabillentyű kinyílik, amikor a vér átnyomódik rajta, majd bezáródik, hogy a vér ne tudjon visszafelé áramlani a szívbe. Az aorta-szűkület olyan állapot, amikor az aortabillentyű idővel beszűkül, ami miatt a szívnek nehezebben kell dolgoznia – ez az állapot szívelégtelenséghez vezethet.

A transzkatéteres aortabillentyűpótlás (TAVR) egy olyan eljárás, amelynek során egy mesterséges szívbillentyűt vezetnek be egy katéterrel az aortán keresztül és tágítják ki – hasonlóan az esernyő kinyitásához – a meghibásodott aortabillentyű pótlására. A TAVR-t egyre gyakrabban alkalmazzák, mivel ez egy minimálisan invazív eljárás, amely sokkal biztonságosabb, mint a nyílt szívműtét a túlnyomórészt idős betegek esetében, akiknél az eljárásra szükség van. A beteg billentyű szabálytalanságai és az aorta betegspecifikus kontúrjai miatt azonban nem mindig biztosított a tökéletes szivárgásmentes illeszkedés és az új billentyű optimális elhelyezése.

Most a NIBIB által finanszírozott Minnesotai Egyetem mérnökei, Michael McAlpine vezetésével, aki a Minnesotai Egyetem Gépészmérnöki Tanszékének Kuhrmeyer Családi Professzora, jelentős előrelépést tettek a TAVR javítása felé azáltal, hogy 3D nyomtatással pontos modellt készítettek a beteg beteg beteg billentyűjéről és az aorta környező részeiről. A régiónak ez a fizikai modellje – amelyet aorta gyökérnek neveznek – lehetővé teszi az orvosok számára, hogy begyakorolják az egyes betegeknél szükséges eljárást, lehetővé téve számukra a megfelelő méretű cserebillentyű azonosítását és az aortában való pontos elhelyezés meghatározását, amely a legjobb illeszkedést és működést biztosítja.

Páciens aorta 3D nyomtatott modellje
Nézze meg a 3D nyomtatási folyamatról készült videót.

“Ahogy az USA lakossága öregszik, a TAVR segítségével történő billentyűcserére szoruló 75 év feletti személyek száma tovább fog nőni” – magyarázta Michael Wolfson, a NIBIB bionikus rendszerekkel foglalkozó programjának igazgatója. “Az aortagyökér páciens-specifikus modelljeinek elkészítése olyan jelentős fejlesztés, amely javíthatja e kihívást jelentő eljárás sikerességi arányát, és jelentősen csökkentheti a műtét utáni szövődmények kockázatát.”

Bár a műtéti tervezéshez már korábban is használtak aortagyökér-modelleket, a fejlett 3D nyomtatási technikával létrehozott modellek sokkal élethűbb textúrájúak és rugalmasabbak. E modellek másik egyedülálló aspektusa az aorta falába épített érzékelők beépítése. Az érzékelők visszajelzést adnak, amely lehetővé teszi az orvosok számára, hogy elkerüljék, hogy a cserebillentyű túlzott nyomást gyakoroljon a szívritmust szabályozó ingerületvezetési pályára. A túl nagy nyomás kóros szívritmuszavarokat okozhat, és azonnal állandó pacemakert kell beültetni a páciensbe.

Aorta modellje a beépített érzékelők közelében behelyezett pótbillentyűvel
Mesterséges billentyű, amely az aorta gyökerén belül tágulva helyettesíti a hibás natív billentyűt. Credit: Haghiashtiani, et al. Science Advances, 28 Aug. 2020 (ref. 2)

A mérnökcsapat a páciens szívéről készült CT-felvételek segítségével újraalkotja az aorta gyökér régiójának pontos alakját. Ezután speciális szilikonalapú festékkel 3D-nyomtatják ki, amely megfelel a valódi szívszövet tapintásának. A nyomásvisszajelzést adó puha elektromos érzékelőket szintén 3D nyomtatással helyezik a modellbe, és vezető hidrogélből készülnek.

“Ezt a 3D-nyomtatási eljárást úgy terveztük, hogy segítsen az orvosoknak javítani a TAVR-eljárás eredményeit, és a betegek is jobban megérthetik anatómiájukat és az eljárás működését” – mondta McAlpine. Ahogy a mérnökök továbbfejlesztik a 3D-nyomtatási technikákat és még élethűbb szervmodelleket hoznak létre, McAlpine elképzeli, hová vezethetnek ezek a technológiák. “A jövőben, ahogy a 3D-nyomtatott modelljeink a szerv működésének több aspektusát is magukba foglalják, úgy látjuk, hogy a modelleket egy napon maguk is mesterséges pótlószervként használhatják majd.”

A munkáról a Science Advances1 című folyóiratban számoltak be. A finanszírozás a National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (DP2EB020537), a Medtronic plc és a Minnesotai Egyetem MnDRIVE programjának támogatásával történt.

1. 3D nyomtatott, betegspecifikus, belső érzékelőkkel ellátott aorta gyökér modellek minimálisan invazív alkalmazásokhoz. Haghiashtiani G, Qiu K, Zhingre Sanchez JD, Fuenning ZJ, Nair P, Ahlberg SE, Iaizzo PA, McAlpine MC. Sci Adv. 2020 Aug 28;6(35):eabb4641. doi: 10.1126/sciadv.abb464

2. https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

.

Leave a comment

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.