Interventional cardiology simulator for coronary artery disease

Abstract

A simulção médica é um campo em crescimento, incentivando a medicina pesonalizada e um melhor tratamento dos pacientes. Com o aumento do uso de técnicas de prototipagem rápida como a impressão 3D, aparecem novas oportunidades de uso das mesmas aplicadas a esta área. O facto de que o erro médico é a terceira maior causa de morte nos Estados Unidos e que a American Food and Drug Administration considera que deve existir treino de simulação para a utilização de novos dispositivos reitera esta necessidade.Até agora, as soluções oferecidas pelo mercado no que toca a simulação de intervenção coronária percutânica, limitavam-se a produtos baseados em software e teste em cadáveres. No entanto, este tipo de técnica apresenta diversas limitações, como sendo a dficuldade de simular casos específicos e o realismo da intervenção.O propósito desta tese é a execução de um simulador físico de cardiologia de intervenção para auxiliar o tratamento de doença coronária. Para isso, recorreu-se a métodos de impressão 3D de estruturas anatómicas específicas, com o desenvolvimento e manufatura de todo o equipamento necessário para acomodoar estes modelos. Métodos incluem a utilização de pós processamento de impressões 3D com revestimentos elastoméricos e moldes destrutivos com revestimentos de silicone.Vários testes reais foram concretizados, indicando um comportamento de simulação muito similar à intervenção real. O feedback dos cardiologistas de intervenção foi muito positivo, apontando que pelo facto de terem aprendido e previsto possíveis complicações, o sucesso das operações foi claramente superior.

Simulation in healthcare is a growing field, leading to personalized medicine and better patient treatment. With an increasing use of rapid prototyping techniques such as 3D printing, new opportunities arise for enhancing this medical practice. The fact that medical error accounts for the third most common cause of death in the United States, and that American Food and Drug administration considers that simulation training should be part of new procedure device training, just emphasizes this need.Until now, both software and corpse-based simulation were available options when considering percutaneous coronary intervention simulation. However, these methods have big limitations in patient specific anatomies as well as overall realism.The purpose of this thesis is to produce a physical interventional cardiology simulator to aid the treatment of coronary artery disease. For this, 3D printing of patient specific anatomical structures was broadly used, alongside with designing and manufacturing a real like setup to accommodate these models. Methods include post processing stereolithography 3D printings with elastomeric coatings and destructive molds with silicone coatings.Real tests were done in cath lab environment and final results indicated a very similar behavior between real and simulated procedures. Interventional cardiologists’ feedback was very positive, indicating that by having learned and predicted possible complications beforehand, the intervention outcome was much better.