Il cuore vuole ciò che il cuore vuole, come si dice, ma in molti casi, potrebbe anche volere un aiuto per continuare a svolgere i suoi doveri naturali nel pompare il sangue in tutto il corpo e rimuovere l’anidride carbonica. I numerosi miracoli della scienza moderna consentono a medici e chirurghi di salvare i pazienti riparando i problemi con il cuore, e gli strumenti che usano per farlo continuano a progredire con tecnologie come immagini avanzate, stampa 3D e, a volte, i due insieme.
In ‘ ottimizzazione dei protocolli di CT per l’imaging cardiaco utilizzando la tecnologia di stampa tridimensionale ,’ da Kamarul Amin Abdullah della Università di Sydney , uno studio a tre livelli è stata eseguita, a cominciare da 3D stampa di un fantasma cardiaco. Successivamente, è stato collocato all’interno del fantoccio Lungman e scansionato, consentendo ai ricercatori di ricostruire i dati e quindi misurare e confrontare per capire il potenziale di riduzione della dose. Infine, è stato valutato l’uso di algoritmi con intensità diverse e ‘tensione a basso voltaggio per studi di ottimizzazione della dose’.
I fantasmi sono comunemente usati per perfezionare le immagini come le scansioni TC, consentendo una migliore ottimizzazione, per valutare la qualità e per stabilire il dosaggio delle radiazioni che si verificano durante l’uso, il che è diventato di crescente preoccupazione:
“Il recente rapporto del Consiglio nazionale per la protezione e la misurazione delle radiazioni (NCRP) ha affermato che il contributo degli esami TC alla dose di radiazioni della popolazione degli Stati Uniti è del 24% ed è aumentato del 10% all’anno dal 1993”, affermano i ricercatori . “In Australia, la dose di radiazioni da esami TC è aumentata del 36% dal 2006 al 2012. Pertanto, l’aumento della dose di radiazioni TC è una tendenza globale e gli esami CT sono ora considerati il più grande contributore alla dose di popolazione”.
La tecnologia delle scansioni CT è così utile e ampiamente disponibile oggi che l’uso continua ad aumentare, insieme all’esposizione alle radiazioni. Il rischio di cancro è la preoccupazione principale a causa delle radiazioni che colpiscono il DNA, così come i polmoni e il seno resi vulnerabili durante la scansione; infatti, in quei casi con una dose di organo che varia da 42 a 91 mSv per quanto riguarda i polmoni e da 50 a 80 mSv per il seno femminile, il rischio di cancro è di .7 per le donne di 20 anni e di 0,03 per un uomo a 80.
Abbassare il rischio di cancro durante l’esposizione è una preoccupazione e i metodi tipici per farlo sono nell’utilizzare quanto segue:
Riduzione della corrente del tubo
Bassa tensione del tubo
Protocollo ad alta intensità
Scansione limitazione della copertura
Schermatura di bismuto
Modulazione della corrente del tubo controllata dall’ECG
Prospettiva gating ECG
Algoritmo di ricostruzione iterativo
“Di questi, l’algoritmo IR è diventato un interesse particolare tra i ricercatori a causa della sua capacità di ridurre il rumore a fattori di bassa esposizione e quindi, riducendo la dose mantenendo la qualità dell’immagine”, affermano i ricercatori. “Attualmente, la proiezione posteriore filtrata (FBP) è l’algoritmo di ricostruzione dell’immagine più utilizzato per ricostruire i dati in immagini CT grazie al suo algoritmo robusto e veloce. Tuttavia, l’FBP aumenta intrinsecamente il rumore dell’immagine e produce artefatti a fattori di bassa esposizione e, di conseguenza, viene utilizzato l’algoritmo IR. “
Gli scienziati vedono una metodologia di ottimizzazione della dose basata su fantasmi come quella che è “appropriata” per la ricerca di angiografia su tomografia computerizzata coronarica. Attualmente, l’uso dei dati dei pazienti causa problemi a causa delle radiazioni risultanti, oltre a trovare abbastanza pazienti che possono avere malattia coronarica (CAD). I fantasmi tipici per gli studi di ottimizzazione sono i fantasmi della serie Catphan e dell’American College of Radiology, attraenti per i gruppi di ricerca perché sono sia completi che sofisticati. Qui però, è necessario un fantasma più accurato, e i tipi menzionati in precedenza non sono in grado di replicare le caratteristiche desiderate.
