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Giovani cuori prendono forma

Stratasys aiuta un chirurgo a salvare un numero maggiore di bambini

"La mia équipe ha potuto visualizzare l'intera operazione prima di iniziare. Così abbiamo trovato l'approccio più sicuro e abbiamo eseguito consapevolmente un'incisione più piccola".
— Dott. Redmond Burke, Nicklaus Children's Hospital

Al Nicklaus Children's Hospital di Miami, il dottor Redmond Burke, primario di chirurgia cardiovascolare pediatrica, dedica la sua intelligenza e le sue abili mani a riparare i delicati e piccoli cuori dei bambini. Il dottor Burke esegue interventi molto complicati che, spesso, sono l'ultima spiaggia per i suoi piccoli pazienti. Ricostruire un cuore è una missione complessa, con una forte componente tattile. Ma da oggi il dr. Burke ha un nuovo alleato: la stampa 3D.

Dott. Redmond Burke, Nicklaus Children's Hospital

Redmond P. Burke, M.D.
Primario di Chirurgia Cardiovascolare Pediatrica
Nicklaus Children's Hospital, Miami, FL

Mia

Mia, 4 anni, con in mano il modello del suo cuore stampato in 3D.

Il chirurgo di Mia ha usato un modello 3D del suo cuore per scoprire il metodo migliore per riparare il suo doppio arco aortico, un difetto che limitava le sue capacità respiratorie.

Per pazienti con difetti rari, il dottor Burke deve pianificare procedure basate sulla patologia e sull'anatomia di ogni bambino. Nel caso di Mia Gonzalez, ciò ha significato dividere un doppio arco aortico, una malformazione caratterizzata da un anello vascolare che circonda la trachea o l'esofago, con un'ostruzione delle vie aeree che provoca tosse e frequenti infezioni respiratorie. Prima di venire al Nicklaus Children's Hospital, Mia ha trascorso i suoi primi quattro anni di vita dentro e fuori dagli ospedali, con una diagnosi errata di asma, lottando per respirare e deglutire.

Utilizzando le soluzioni Stratasys, l'ospedale ha creato un modello 3D anatomicamente preciso del cuore di Mia, direttamente dalle scansioni TC. Con il modello, il dottor Burke e la sua équipe sono stati in grado di stabilire quale parte dell'arco doveva essere divisa per conseguire il miglior esito dal punto di vista fisiologico.

"Per studiare il cuore di Mia abbiamo usato i sistemi di imaging più avanzati, l'ecocardiografia e l'angiografica TC", spiega Burke. "Ma per un chirurgo, il fatto di poter avere tra le mani una copia esatta del suo cuore ha significato molto di più. La mia équipe ha potuto visualizzare l'intera operazione prima di iniziare. Così abbiamo trovato l'approccio più sicuro e abbiamo eseguito consapevolmente un'incisione più piccola. Ho visto chirurghi che si perdono in operazioni rare come quella di Mia. Il modello 3D mi ha permesso di procedere in sicurezza nel corso dell'intera operazione al cuore di Mia, perché conoscevo alla perfezione le caratteristiche peculiari della sua anatomia".

Il modello in 3D è stato utilizzato anche per preparare la famiglia di Mia all'intervento chirurgico. "Ho mostrato loro il modello e ho detto: 'Questo è ciò che fa tossire la vostra bambina. … questo è il cuore di vostra figlia e questo è il modo in cui lo ripareremo' "

"Dopo quattro anni e mezzo trascorsi senza sapere, ora improvvisamente in meno di due mesi si è perfettamente ripresa dall'intervento e ha finalmente una vita normale", ha dichiarato Katherine Gonzalez, madre di Mia, "è stata un'esperienza fantastica per noi".

Adenelie

Il dottor Redmond Burke discute dell'intervento su Adenelie

Il dottor Redmond Burke, al centro nella foto, usa il modello stampato in 3D per discutere dell'intervento di Adenelie con la sua équipe di terapia intensiva cardiologica.

Adenelie Gonzalez è nata con una malformazione cardiaca nota come ritorno venoso anomalo polmonare totale. I due interventi (alla nascita e a nove mesi) e le quattro cateterizzazioni subite da Adenelie sono serviti solo come palliativi. A quattro anni Adenelie pesava meno di 13 kg e deperiva a vista d'occhio. Il suo cardiologo non riusciva a trovare un chirurgo in grado di fare un intervento così ad alto rischio.

"Basandomi su radiografie e cateterizzazioni, credevo che Adenelie fosse inoperabile," sostiene Burke. "La sua malformazione è unica nel suo genere". Le immagini al computer non bastavano. "Così ho pensato che avere un modello tridimensionale e flessibile del cuore di Adenelie, da poter toccare con mano e analizzare, mi avrebbe potuto aiutare a progettare un intervento mai realizzato prima. Con il modello avremmo potuto configurare le patch in modo che avessero forma e dimensioni perfette per le vene polmonari malformate della paziente".

La sfida era creare un modello 3D la cui flessibilità e malleabilità fossero approssimativamente simili a quelle di un cuore umano. Chelsea Balli, ingegnere biomedico cardiochirurgico al Nicklaus Children's Hospital, ha stabilito che le proprietà di un materiale con valore Shore A pari a 60 sono molto vicine a quelle di un cuore umano. La stampante Stratasys Connex 3D, in grado di combinare diversi tipi di fotopolimeri per produrre un'ampia gamma di caratteristiche, è riuscita ad offrire la giusta consistenza.

Pensare la soluzione... toccandola con mano

Cuore stampato in 3D nelle mani del chirurgo.

Per un chirurgo un modello 3D molto preciso è ben più prezioso di qualsiasi immagine o scansione, non importa quanto avanzata.

Burke portava con sé il modello in 3D nella borsa della palestra e ogni volta che aveva un minuto libero lo prendeva in mano, lo rigirava, lo osservava da ogni angolo e lo manipolava come poi avrebbe fatto col cuore di Adenelie, spostando i vasi sanguigni per esplorare ogni possibile approccio ricostruttivo. Ed è stato in uno di questi "minuti liberi" che ha trovato la soluzione.

Il dottor Burke è riuscito infatti a stabilire con estrema precisione dimensioni e forme dei componenti da usare per la ricostruzione così da poterli preparare in anticipo e ridurre il tempo che Adenelie avrebbe trascorso in bypass. In seguito ha usato il modello 3D per spiegare l'intervento ai genitori di Adenelie e per il briefing dell'équipe chirurgica.

In sala operatoria il cuore di Adenelie è stato collegato ad una macchina per bypass e raffreddato fino quasi alla temperatura di congelamento per potere intervenire senza danneggiarlo. Dopo l'intervento del dottor Burke, il suo cuore è stato nuovamente riscaldato e infine ha ripreso a battere normalmente. Per la prima volta nella vita di Adenelie i valori della pressione cardiaca interna erano nella norma.

"Senza quel modello stampato in 3D forse non sarei mai riuscito a elaborare il metodo che poi ho usato e forse l'operazione non avrebbe avuto successo", spiega il chirurgo.

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