Beth Ripley correu pelo corredor em direção ao cardiologista com um coração fresco nas mãos.
Mostrando a ele, ele pegou e começou a revirar, inspecionando e sondando. O cardiologista reconheceu imediatamente que meses de planejamento tinham que ser deixados de lado. De volta à prancheta.
O coração em questão era um modelo em 3D em tamanho real do relógio real do paciente, aquecido pelas impressoras do Hospital Brigham and Women, em Boston, Massachusetts. Ripley, um radiologista, juntamente com o radiologista Mike Steigner, criou o modelo para a equipe de cardiologia depois que os modelos digitais se mostraram ineficazes para visualizar a abordagem cirúrgica. Quando o cardiologista colocou as mãos em um modelo baseado nos dados das tomografias, o problema ficou claro como o dia.
Apenas olhando para o modelo, ele percebeu que a abordagem do procedimento provavelmente teria que mudar de um cateterismo minimamente invasivo para uma cirurgia cardíaca aberta. Com efeito, sua equipe havia evitado uma complicação potencial que era imprevisível sem o modelo físico.
Ripley e Tatiana Kelil, outra radiologista de Brigham and Women, fazem parte de um novo esforço chamado 3D Print For Health, iniciado apenas cinco meses atrás. É um trabalho de amor, realizado em seu tempo livre em um esforço para estimular discussões dentro da comunidade de impressão 3D biomédica. Eles também estão trabalhando com vários cirurgiões e radiologistas no Brigham and Women's Hospital, estudando como modelos 3D detalhados das anatomias reais dos pacientes podem ajudar a reduzir as complicações da cirurgia e do tratamento e também melhorar a capacidade dos pacientes de serem seus melhores defensores.
"Queríamos construir um espaço para pacientes e pesquisadores compartilharem ideias sobre como podemos usar melhor a impressão 3D na medicina", diz Ripley. “Nas mãos das pessoas certas, pode ser uma ferramenta extremamente poderosa.”
Digitalização 3D de um coração (Impressão 3D para a saúde) 
Varredura 3D de um acidente vascular cerebral no cérebro (impressão em 3D para a saúde) 
Digitalização 3D de um rim (impressão 3D para a saúde) A equipe é motivada por seus pacientes e o desejo de fazer uma diferença real para eles. Às vezes isso significa ajudar o paciente a entender melhor sua doença ou patologia; às vezes, está ajudando um cirurgião a desenvolver um play-by-play rigorosamente coreografado para um procedimento futuro.
"Perguntamos aos cirurgiões o que os mantinha à noite", diz Kelil. “Eles precisavam de ajuda para visualizar a anatomia de um paciente ou para comunicar um procedimento a um paciente? Não queremos imprimir um modelo só porque é imprimível - tem que ter utilidade ”.
Brigham and Women's não é a primeira instituição médica a usar a impressão 3D dessa maneira. Empresas de suprimentos médicos estão usando modelos anatômicos impressos em 3D para projetar melhores protótipos de dispositivos, incluindo válvulas cardíacas e próteses; O National Institutes of Health mantém uma troca de impressões onde os modelos estão disponíveis gratuitamente para download. O que torna os esforços do Hospital Brigham e da Mulher diferentes é que eles estão projetando e executando estudos de como os modelos impressos pré-procedimento fazem a diferença na redução do tempo de cirurgia e complicações.
A equipe está se concentrando em dois procedimentos em conjunto com outros médicos do Brigham and Women's Hospital - uma substituição de válvula aórtica minimamente invasiva e uma ressecção de tumor renal assistida por robô, onde cada segundo conta após o fechamento dos vasos. Ter um modelo 3D da aorta do paciente antes da cirurgia permite que os médicos escolham uma válvula que se ajuste exatamente; para um rim, o modelo oferece aos cirurgiões uma melhor visualização da localização do tumor, minimizando o dano tecidual causado pela redução do fluxo sanguíneo para o órgão durante a cirurgia.
"Com substituição de válvula minimamente invasiva, os intervencionistas não conseguem abrir o seu peito e medir fisicamente a válvula para se certificar de que ela se encaixa", diz Ripley. “Atualmente, a única maneira de medir isso é com uma imagem 2D, mas mesmo com as melhores imagens nem sempre é fácil”.
Trabalhando em estreita colaboração com James Weaver e Ahmed Hosny, especialistas em impressão 3D de alta resolução no Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada da Universidade de Harvard, a equipe está investigando a precisão dos dados digitais em modelos físicos e como fazer o melhor uso dos mesmos. exames existentes para reduzir a exposição dos pacientes a radiação adicional desnecessária.
Dentistas têm feito isso há anos. Quando você perde a coroa de um dente, eles fabricam um substituto; qualquer coisa menos que um encaixe perfeito pode danificar os dentes ao redor e o osso subjacente. Com a impressão 3D, a equipe vê a medicina personalizada decolar no mainstream.
