Impressão 3D

A doença cardíaca estrutural ganha cada vez mais espaço na cardiologia. Nesse contexto, os métodos de imagem devem proporcionar, além dos recursos tradicionais de diagnósticos, ferramentas para planejamento, simulação e previsão dos resultados dos procedimentos. Isso é particularmente importante nas intervenções percutâneas, já que não há um campo cirúrgico de cavidade aberta para confirmação tátil e visual da anatomia cardíaca.

A dependência de imagens na orientação periprocedimento levou à evolução de uma nova geração de conjuntos de habilidades processuais e tecnologias, como a impressão tridimensional (3D). Nesta revisão, discorreremos sobre o conceito de impressão 3D, sobre as tecnologias disponíveis de impressão, sobre os princípios de segmentação de dados e imagem e sobre o seu papel em alguns cenários clínicos da doença cardíaca.

A impressão 3D transforma dados de imagem em réplicas físicas 3D específicas para o paciente. O processo ocorre em múltiplas etapas sucessivas. A primeira é adquirir os dados de imagem de alta qualidade em um formato Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM).

O arquivo DICOM é então exportado para um software especializado em pós processamento para definir e construir as partes anatômicas do corpo de interesse em um processo chamado segmentação. A segmentação é seguida pela renderização de volume 3D e modelagem digital de geometrias específicas do paciente.

Esses modelos anatômicos digitais 3D do paciente são salvos em formatos de arquivo de estereolitografia (STL) que contêm informações de malha de superfície de geometrias complexas adequadas para impressão 3D, o que permite refinamentos adicionais por meio de modelagem de projeto auxiliada por computador e análise computacional.

Após os ajustes, o arquivo STL é exportado para a impressora 3D. Os materiais de impressão são selecionados baseados na qualidade desejada, mecânica e custos da réplica.

Existem cinco principais tecnologias de impressão tridimensional, descritas abaixo:

• Estereolitografia (SLA): primeira tecnologia de impressão 3D. Utiliza laser ultravioleta (UV) para curar o material base, que é uma resina líquida fotossensível, camada por camada para produzir uma peça 3D. Produz modelos grandes, precisos, transparentes e com uma variedade de elasticidade, como modelos cardíacos e vasculares para educação, treinamento e testes de fluxo. Porém, pode usar apenas um material em um modelo, sendo necessário imprimir estruturas de suporte extras.
• Sinterização seletiva a laser: utiliza laser infravermelho de alta potência para fundir camadas de pequenas partículas de materiais termossensíveis, como náilon, metal e cerâmica. Possui acabamento liso e seu modelo é durável, contudo, é cara e seu uso está principalmente na indústria de manufatura.
• Modelagem por deposição fundida (FDM): custo baixo, adequada para uso em desktop domiciliar ou no escritório. Derrete e extrusa pequenos segmentos de um filamento termoplástico ou fio metálico e os deposita em camadas. Ideal para produzir modelos rígidos e fortes. Seu acabamento é superficial e áspero.
• Jato de tinta: funcionamento semelhante a uma impressora jato de tinta 2D. Deposita pequenas gotas de aglutinante líquido colorido para unir e solidificar camadas de pós (como amido e gesso) para formar um objeto 3D colorido. Ideal para imprimir estruturas cardiovasculares complexas em cores para ilustrações, além de ser rápida e econômica. Seu acabamento superficial é áspero e demanda um pós-processamento mais demorado.
• Polyjet: união das tecnologia SLA e jato de tinta. Deposita fotopolímeros curáveis por UV por camadas para produzir um objeto 3D. Pode imprimir com “materiais digitais” que possuem uma ampla gama de cores, elasticidade e acabamento liso. Foi usada para imprimir modelos cardiovasculares compatíveis com partes rígidas, como raiz da aorta com lesões calcificadas.

Do ponto de vista clínico, a impressão 3D demonstra sua utilidade em uma variedade de procedimentos, desde a seleção de dispositivos até a simulação de cirurgias complexas. Exemplos de algumas aplicações são: dimensionamento dos dispositivos para implante transcateter valvar aórtico e estimativa de riscos de vazamento paravalvar; confecção de modelos funcionais e do aparelho valvar mitral para simulação de bancada e planejamento de cirurgia mitral; avaliação visual da via de saída predita no valve in valve mitral; auxílio para planejamento e seleção de cateteres e dispositivos para fechamento do apêndice atrial esquerdo, bem como para o entendimento anatômico e planejamento de cirurgias congênitas.

Além de peças anatômicas, desenvolvimentos mais recentes da impressão 3D, combinada à inteligência artificial, têm contribuído significativamente para medicina de precisão por meio do hiper-realismo. Trata-se de uma realidade aumentada nas quais objetos reais, mas de aparência artificial são alterados para parecerem realistas.

A impressão 3D não apenas representa uma ferramenta inovadora na cardiologia contemporânea, mas também promete continuar desempenhando um papel crucial no avanço da medicina de precisão, transformando a forma como os profissionais de saúde abordam e tratam as doenças cardíacas estruturais.