Création de modèles cardiaques en silicone spécifiques au patient avec des applications dans les plans pré-chirurgicaux et la formation pratique

Les modèles spécifiques au patient améliorent la confiance du chirurgien et des collègues lors de l’élaboration ou de l’apprentissage de plans chirurgicaux. Les imprimantes tridimensionnelles (3D) génèrent suffisamment de détails pour la préparation chirurgicale, mais ne parviennent pas à reproduire la fidélité haptique des tissus. Un protocole est présenté détaillant la création de modèles cardiaques en silicone spécifiques au patient, combinant la précision de l’impression 3D avec un tissu en silicone simulé.

La cardiopathie congénitale complexe est un problème 3D difficile. Les technologies d’impression 3D existantes ne parviennent pas à reproduire étroitement les propriétés du tissu myocardique. Ce protocole crée des modèles pour la formation chirurgicale haute fidélité.

Cette technique crée de manière rentable des modèles 3D spécifiques au patient à partir de leur imagerie. Modéliser l’anatomie interne et externe de leurs organes nous permet de connaître et de prendre soin intimement de nos patients. La création de ces modèles dans un matériau qui représente étroitement le tissu anatomique permet à cette technique de s’appliquer à tout entraîneur de procédure incluant l’anatomie.

Pour commencer, ouvrez le fichier STL du modèle de cas myocardique dans un programme de CAO. Dans Magics, importez les fichiers STL générés via la deuxième partie d’importation. Dans la fenêtre de gestion de projet, sélectionnez l’option transparente de rendu du modèle.

Utilisez les boutons gauche et droit de la souris pour contrôler l’outil de rotation et de panoramique pour ajuster la vue de la base myocardique en pointant l’apex du cœur vers le bas et l’arc de l’aorte horizontalement. Pour couper l’excès de matériau du boîtier myocardique du modèle, accédez aux outils, sélectionnez couper et indiquer la polyligne, puis sélectionnez les points d’intérêt et cliquez sur Appliquer. De même, coupez le boîtier myocardique en plusieurs morceaux.

Allez à couper, sélectionnez indiquer la polyligne, puis sélectionnez les points d’intérêt pour faire une coupe horizontale à travers l’aorte qui divise le cas myocardique en une moitié inférieure contenant l’apex et la moitié supérieure, ainsi que pour faire deux coupes verticales le long de la section la plus large de la moitié inférieure et de la moitié supérieure du myocarde. Et enfin, cliquez sur Appliquer. Pour assurer un alignement correct pendant l’assemblage, à l’aide d’un outil de génération d’hélices et d’un outil de soustraction booléenne avec une valeur de jeu de 0,25 millimètre, créez des accessoires et des cavités d’hélice correspondants et ajoutez-les aux pièces du boîtier myocardique en cliquant sur Ajouter des accessoires.

Indiquez la position sur le modèle, puis cliquez sur Appliquer. Dans l’une des demi-pièces supérieures du boîtier myocardique, créez un trou de remplissage en silicone d’un diamètre d’un centimètre et vérifiez le placement du trou auprès d’une SME. Sélectionnez Vérifier les diagnostics pour vérifier les diagnostics sur tous les éléments de boîtier individuellement pour trouver des erreurs telles que la normale inversée, les mauvais bords, les mauvais contours, les bords presque mauvais, les trous planaires ou les coquilles dans les pièces de boîtier myocardique.

Si une erreur est détectée, cliquez sur Résolution automatique pour la réparer. Et alternativement, les erreurs peuvent être corrigées manuellement ou à l’aide d’un outil de correction ou d’un assistant. Si les erreurs ne peuvent pas être corrigées à l’aide de l’autre option, corrigez les erreurs à l’aide d’un outil d’emballage rétractable.

Cliquez sur fixer, sélectionnez la pellicule rétractable et suivez la boîte de dialogue pour ajuster l’intervalle d’échantillonnage de la pellicule rétractable et les valeurs de remplissage de l’espace si nécessaire pour corriger les erreurs sur la pièce spécifique sans modifier la physiologie lors de l’examen de la PME. Enregistrez ou exportez ensuite les pièces de cas myocardiques individuelles sous forme de fichiers STL. Ouvrez les modèles de cas myocardique et de pool sanguin dans le logiciel de découpe approprié pour produire des fichiers d’impression 3D.

Ajoutez manuellement des supports d’impression 3D à toutes les pièces ou utilisez un outil de génération de support automatique fourni dans le logiciel, le cas échéant. Découpez les modèles pour générer du G-code à utiliser sur l’imprimante 3D avec les paramètres décrits dans le manuscrit de texte et enregistrez ou exportez le G-code. Téléchargez le fichier d’impression sur l’imprimante 3D.

Après vous être assuré que le filament correct est chargé sur l’imprimante 3D, commencez l’impression. Une fois l’impression terminée, utilisez la pince à aiguille et la pince à épiler pour retirer tout le matériel de support des pièces imprimées. Assemblez les morceaux du boîtier myocardique autour du moule de la piscine de sang, en vous assurant que tous les morceaux s’emboîtent bien.