"Estamos realmente interessados em criar tratamentos específicos para pacientes", diz Hosny. "Queremos criar a solução mais adequada para você e, idealmente, isso significa fazer medições, enviá-las para um fabricante de dispositivos médicos e receber de volta algo que seja adequado para cada paciente."
E o grupo acha que os modelos médicos em 3D têm aplicações em doenças comuns, não apenas para procedimentos raros ou complicados.
Beth Ripley (à esquerda) e Tatiana Kelil (à direita) explicam o processo de impressão de modelos anatômicos em 3D para os participantes da National Maker Faire no último final de semana em Washington, DC (3D Print For Health) 
(Impressão 3D para a saúde) 
(Impressão 3D para a saúde) 
(Impressão 3D para a saúde) 
(Impressão 3D para a saúde) 
(Impressão 3D para a saúde) 
(Impressão 3D para a saúde) 
Kelil (à esquerda) e Ripley (segundo à esquerda) juntaram-se aos colegas James Weaver (segundo da direita) e Ahmed Hosny (à direita), do Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering da Universidade de Harvard. (Impressão 3D para a saúde) Eles criaram uma série de modelos mostrando os efeitos do “Top 10 Killers” para demonstrar como a impressão 3D seria útil para abordar doenças cardiovasculares, câncer, DPOC, trauma, acidente vascular cerebral, Alzheimer, diabetes, pneumonia e gripe, doença renal e suicídio. . Na recente feira National Maker Faire, em Washington, DC, os participantes se reuniram em volta da mesa de exibição, pegando cérebros, pés e corações, enquanto Ripley, Kelil, Hosny e Weaver se revezaram explicando o processo de produção de modelos e seus benefícios potenciais para a saúde.
A equipe espera que seus esforços levem ao tratamento específico do paciente. Como um exemplo, eles se referem a Steven Keating, um pesquisador do MIT, que em 2014 foi diagnosticado com um grande tumor no cérebro. Keating estava ativo no trabalho com Weaver e Hosny para visualizar o tumor em 3D, enquanto seu cirurgião, Ennio Chiocca, pediu-lhes para imprimir uma réplica especialmente texturizada.
Os modelos 3D foram incrivelmente úteis para ajudar a Keating a entender melhor o escopo do tumor e fornecer recursos visuais poderosos para comunicar seu diagnóstico à sua família, amigos e colegas cientistas. Sua experiência também ajudou a aumentar a conscientização do público em geral quanto ao poder educacional da impressão 3D biomédica.
Idealmente, o grupo prevê que um paciente possa levar os dados do exame para um médico e ter um modelo feito desse órgão ou tecido - para qualquer procedimento. No momento, a maioria dos planos de seguro não cobre o custo de produzir modelos, mas Kelil diz que, se continuarmos a provar suas utilidades no diagnóstico, tratamento e redução de custos, isso pode mudar no futuro próximo. O coração produzido por Ripley custou cerca de US $ 200 em materiais e mão de obra.
No mínimo, se um paciente está interessado em obter um modelo impresso em 3D, ele deve solicitar as imagens digitais imediatamente, aconselha Ripley. Essas imagens podem ser úteis na estrada.
"Os pacientes devem ter acesso aos seus próprios dados", diz Kelil. "É a própria anatomia deles."
Joseph Madsen, professor associado de neurocirurgia na Harvard Medical School e diretor do programa de cirurgia de epilepsia do Hospital Infantil de Boston, também recentemente tirou proveito de um modelo físico do cérebro de um paciente no qual ele operaria. Ele foi capaz de fazer uma corrida seca da cirurgia, que foi um procedimento de acompanhamento complicado, no modelo.
"Ainda não estamos lá para uso rotineiro em cirurgias, mas temos que continuar trabalhando nisso todos os dias", diz Madsen. Ele acha que levará algum tempo para a prática amadurecer.
Madsen tem uma compreensão especial do mundo da modelagem 3D: como um estudante do ensino médio, seu primeiro consultor de laboratório foi um estudante de graduação em ciência da computação em Utah que estava experimentando com animação por computador. Na época, no início dos anos 70, esse era um uso novo e profundo do poder da computação, numa época em que os computadores ainda eram monstros lentos. Quase duas décadas depois, o conselheiro de Madsen, Ed Catmull, co-fundou a Pixar Animation Studios.
"Ed tinha a visão de objetos 3D que poderiam ser usados em entretenimento, e ainda levou 20 anos entre isso e a produção de Toy Story " , diz Madsen. “O importante é a visão de como a aplicação [de impressão 3D] será feita. É o que você faz com isso, como você o manipula. Sou muito a favor da extensão da tecnologia, mas exigirá muita avaliação e utilidade dos cirurgiões. ”
