Creazione di modelli cardiaci in silicone specifici per il paziente con applicazioni in piani pre-chirurgici e formazione pratica

La cardiopatia congenita complessa è un problema 3D difficile. Le tecnologie di stampa 3D esistenti non riescono a replicare da vicino le proprietà del tessuto miocardico. Questo protocollo crea modelli per l’addestramento chirurgico ad alta fedeltà.

Questa tecnica crea in modo conveniente modelli 3D specifici per il paziente dalle loro immagini. Modellare l’anatomia interna ed esterna dei loro organi ci consente di conoscere e prenderci cura intimamente dei nostri pazienti. La creazione di questi modelli in un materiale che rappresenta da vicino il tessuto anatomico consente a questa tecnica di applicarsi a qualsiasi trainer di procedura che includa l’anatomia.

Per iniziare, aprire il file STL del modello di caso miocardico in un programma CAD. In Magics, importa i file STL generati tramite l’importazione della seconda parte. Nella finestra di gestione del progetto, selezionare l’opzione trasparente del rendering del modello.

Utilizzare i pulsanti sinistro e destro del mouse per controllare lo strumento di rotazione e panoramica per regolare la vista della base miocardica puntando l’apice del cuore verso il basso e l’arco dell’aorta orizzontale. Per tagliare il materiale della cassa miocardica in eccesso dal modello, vai su strumenti, seleziona Taglia e indica polilinea, quindi seleziona i punti di interesse e fai clic su Applica. Allo stesso modo, tagliare la cassa miocardica in più pezzi.

Vai a tagliare, seleziona indica polilinea, quindi seleziona i punti di interesse per effettuare un taglio orizzontale attraverso l’aorta che divide la cassa miocardica in una metà inferiore contenente l’apice e la metà superiore, nonché per effettuare due tagli verticali lungo la sezione più ampia della metà inferiore e della metà superiore della cassa miocardica. E infine, fai clic su Applica. Per garantire un corretto allineamento durante l’assemblaggio, utilizzando uno strumento di generazione di puntelli e uno strumento di sottrazione booleana con un valore di gioco di 0,25 millimetri, creare puntelli e cavità di puntelli corrispondenti e aggiungerli ai pezzi della cassa miocardica facendo clic su Aggiungi puntelli.

Indicare la posizione sul modello, quindi fare clic su Applica. In uno dei mezzi pezzi superiori della cassa miocardica, creare un foro di riempimento in silicone del diametro di un centimetro e verificare il posizionamento del foro con una PMI. Seleziona controlla la diagnostica per controllare la diagnostica su tutti i pezzi del caso singolarmente per trovare errori come normale invertito, bordi danneggiati, contorni errati, bordi quasi cattivi, fori planari o gusci nei pezzi del caso miocardico.

Se viene rilevato un errore, fare clic su Risoluzione automatica per ripararlo. E in alternativa, gli errori possono essere corretti manualmente o utilizzando uno strumento di correzione o una procedura guidata. Se gli errori non possono essere corretti utilizzando l’opzione alternativa, correggere gli errori utilizzando uno strumento di avvolgimento termoretraibile.

Fare clic su Fix, selezionare shrink wrap e seguire la finestra di dialogo per regolare l’intervallo del campione di shrink wrap e i valori di gap fill come necessario per correggere gli errori sul pezzo specifico senza alterare la fisiologia al momento della revisione della PMI. Quindi salvare o esportare i singoli pezzi del caso miocardico come file STL. Apri la custodia miocardica e i modelli di pool di sangue nel software di affettatura appropriato per produrre file di stampa 3D.

Aggiungi manualmente i supporti di stampa 3D a tutti i pezzi o utilizza uno strumento di generazione automatica del supporto fornito nel software, se disponibile. Taglia i modelli per generare G-code da utilizzare sulla stampante 3D con i parametri descritti nel manoscritto di testo e salva o esporta il G-code. Caricare il file di stampa sulla stampante 3D.

Dopo esserti assicurato che il filamento corretto sia caricato sulla stampante 3D, inizia a stampare. Al termine della stampa, utilizzare le pinze e le pinzette per il naso ad ago per rimuovere tutto il materiale di supporto dai pezzi stampati. Assemblare i pezzi della cassa miocardica attorno allo stampo del pool sanguigno, assicurandosi che tutti i pezzi si adattino strettamente.

