Utilizzare la stampa 3D per realizzare un modello robotico del cuore del paziente, sul quale testare possibili strategie e opzioni terapeutiche.
È questo l’ambizioso obiettivo di un gruppo di ricerca dell’Health Sciences and Technology Program del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston che ha indagato le potenzialità di questo approccio per la gestione clinica della stenosi aortica. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science Robotics (1).
Per costruire i modelli cardiaci 3D i ricercatori hanno preso in considerazione 15 pazienti (età media: 78 ± 13 anni) con stenosi aortica sottoposti a ecocardiografia transtoracica e/o transesofagea, nonché a un esame di imaging con tomografia computerizzata, per la valutazione emodinamica e anatomica.
I dati clinici e i risultati delle immagini diagnostiche sono stati utilizzati per creare dei modelli anatomici tridimensionali del ventricolo sinistro e dell’aorta dei pazienti, i quali sono stati poi stampati in 3D con una resina fotopolimerica elastomerica morbida. In aggiunta, per ogni modello cardiaco i ricercatori hanno realizzato un sistema idrodinamico in grado di riprodurre la funzionalità cardiaca del singolo paziente.
Ogni manicotto robotico è stato settato in modo da restituire la forza contrattile necessaria per generare pressione e flussi sistolici specifici, con la riproduzione dell’aorta utile a valutare l’emodinamica del singolo paziente a diversi livelli di stenosi aortica.
È stato quindi calcolato un coefficiente di somiglianza (Sørensen -Dice similarity coefficient) che ha dimostrato quantitativamente come la stampa 3D del cuore riuscisse a “mimare” l’attività emodinamica e il rimodellamento cardiaco del paziente con un’accuratezza maggiore rispetto ad altri sistemi attualmente disponibili.
I modelli sono stati poi utilizzati per testare i cambiamenti emodinamici indotti da diversi approcci per la sostituzione valvolare transcatetere (TAVR), mettendo in luce le potenzialità di questi modelli cardiaci 3D in ambito clinico.
“I cambiamenti misurati in questo studio – scrivono gli autori nelle conclusioni del loro articolo – sono coerenti con quelli emersi in altri che hanno indagato gli esiti associati alle procedure di TAVR su vaste popolazioni”.
Bibliografia
1. Rosalia L, Ozturk C, Goswami D, et al. Soft robotic patient-specific hydrodynamic model of aortic stenosis and ventricular remodeling. Sci Robot 2023; 8: eade2184.
