Modelli di cuore per bambini stampati in 3D per l’addestramento del catetere in Africa
Nell’ambito di un progetto di ricerca, il Ludwig Maximilians University Hospital (LMU) di Monaco di Baviera sostiene la formazione di cardiologi pediatrici in Etiopia con l’aiuto di modelli stampati in 3D del cuore dei bambini. Sulla base di dati cardiaci reali, sono stati sviluppati modelli con vari difetti cardiaci congeniti tipici, l’ultima generazione dei quali può anche pulsare. Il team della clinica ha utilizzato il pacchetto software Mimics Innovation Suite dello specialista di stampa 3D Materialise per sviluppare e modificare i modelli cardiaci. I modelli cardiaci prodotti in modo additivo consentono un addestramento del catetere particolarmente realistico e arbitrariamente ripetibile di medici e aiutanti nel loro normale ambiente di lavoro.
Prima che fosse sviluppato il modello del cuore pulsante dei bambini, è stato creato un modello cardiaco tridimensionale basato su scansioni anonime TC o tomografia a risonanza magnetica ( MRT ) di organi reali utilizzando Mimics Innovation Suite . Il cuore virtuale è stato quindi ridimensionato a diverse dimensioni del cuore dei bambini con l’aiuto del software 3-matic e dotato di vari difetti congeniti, inclusi buchi nelle pareti cardiache, vasi ristretti o strutture deformate.
Sulla base del feedback di medici e studenti, un ingegnere della clinica ha gradualmente modificato le superfici, le forme e le strutture in modo che i modelli diventassero sempre più realistici. Dopo i test di allenamento sui modelli statici, le imitazioni cardiache sono state finalmente fatte pulsare. Inoltre, la generazione successiva ha ricevuto una valvola cardiaca ed è stata collegata a un sistema di tubi in silicone chiuso, circolare e pieno d’acqua e un’unità di azionamento pulsatile. Le simulazioni cardiache continueranno ad essere variate e migliorate su base continuativa.
“La libertà di design offerta da Materialise 3-matic è particolarmente utile per modulare il modello del cuore”, afferma Carina Hopfner, l’ingegnere responsabile della stampa 3D presso la LMU Klinikum. “Con il software posso definire forme, superfici e strutture dei modelli in modo molto flessibile e con alta precisione. Può essere utilizzato, tra l’altro, per ridimensionare l’intera unità o solo parti delle strutture o dei difetti. Inoltre, possono essere rimossi o creati fori, connessioni o deformazioni. “
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L’Ayder Referral Hospital dell’Università di Mekelle in Etiopia ha agito come partner per il progetto di ricerca in corso. I modelli cardiaci stampati in 3D dovrebbero consentire ai medici di eseguire in modo indipendente trattamenti interventistici su pazienti pediatrici con difetti cardiaci congeniti. La maggior parte dei tirocinanti non ha mai lavorato con cateteri cardiaci, quindi la formazione sul modello 3D è un’opportunità unica per addestrarli prima di eseguire procedure sui pazienti. Allo stesso tempo, le condizioni di allenamento tecnologicamente e personalmente difficili a Mekelle sono un buon indicatore dell’usabilità universale e semplice delle repliche del cuore prodotte in modo additivo. Finora, i modelli cardiaci statici sono stati testati qui.
Il progetto è guidato dal Prof. Dr. med. Nikolaus Haas, Direttore del Dipartimento di Cardiologia Pediatrica e Medicina Intensiva Pediatrica presso la Clinica LMU e Presidente della Società Tedesca di Cardiologia Pediatrica e Difetti cardiaci congeniti. È estremamente soddisfatto del successo ottenuto finora: “Gli attori esperti tra i precedenti partecipanti alla formazione sottolineano il carattere realistico delle repliche. Anch’io posso confermare questo riscontro positivo. Interi team di intervento guadagnano sicurezza nelle applicazioni del catetere in condizioni realistiche”.
Prof. Dott. Haas considera i nuovi modelli cardiaci rivoluzionari: “A causa dei numerosi vantaggi associati a tali modelli di stampa 3D, sono dell’opinione che i corsi di formazione su di essi dovrebbero essere parte integrante della formazione in cardiologia pediatrica. La formazione su di esso può essere effettuata regolarmente in qualsiasi ospedale dotato di un laboratorio di cateteri cardiaci senza grandi sforzi finanziari e tecnologici. Le maniglie e i processi vengono interiorizzati più velocemente e meglio.”