I ricercatori affermano che il fantoccio del torace antropomorfo di Lungman è dotato di un fantoccio che imita il cuore, con strutture e tessuti circostanti molto simili a un vero paziente. Le caratteristiche del cuore sono carenti, tuttavia, con la simulazione consentita attraverso un solo materiale omogeneo.
“Di conseguenza, la mancanza di funzionalità di immagine CCTA può essere risolta sostituendo l’attuale inserto cardiaco con un fantoccio con inserto cardiaco di nuova concezione in grado di fornire apparenze di immagini CCTA appropriate simili al vero cuore umano”, affermano i ricercatori.
Discutono anche dei vantaggi della stampa 3D nello sviluppo fantasma, in quanto i ricercatori hanno studiato modi per creare fantasmi che imitano parti diverse dell’anatomia. Finora, tuttavia, non è stato creato un inserto stampato in 3D di un fantoccio Lungman.
“Di conseguenza, mancano prove per dimostrare l’applicazione di questo fantoccio per inserti cardiaci stampati in 3D per l’ottimizzazione della dose CCTA”, affermano i ricercatori.
Gli obiettivi dello studio includono:
Stampa 3D di un fantoccio con inserto cardiaco creato da set di dati immagine CT volumetrici
Studio del fantoccio stampato in 3D nella valutazione di un algoritmo IR
Valutazione delle resistenze dell’algoritmo IR ottimale per i protocolli CCTA a bassa tensione del tubo
Abbiamo visto la stampa 3D in una vasta gamma di modelli medici, da quelli fabbricati per formare studenti di medicina a quelli destinati a semplificare la cura del paziente , e modelli creati per la pianificazione pre-chirurgica . Tuttavia, non molte ricerche sono state coinvolte nella creazione di fantasmi cardiaci. Per questo studio, sono stati in grado di stampare in 3D un inserto con le stesse specifiche del primo inserto cardiaco Lungman:
“Il nuovo inserto cardiaco stampato in 3D è stato posizionato nel fantoccio di Lungman e scansionato utilizzando un protocollo CCTA standard. Le immagini risultanti sono state confrontate con le immagini fantasma del paziente e Catphan® 500. I valori HU dei materiali attenuanti all’interno del nuovo fantoccio per inserti cardiaci stampati in 3D erano paragonabili ai tessuti nei set di dati e nei materiali dell’immagine del paziente nel fantoccio di Catphan® 500. “
L’inserto è stato creato su una stampante 3D Creatbot DM Plus . Materiali di riempimento come mezzo di contrasto, olio, acqua e gelatina sono stati caricati nell’inserto fantasma.
“Il fantoccio con inserto cardiaco stampato in 3D è stato posizionato all’interno del fantoccio antropomorfo del torace e trenta acquisizioni TC ripetute eseguite utilizzando uno scanner multi-rivelatore a un potenziale del tubo da 120 kVp. I valori di attenuazione (unità Hounsfield, HU) sono stati misurati e confrontati con i set di dati di immagini di fantasma di paziente reale e Catphan® 500 “, hanno affermato i ricercatori nel loro articolo.
Il team di ricerca ha scoperto che l’utilizzo di un algoritmo IR consente un’esposizione inferiore riducendo il rumore dell’immagine durante la ricostruzione dell’immagine.
“I risultati della nostra analisi hanno dimostrato che tutti i tipi di algoritmi IR riducono significativamente la dose di radiazioni senza alcuna differenza significativa nella qualità dell’immagine diagnostica tra FBP e algoritmo IR”, ha affermato il team.
In definitiva, hanno scoperto che la stampa 3D era adatta per gli studi di ottimizzazione della dose, consentendo l’analisi dell’algoritmo IR sulla riduzione della dose.
“Le prove fornite dovrebbero anche fornire nuovi orizzonti ai ricercatori per nuovi fantocci stampati in 3D e facilitare un migliore processo di ottimizzazione del CT per quanto riguarda la loro implementazione clinica”, hanno concluso i ricercatori.
