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Usando la impresión en 3D para tratar complejas enfermedades estructurales del corazón.

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En el campo de las enfermedades estructurales del corazón, la rápida evolución de la tecnología de impresión en 3D puede tener un poderoso impacto.

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Limitaciones de la imagen bidimensional y beneficios añadidos de la impresión en 3D

Las modalidades actuales de imágenes cardíacas convencionales como la ecocardiografía (EKG), la tomografía computarizada (TC) cardíaca o la resonancia magnética (RM) utilizan principalmente métodos bidimensionales (2D) que requieren una gran pericia y experiencia para su interpretación. En el campo de la cardiología pediátrica o congénita, las enfermedades cardíacas estructurales complejas requieren una delineación anatómica precisa antes de la intervención. Considere un corazón no más grande que una nuez con múltiples niveles de conexiones anormales. Utilizando métodos estándar de visualización, ya sea por eco, TC o RM, el intérprete esencialmente "reconstruye" una imagen tridimensional (3D) a partir de múltiples cortes o barridos a través de este complejo corazón. En general, este método funciona bien para el corazón estructuralmente normal o para lesiones "simples" (1); sin embargo, los desafíos de interpretación y la posibilidad de errores se agravan en el caso de lesiones cardíacas de complejidad moderada o grande (1). Los métodos tridimensionales de visualización, como el eco tridimensional, el volumen o la representación de la superficie, dan la percepción añadida de la profundidad, pero están fundamentalmente limitados por las pantallas 2D en las que se visualizan. Así pues, las relaciones espaciales complejas y tridimensionales, como las vías entre las entradas atrio-ventriculares (AV), los defectos septales ventriculares (VSD) y las salidas cardíacas se limitan a la visualización en planos 2D que requieren una gran pericia y experiencia para interpretarlos con precisión. Existen limitaciones similares en los casos de vasculatura extracardíaca anormal, en los que las relaciones exactas entre las estructuras vasculares (arterias, venas, etc.) y no vasculares (vías respiratorias, esófago, etc.) son importantes de conocer, pero difíciles de interpretar en el caso de anomalías complejas.

En la era actual de la atención multidisciplinaria, estas limitaciones de la imagen 2D son especialmente relevantes. Considere al paciente con defectos cardiovasculares complejos que recibe atención en un centro médico moderno. En este ambiente, el equipo de cuidado para tal paciente usualmente consiste de múltiples subespecialistas, cada uno trayendo su propia pericia y experiencias a la mesa. Dentro de este equipo, la comprensión de las enfermedades cardíacas estructurales complejas varía, ya sea por el nivel de experiencia (por ejemplo, aprendiz frente a profesorado experimentado) o por los antecedentes (por ejemplo, imaginador frente a cirujano frente a intensivista). Si bien el equipo multidisciplinario es fundamental para la atención integral de los pacientes, las variaciones en los antecedentes hacen que sea difícil comunicar con precisión un diagnóstico complejo, y existe la posibilidad de que se produzcan errores de comunicación y errores médicos posteriores.

En los últimos años, la impresión en 3D ha surgido como una tecnología de vanguardia para el tratamiento que ofrece varias mejoras con respecto al status quo, incluyendo (2-5):

- Mejores resultados en la atención al paciente

- Educación y habilidades técnicas del aprendiz

- El asesoramiento a los pacientes y a los cuidadores

Mejora de la planificación prequirúrgica y de los resultados de la atención al paciente

La impresión en 3D produce una réplica de la anatomía del paciente. En pacientes con enfermedades congénitas complejas del corazón (CHD), esto permite una comprensión precisa de la anatomía del paciente y la fisiología resultante. La impresión 3D en CHD se ha utilizado en los últimos años como complemento de los métodos convencionales de imagen para la planificación quirúrgica (6,7). Esta tecnología resuelve algunos de los desafíos de la imagen 2D discutidos en la sección anterior permitiendo decisiones más informadas y una planificación prequirúrgica precisa. Los modelos ayudan a disipar parte del misterio que rodea a las malformaciones anatómicas complejas al permitir a los profesionales sostener, inspeccionar y manipular la réplica, y facilitar los debates en profundidad entre los miembros del equipo multidisciplinario (8,9). Además, los modelos permiten mejorar las discusiones con el paciente y los cuidadores en relación con el diagnóstico y las opciones terapéuticas, como se explica en la siguiente sección.

En cuanto a la planificación quirúrgica, los modelos tridimensionales permiten una planificación detallada basada en un modelo físico que se puede sostener, manipular en un espacio tridimensional real y escrutar para planificar diversos aspectos de la cirugía, entre ellos el enfoque quirúrgico, la incisión, la técnica de canulación, etc.

