Desenvolvimento de Modelo para Simulação de Cirurgia Cardíaca Baseado em Impressão 3D

Abstract

Neste estudo foi desenvolvido um modelo de treino para cirurgia cardíaca, de modo a permitir aos médicos cardiologistas treinarem técnicas para o tratamento de doenças das válvulas cardíacas. Este trabalho foi dividido em dois objetivos principais.O primeiro objetivo consistiu na utilização de técnicas de fabrico aditivo para criar o esqueleto fibroso do coração, que serviu de base ao modelo de treino. Foi utilizada a tecnologia FFF (Fabricação por Filamento Fundido) para criar a estrutura complexa do esqueleto cardíaco, mas também do conjunto em análise aquando da cirurgia, esqueleto e válvulas cardíacas, para permitir desenvolver o molde. Uma vez que neste passo se deu mais importância à reutilização e resistência da estrutura de apoio (esqueleto cardíaco), aspetos sobre as propriedades mecânicas da estrutura humana real não foram tidas em grande consideração.O segundo objetivo foi o fabrico das válvulas cardíacas. As quatro válvulas cardíacas serão diretamente adicionadas ao esqueleto impresso através de técnicas de fabrico. Estas válvulas permitiram a prática de técnicas cirúrgicas específicas relacionadas com o tratamento de doenças das válvulas cardíacas. Os ensaios foram feitos com diferentes tipos de silicone para o molde, diferentes configurações do molde, e diferentes materiais para as válvulas cardíacas. Nos últimos ensaios foram também realizados testes de sutura para verificar a resistência dos modelos.Todas as etapas deste projeto foram devidamente acompanhadas e avaliadas por especialistas da área.Assim, o modelo final visa permitir aos profissionais de saúde praticar e aperfeiçoar técnicas cirúrgicas num ambiente controlado e seguro, reduzindo os riscos e os custos associados à cirurgia real em doentes ou em modelos humanos ou animais.

In this study, a training model for cardiac surgery was developed to enable cardiologists to train techniques for the treatment of heart valve diseases. This work was divided into two main objectives.The first objective was to use additive manufacturing techniques to create the fibrous skeleton of the heart, which formed the basis of the training model. FFF (Fused Filament Fabrication) technology was used to create the complex structure of the cardiac skeleton, but also of the assembly under analysis at the time of surgery, skeleton and heart valves, to allow the development of the mould. Since in this step more importance was given to the reuse and resistance of the support structure (cardiac skeleton), aspects about the mechanical properties of the real human structure were not taken into great consideration.The second goal was the fabrication of the heart valves. The four heart valves will be directly added to the printed skeleton through moulding techniques. These valves allowed the practice of specific surgical techniques related to the treatment of heart valve diseases. The trials were carried out with different types of moulding silicone, different mould configurations, and different materials for the heart valves. In the last trials, suture tests were also performed to check the strength of the models.All stages of this project were duly monitored and assessed by experts in the field.Thus, the final model aims to allow health professionals to practice and improve surgical techniques in a controlled and safe environment, reducing the risks and costs associated with real surgery on patients or in human or animal models.