Los modelos impresos en 3D podrían transformar los reemplazos de las válvulas cardíacas

Los investigadores pueden haber encontrado una forma de aumentar el éxito de los reemplazos de válvulas aórticas transcatéter, gracias a los avances en la tecnología de impresión 3-D.
Los investigadores dicen que sus modelos de válvulas cardíacas impresas en 3-D (que se muestran aquí) podrían mejorar los resultados de los reemplazos de válvulas cardíacas.
Crédito de la imagen: Rob Felt

En un nuevo estudio publicado en JACC: Imágenes cardiovasculares, los investigadores revelan la creación de modelos tridimensionales impresos que podrían permitir a los médicos predecir qué tan bien una prótesis de válvula cardíaca se adaptará a un paciente, reduciendo la probabilidad de una fuga paravalvular.

El reemplazo valvular aórtico transcatéter (TAVR) es un procedimiento quirúrgico utilizado para tratar a los pacientes con valvulopatía aórtica, por la cual se altera la función de la válvula aórtica, es decir, la válvula entre el ventrículo izquierdo y la aorta.

La TAVR, también conocida como implantación de válvula aórtica transcatéter, es un procedimiento mínimamente invasivo. Implica insertar una válvula aórtica protésica de reemplazo en la válvula aórtica dañada a través de un catéter. Una vez insertado, la válvula protésica se expande y toma el trabajo de una válvula aórtica saludable.

Si bien la TAVR es una alternativa más segura para pacientes con alto riesgo de complicaciones con la cirugía a corazón abierto, no está exenta de riesgos.

Una complicación de la TAVR es la fuga paravalvular, por la cual la sangre sale de la válvula aórtica protésica y fluye a su alrededor, en lugar de a través de ella. Esto puede aumentar el riesgo de endocarditis, una infección del revestimiento interno del corazón, e insuficiencia cardíaca.

La fuga paravalvular ocurre con mayor frecuencia cuando la válvula protésica no logra un ajuste preciso dentro de la válvula aórtica dañada del paciente. Como tal, existe la necesidad de encontrar mejores formas de predecir el ajuste de una válvula protésica.

El coautor del estudio Zhen Qian, jefe de investigación de imágenes cardiovasculares en Piedmont Heart Institute en Atlanta, GA, y sus colegas han desarrollado modelos de válvulas cardíacas tridimensionales que creen que podrían satisfacer esta necesidad.

Creación de modelos de válvulas cardíacas tridimensionales

Para crear sus modelos, los investigadores utilizaron la tecnología de impresión 3-D de vanguardia, que les permitió simular las propiedades fisiológicas del tejido valvular cardíaco utilizando una variedad de diferentes materiales sintéticos.

"Los métodos anteriores de usar impresoras 3D y un solo material para crear modelos de órganos humanos se limitaban a las propiedades fisiológicas del material utilizado", dice el coautor del estudio Chuck Zhang, de la Escuela Stewart de Ingeniería Industrial y de Sistemas en el Instituto de Georgia. de Tecnología en Atlanta, GA.

"Nuestro método para crear estos modelos utilizando el diseño metamaterial y la impresión tridimensional de materiales toma en cuenta el comportamiento mecánico de las válvulas cardíacas, imitando el comportamiento natural de rigidez de tensión de los tejidos blandos que proviene de la interacción entre elastina y colágeno, dos proteínas que se encuentran en las válvulas del corazón ".

Los modelos de válvulas cardíacas del equipo se basaron en imágenes de tomografía computarizada (TC) de 18 pacientes que habían recibido TAVR. Una vez construidos, los investigadores alinearon los modelos con cuentas radiopacas, lo que ayuda a identificar cualquier dislocación del tejido imitador de la válvula cardíaca.

El puntaje 'índice de protuberancia'

Luego, los investigadores identificaron el tipo y el tamaño de la válvula protésica que cada uno de los 18 pacientes había recibido durante la TAVR.

En un entorno con agua tibia, para imitar la temperatura del cuerpo humano, se implantaron válvulas protésicas del mismo tamaño y tipo en los modelos 3-D. La ubicación de estas válvulas imitaba la ubicación de las válvulas protésicas en los pacientes.

Utilizando imágenes médicas y software de computadora, el equipo monitoreó la ubicación de las perlas radiopacas en los modelos 3-D antes y después de la implantación de la válvula protésica. Esto les permitió identificar cualquier disparidad que indicara que la válvula protésica era deficiente.

Estas disparidades se usaron para crear un "índice de protuberancia". Los investigadores encontraron que podrían usar el índice de protuberancia para predecir la gravedad de la fuga paravalvular después de someterse a TAVR; cuanto mayor sea el puntaje del índice de protuberancia, mayor será su gravedad de fuga paravalvular.

Los investigadores encontraron que el nivel de acumulación de calcio en la válvula cardíaca dañada de un paciente también podría usarse para predecir la gravedad de la fuga paravalvular, pero señalan que en algunos casos, los modelos impresos en 3-D fueron más precisos.

Resultados 'alentadores'

Si bien los modelos de válvula cardiaca 3-D requieren más refinamiento, Qian dice que los hallazgos del estudio actual son "alentadores".

"A pesar de que este procedimiento de reemplazo de válvula es bastante maduro, todavía hay casos en que escoger un fabricante de prótesis de diferente tamaño o diferente podría mejorar el resultado, y la impresión 3-D será muy útil para determinar cuál", señala Qian.

En pocas palabras, los investigadores creen que sus modelos de válvulas cardíacas tridimensionales tienen la capacidad de transformar la atención de los pacientes sometidos a TAVR.

"Eventualmente, una vez que un paciente tiene una tomografía computarizada, podríamos crear un modelo, probar diferentes tipos de válvulas allí y decirle al médico cuál podría funcionar mejor. Incluso podríamos predecir que un paciente probablemente tendría una fuga paravalvular moderada, pero una dilatación con balón lo resolverá ".

Zhen Qian

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