Si le boîtier myocardique ne peut pas s’adapter à la piscine de sang, apportez de petits ajustements aux pièces du moule du boîtier à l’aide d’un outil de ponçage rotatif à main pour enlever le matériau. Ensuite, lissez la surface du boîtier myocardique à l’aide de vapeur d’acétone. Pour ce faire, tapissez le fond et les côtés d’un récipient avec des serviettes en papier qui ne seront pas affectées par l’acétone.

Versez l’acétone sur l’essuie-tout du fond et laissez-le diffuser sur le côté du récipient, mais ne formez pas de piscine sur le fond. Placez un morceau de papier d’aluminium dans le récipient pour couvrir l’essuie-tout du bas. Orientez les pièces du boîtier myocardique sur le papier d’aluminium de sorte que les faces souhaitées pour être lisses soient verticales, en veillant à ce que les pièces ne se touchent pas ou ne touchent pas les serviettes en papier sur les parois du récipient.

Couvrez le récipient avec du papier d’aluminium et laissez les pièces du boîtier myocardique rester intactes dans le récipient jusqu’à ce que jusqu’à 80% de la finition de surface souhaitée soit obtenue. Une fois que la surface est lisse, retirez soigneusement les morceaux de boîtier myocardique du récipient, en ne touchant que les surfaces extérieures, et laissez les morceaux se dégazer complètement dans un endroit bien ventilé pendant environ 30 minutes ou jusqu’à ce que les morceaux deviennent complètement secs et durs. Mesurez le volume de la segmentation du myocarde à l’aide d’un logiciel de CAO pour déterminer la quantité de silicone nécessaire.

Agiter soigneusement la partie A et la partie B du silicone. Si la couleur est souhaitée sur le modèle, ajoutez du pigment et mélangez soigneusement toutes les parties et le pigment, puis placez un silicone bien mélangé dans une chambre à vide pendant deux à trois minutes à 29 pouces de mercure. Lorsque ce mélange de silicone est complètement dégazé, retirez-le de la chambre et immergez le pool sanguin dans le mélange de silicone pour vous assurer que tous les vides et cavités du pool sanguin sont remplis de silicone et que le pool sanguin est recouvert à fond.

Dans un endroit bien ventilé, vaporisez soigneusement tous les morceaux de la mallette myocardique avec un produit à libération facile. Assemblez la moitié inférieure du boîtier myocardique autour de l’apex de la mare de sang. En cas de fuite, scellez la fuite à l’aide de pinces, de colle chaude ou d’argile.

Ensuite, versez du silicone dans l’espace entre la mare de sang et la paroi du boîtier jusqu’à ce que les morceaux de moisissure myocardique assemblés soient remplis. Après avoir assemblé les morceaux restants du boîtier myocardique, fixez fermement les morceaux du boîtier à l’aide d’élastiques et de pinces si nécessaire. Lorsque le silicone est solidifié, retirez le cœur en silicone du boîtier myocardique et coupez toutes les coutures en silicone créées à partir de l’espace entre les pièces du boîtier ou le trou de remplissage.

Après avoir identifié tous les vaisseaux sanguins avec des extrémités ouvertes sur le modèle en silicone, coupez tout silicone recouvrant les vaisseaux pour exposer la mare de sang ABS à l’intérieur. Immergez le cœur en silicone dans de l’acétone et l’ABS commencera à se ramollir 10 à 15 minutes après l’immersion de l’acétone. Une fois l’ABS ramolli, retirez de gros morceaux d’ABS avec une pince à épiler pour augmenter la vitesse du processus de dissolution de l’ABS.

Lorsque la majeure partie du bassin sanguin d’ABS s’est dissoute, rincez le cœur en silicone avec de l’acétone propre deux à trois fois pour retirer tout l’ABS du silicone. Retirez le modèle cardiaque de l’acétone et laissez l’acétone restante s’évaporer du modèle dans un endroit bien ventilé. Pour évaluer la précision et la fonctionnalité du modèle en silicone, deux incisions ont été pratiquées, l’une dans le ventricule gauche antérieur et l’autre dans le ventricule droit postérieur pour visualiser l’anatomie interne.

Le défaut septal ventriculaire attendu était présent, tout comme les structures intérieures appropriées et un patch GORE-TEX a été cousu dans le modèle par un chirurgien cardiaque congénital pour corriger le défaut septal ventriculaire. La conception du moule est cruciale. Assurez-vous de couper le moule en autant de morceaux que nécessaire pour tenir autour de la mare de sang.

Cette technique permet de créer des modèles de silicone complexes spécifiques au patient. Nous ne sommes plus contraints par les limitations matérielles de l’impression 3D. Au contraire, nous sommes habilités à répondre à toute demande de formateurs chirurgicaux complexes.