Además, los modelos 3D facilitan la reflexión sobre planes alternativos (Plan A, Plan B, etc.) y "estrategias de salida" si/cuando surgen complicaciones intraoperatorias. Este tipo de planificación prequirúrgica precisa puede dar lugar a tiempos de operación más cortos y a menos complicaciones quirúrgicas. Un tiempo de bypass cardiopulmonar más corto, un tiempo de paro circulatorio y menos lesiones residuales que requieran una reintervención son los resultados deseados de una planificación prequirúrgica precisa a partir de modelos impresos en 3D. Estas mejoras en el quirófano pueden traducirse en una recuperación más rápida y una estancia hospitalaria postoperatoria más corta. La impresión 3D cardíaca es un campo incipiente, y en este momento hay datos limitados para probar estos resultados beneficiosos. Sin embargo, la utilización de esta tecnología está creciendo y, con el tiempo, los posibles beneficios de la impresión en 3D pueden demostrarse mediante estudios científicos. Hasta que tengamos datos de grandes estudios de resultados, la naturaleza intuitiva de la impresión 3D y la demanda clínica de cirujanos e intervencionistas estimulará esta práctica en los principales programas cardíacos. Como describió un cirujano cardiotorácico: "Tener un modelo impreso en 3D es como caminar por una calle oscura con las luces encendidas"

Casos ideales para la impresión 3D cardiovascular

La impresión 3D cardiovascular tiene aplicaciones de gran alcance, y la utilización clínica depende esencialmente de las necesidades de los equipos médicos y quirúrgicos. Como ya se ha dicho, en las enfermedades cardíacas estructurales complejas, la visualización avanzada en 3D de las estructuras intracardíacas puede contribuir significativamente a la planificación quirúrgica. Entre los ejemplos se incluyen los pacientes con anomalías de salida, como la doble salida del ventrículo derecho (DORV). En estos casos, puede ser necesario un complejo deflector intracardíaco o un cambio arterial para ejecutar con éxito una reparación de dos ventrículos.

Los casos extracardíacos que se benefician de la impresión en 3D incluyen pacientes con lesiones vasculares complejas. Un ejemplo es la entidad de la atresia pulmonar y las múltiples colaterales aorto-pulmonares. Para estos pacientes, la visualización precisa de estos vasos anormales y la relación con las estructuras circundantes (vías respiratorias, venas, etc.) puede ayudar a los cirujanos a planificar una cirugía de unifocalización para minimizar las complicaciones y la pérdida de sangre.

Los pacientes adultos con enfermedades cardíacas congénitas (ECCH) que se someten a una cirugía pueden obtener los mismos beneficios de una planificación precisa como se ha explicado anteriormente. Además, en esta población que puede haber sido sometida previamente a múltiples cirugías cardíacas, la impresión en 3D permite a los cirujanos minimizar los riesgos asociados con la reentrada en el esternón mediante la planificación precisa del alcance de las técnicas de disección y canulación. Por último, en los pacientes con enfermedad coronaria, la impresión en 3D permite obtener diagnósticos anatómicos muy precisos, lo que supone una clara ventaja con respecto a la ecocardiografía estándar, dado el deterioro de las ventanas acústicas con el tiempo.

Lecciones aprendidas de la impresión en 3D en nuestra institución

El modelado en 3D puede ser un proceso que requiere mucho tiempo y trabajo, por lo que la selección del caso apropiado es clave.

La discusión de las prioridades clínicas para el modelo 3D con el proveedor de referencia es vital. Por ejemplo, la delineación de la anatomía intracardíaca y el potencial de reparación de dos ventrículos en un paciente con doble salida del ventrículo derecho.

El control de calidad es primordial. Así pues, la participación activa de un médico experto en imágenes cardíacas es esencial durante las etapas clave del modelado tridimensional (segmentación, diseño, impresión, etc.).

La comunicación estrecha con el ingeniero de 3D, es decir, con la persona que realiza la segmentación, el diseño, etc., es clave.

Existen muchas opciones diferentes para los modelos 3D: rígidos, multicolor, monocolor, semirrígidos, etc. El tipo de modelo 3D utilizado será determinado por las necesidades del equipo clínico. Lo ideal para los equipos que atienden a pacientes complejos es una impresora capaz de imprimir en alta resolución en una variedad de colores y densidad de material, lo que proporciona la mayor flexibilidad para la impresión en 3D.

Desde un punto de vista práctico, la adquisición de una impresora 3D de alta calidad y el software necesario para la impresión en 3D de calidad médica es una propuesta costosa. La unión de las subespecialidades que utilizan la impresión en 3D en toda la institución puede permitir compartir los costos para poner en marcha un programa de impresión en 3D. En los centros académicos que están afiliados a la universidad, la asociación con la ingeniería o las ciencias biomédicas también puede ofrecer oportunidades para iniciar o ampliar un programa de impresión en 3D.

La impresión 3D es una tecnología creciente y esencial en un programa médico moderno, que funciona para lograr los mejores resultados clínicos, proporcionar una educación de vanguardia a los aprendices y ofrecer el más alto nivel de atención a los pacientes y sus familias. En la actualidad, esta avanzada capacidad es un "diferenciador clave" que distingue a un programa médico. Sin embargo, con una aplicación más amplia de la impresión en 3D en la práctica médica, los hospitales podrían descubrir que la falta de un programa en 3D es una deficiencia en el futuro próximo. En conclusión, puede ser inexacto considerar la impresión en 3D como la "ola del futuro" en este momento. La tecnología ha madurado para aplicaciones precisas en la atención médica compleja, por lo que la impresión en 3D ya ha llegado y es probable que se extienda como un elemento básico de la medicina moderna.