3D printing and functional simulations in the studyof cardiac arrhythmias

Αντώνιος Π. Αντωνιάδης, MD, MSc, PhD, ECDS

Καρδιολόγος – ΗλεκτροφυσιολόγοςΔιδάκτωρ Α.Π.Θ.

Disclosures

• Ακαδημαϊκός Υπότροφος

Γ' Καρδιολογική Κλινική

Γ.Ν. «Ιπποκράτειο» Θεσσαλονίκης

• Αρρυθμιολογικό Ιατρείο

Ιατρικό Διαβαλκανικό Κέντρο, Θεσσαλονίκη

Διάρθρωση

•Ορισμοί

•Μεθοδολογία 3D printing

•Μεθοδολογία λειτουργικών εξομοιώσεων

•Εφαρμογές / παραδείγματα

Medical 3D Printing

The fabrication of anatomical structures from volumetric data sets, typically from imaging, and enables visual inspection and direct manipulation of handheld models of human anatomy and pathology.

Mitsouras et al, Radiographics, 2015

Διαδικασία 3D Printing

•Λήψη απεικονιστικών δεδομένων

•Μετα-επεξεργασία εικόνων

•Κατασκευή 3D μοντέλου

•Μεταφορά σε φυσικό υλικό

Vukicevic et al, JACC CV Imaging, 2017;10:171-184

Λήψη απεικονιστικών δεδομένων

Giannopoulos et al, Nature Reviews Cardiology 2016;13:701–718

3D Reconstruction

Giannopoulos et al, Nature Reviews Cardiology 2016;13:701–718

3D model

3D model vs CT

Ιπποκράτης, ο Νόμος, Παρ.3

Ιπποκράτης

460-370 π.Χ.

3D printing technologies

•Fused deposition modelling

•Selective laser sintering

•Stereolithography

•Material jetting

Giannopoulos et al, Nature Reviews Cardiology 2016;13:701–718

3D printed heart models

Εφαρμογές 3D Printing

• Βελτιωμένη απεικόνιση και διάγνωση

• Καθοδήγηση θεραπευτικών παρεμβάσεων

• Εξομοίωση επεμβατικών πράξεων

• Καρδιαγγειακή έρευνα

• Επικοινωνία ιατρού-ασθενούς

Left atrial appendage closure

Otton et al. JACC Cardiovasc Interv 2015;8:1004–1006

Υπολογιστικές εξομοιώσεις στις καρδιακές αρρυθμίες

•Εργαλείο μελέτης διαταραχών του καρδιακού ρυθμού

•Επεξηγεί πειραματικές παρατηρήσεις

•Διερευνά πώς αρρυθμιογόνοι παράγοντες εκλύονται από παθολογικές διεργασίες σε κυτταρικό και μοριακό επίπεδο.

3D Υπολογιστικές εξομοιώσεις στις καρδιακές αρρυθμίες

•Επικέντρωση σε κλινικά προβλήματα

•Φαρμακολογικές μελέτες

•Διαστρωμάτωση κινδύνου αρρυθμιών

•Πρόβλεψη απάντησης στη θεραπεία

Μελέτη ηλεκτρικής καρδιακής δραστηριότητας

Gloschat et al, Scientific Reports 2018;8: 2921

Μελέτη αρρυθμιών

Gloschat et al, Scientific Reports 2018;8: 2921

Computational Cardiovascular Science, University of Oxford

Dutta et al, Progress in Biophysics and Molecular Biology 2016;120:236-248

3D Model of regional ischaemia

Παθοφυσιολογία ΚΜ

Kirchhof et al, Eur Heart J 2016

Shear Stress και Σ/Ν

Antoniadis AP et al. Coronary Atherosclerosis: Current Management and Treatment, 2012

CT Image Segmentation

3D model

Computational Mesh Generation

Flow Simulation

•Απαιτείται συνδυασμός μεθόδων

•Συνεργασία επιστημόνων διαφόρων ειδικοτήτων

•Συμφωνία στη μεθοδολογία και τεχνικές

•Επικέντρωση στην κλινική αξιοποίηση των πειραματικών δεδομένων

Συμπεράσματα

Ιπποκράτης, ο Νόμος, Παρ.3

Ιπποκράτης

460-370 π.Χ.