Skapande av patientspecifika silikonkarminmodeller med tillämpningar i prekirurgiska planer och praktisk träning

Tredimensionella modeller kan vara ett värdefullt verktyg för kirurger när de utvecklar kirurgiska planer och medicinska kamrater när de lär sig om komplexa fall. I synnerhet kan 3D-modeller spela en viktig roll inom kardiologiområdet, där komplexa medfödda hjärtsjukdomar förekommer. Medan många 3D-skrivare kan tillhandahålla anatomiskt korrekta och detaljerade modeller, kan befintliga 3D-utskriftsmaterial inte replikera myokardvävnadsegenskaper och kan vara extremt kostsamma. Detta protokoll syftar till att utveckla en process för att skapa patientspecifika modeller av komplexa medfödda hjärtfel med hjälp av ett billigt silikon som närmare matchar hjärtmuskelegenskaper. Med förbättrad modell trohet, faktiska kirurgiska förfarande utbildning kan uppstå före förfarandet. Framgångsrikt skapande av hjärtmodeller börjar med segmentering av radiologiska bilder för att generera en virtuell blodpool (blod som fyller hjärtats kammare) och hjärtmuskelform. Blodpoolen och myokardformen är 3D-printade i akryllonitril butadien styren (ABS), en plast som kan lösas upp i aceton. Formen monteras runt blodpoolen, vilket skapar ett negativt utrymme som simulerar myokardiet. Silikon med en strandhårdhet på 2A hälls i det negativa utrymmet och får bota. Myokardformen avlägsnas och den återstående silikon/blodpoolsmodellen är nedsänkt i aceton. Den beskrivna processen resulterar i en fysisk modell där alla hjärtfunktioner, inklusive intra-hjärt defekter, representeras med mer realistiska vävnadsegenskaper och är närmare approximerade än en direkt 3D-utskriftsmetod. Framgångsrika kirurgiska korrigering av en modell med en Ventrikulärt septal defekt (VSD) med hjälp av en GORE-TEX patch (standard kirurgiskt ingrepp för defekt) visar nyttan av metoden.