Se la custodia miocardica non può adattarsi al pool di sangue, apportare piccole modifiche ai pezzi dello stampo della cassa utilizzando uno strumento di levigatura rotativa a mano per rimuovere il materiale. Quindi, levigare la superficie del caso miocardico usando il vapore di acetone. Per fare ciò, rivestire il fondo e i lati di un contenitore con asciugamani di carta che non saranno influenzati dall’acetone.

Versare l’acetone sul tovagliolo di carta inferiore e lasciarlo diffondere gli asciugamani di carta sul lato del contenitore, ma non formare una piscina sul fondo. Metti un pezzo di foglio di alluminio nel contenitore per coprire il tovagliolo di carta inferiore. Orientare i pezzi della custodia miocardica sul foglio di alluminio in modo che le facce desiderate siano lisce siano verticali, assicurando che i pezzi non si tocchino l’un l’altro o gli asciugamani di carta sulle pareti del contenitore.

Coprire il contenitore con un foglio di alluminio e lasciare che i pezzi della custodia miocardica rimangano indisturbati nel contenitore fino a raggiungere fino all’80% della finitura superficiale desiderata. Una volta che la superficie è liscia, rimuovere con cura i pezzi della custodia miocardica dal contenitore, toccando solo le superfici esterne, e lasciare che i pezzi si degastino completamente in un’area ben ventilata per circa 30 minuti o fino a quando i pezzi diventano completamente asciutti e duri. Misurare il volume della segmentazione del miocardio utilizzando il software CAD per determinare la quantità di silicone necessaria.

Agitare accuratamente la parte A e la parte B del silicone. Se si desidera il colore sul modello, aggiungere il pigmento e mescolare accuratamente tutte le parti e il pigmento, quindi posizionare un silicone accuratamente miscelato in una camera a vuoto per due o tre minuti a 29 pollici di mercurio. Quando questa miscela di silicone è completamente degassata, rimuoverla dalla camera e immergere la pozza di sangue nella miscela di silicone per garantire che tutti i vuoti e le cavità nella piscina di sangue vengano riempiti di silicone e che il pool di sangue sia rivestito accuratamente.

In un’area ben ventilata, spruzzare accuratamente tutti i pezzi della custodia miocardica con un prodotto di facile rilascio. Assemblare la metà inferiore della cassa miocardica attorno all’apice del pool sanguigno. In caso di perdite, sigillare la perdita utilizzando morsetti, colla a caldo o argilla.

Quindi, versare il silicone nello spazio tra la piscina di sangue e la parete della cassa fino a quando i pezzi di muffa miocardica assemblati non vengono riempiti. Dopo aver assemblato i pezzi rimanenti della cassa miocardica, fissare saldamente i pezzi della custodia utilizzando elastici e morsetti se necessario. Quando il silicone è solidificato, rimuovere il cuore in silicone dalla custodia miocardica e tagliare eventuali cuciture in silicone create dallo spazio tra i pezzi della cassa o il foro di riempimento.

Dopo aver identificato tutti i vasi sanguigni con estremità aperte sul modello in silicone, tagliare qualsiasi silicone che copra i vasi per esporre la piscina di sangue ABS all’interno. Immergere il cuore in silicone in acetone e ABS inizierà ad ammorbidirsi da 10 a 15 minuti dopo l’immersione dell’acetone. Una volta ammorbidito l’ABS, rimuovere grandi pezzi di ABS con una pinzetta per aumentare la velocità del processo di dissoluzione dell’ABS.

Quando la maggior parte del pool di sangue ABS si è sciolto, sciacquare il cuore in silicone con acetone pulito due o tre volte per rimuovere tutto l’ABS dal silicone. Rimuovere il modello cardiaco dall’acetone e lasciare che l’acetone rimanente evapori dal modello in un’area ben ventilata. Per valutare l’accuratezza e la funzionalità del modello in silicone, sono state fatte due incisioni, una nel ventricolo sinistro anteriore e l’altra nel ventricolo destro posteriore per visualizzare l’anatomia interna.

Il difetto del setto ventricolare atteso era presente così come le strutture interne appropriate e un cerotto GORE-TEX è stato cucito nel modello da un cardiochirurgo congenito per correggere il difetto del setto ventricolare. Progettare lo stampo è fondamentale. Assicurati di tagliare lo stampo in tutti i pezzi di cui hai bisogno per adattarsi alla pozza di sangue.

Questa tecnica sblocca la creazione di intricati modelli in silicone specifici per il paziente. Non siamo più vincolati dalle limitazioni dei materiali di stampa 3D. Piuttosto, siamo in grado di soddisfare qualsiasi domanda di istruttori chirurgici complessi.