Introduction: Successful mechanical circulatory support is influenced by various factors, which are difficult or impossible to control. For ideal functioning of the left ventricular assist device inflow-cannula, its axis should be close to parallel with the septum, facing the mitral valve within the left ventricle. Numerous international publications discuss that deviation from optimal implantation can lead to inadequate functioning and serious complications.
Objective: Our objective was to developing a method, which, using 3D technology, anatomical and hydrodynamic data, makes optimal surgical implantation of the left ventricular assist device possible.
Method: Data of 57 patients, receiving mechanical circulatory support at Semmelweis University, Heart and Vascular Center, were analyzed retrospectively. Results of operations performed with the patented novel navigation device (exoskeleton) were compared with results of operations performed conventionally, without navigation (control group). Following pairing based on estimated participation probability, postoperative data of 7-7 patients were compared. DICOM files from CT angiography images were used to create virtual geometries of individual hearts. Optimal inflow-cannula angle was determined through hydrodynamic simulation. Exoskeletons were printed using synthetic resin suitable for surgical purposes. Exoskeleton templates guided punch knife positioning and inflow-cannula implantation.
Results: Evaluation of postoperative CT angiography images showed that the angle between inflow-cannula and interventricular septum significantly differed in the exoskeleton and control groups (10.13° ± 2.69° vs. 22.87° ± 12.38°, p = 0.0208). Hydrodynamic tests found significantly lower turbulence in the exoskeleton group. Simulated turbulent kinetic energy was significantly lower in the exoskeleton group, which was 11.7 m2/s2 ± 9.39 m2/s2 vs. 49.59 m2/s2 ± 7.61 m2/s2 on average.
Conclusion: The results suggest left ventricular assist device implantation with patented exoskeleton to be a standardizable, safe and effective method. Preliminary results suggest, that the method may facilitate individualized care, reduce surgical time and incidence of serious complications. Orv Hetil. 2023; 164(26): 1026-1033.
Bevezetés: A sikeres műszívkezelést számos olyan tényező befolyásolja, amely nehezen vagy egyáltalán nem kontrollálható. A bal kamrai támogató eszköz ideális működéséhez a tengelyének közel párhuzamosnak kell lennie a septummal, és a mitralis billentyű középpontja felé kell tekintenie a bal kamrán belül. Nagyszámú nemzetközi publikáció részletezi, hogy az optimális beültetéstől való eltérés elégtelen működéshez és súlyos komplikációkhoz vezethet. Célkitűzés: A cél egy olyan módszer kidolgozása volt, amely a 3D technológia, valamint anatómiai és áramlástani adatok felhasználásával lehetővé teszi a műszív optimális beültetését. Módszer: Összesen 57, a Semmelweis Egyetem Városmajori Szív- és Érgyógyászati Klinikáján műszívterápiában részesült beteg adatainak retrospektív vizsgálatát végeztük el. A szabadalmazott, újszerű navigációs eszközzel (exoskeleton) elvégzett műtétek eredményeit hasonlítottuk össze a konvencionális módon, navigáció nélkül elvégzett műtétek eredményeivel (kontrollcsoport). Becsült részvételi valószínűségen alapuló párosítást követően 7-7 beteg posztoperatív adatait vetettük össze. Az angio-CT-felvételekből kinyert DICOM-fájlok felhasználásával megalkottuk az egyes szívek virtuális geometriáját. A befolyókanül optimális szögét áramlástani szimulációval határoztuk meg. Az exoskeletonokat sebészi felhasználásra alkalmas műgyantából nyomtattuk ki. Az exoskeletonok sablonként irányították a lyukasztókés pozicionálását és a befolyókanül beültetését. Eredmények: A posztoperatív angio-CT-felvételek kiértékelése azt mutatta, hogy a befolyókanül és az interventricularis septum által bezárt szög szignifikánsan eltért az exoskeleton- és a kontrollcsoportban (10,13° ± 2,69° vs. 22,87° ± 12,38°, p = 0,0208). Az áramlástani tesztek szignifikánsan alacsonyabb turbulenciát mutattak ki az exoskeleton-csoportban. A szimulált turbulens kinetikus energia szignifikánsan alacsonyabbnak bizonyult az exoskeleton-csoportban, értéke átlagosan 11,7 m2/s2 ± 9,39 m2/s2 vs. 49,59 m2/s2 ± 7,61 m2/s2 volt. Következtetés: Az eredmények alapján a szabadalmazott exoskeletonnal történő műszívbeültetés standardizálható, biztonságos és hatékony eljárás. Előzetes eredmények alapján a módszer elősegítheti a személyre szabott orvoslást, továbbá csökkentheti a műtéti időt és a súlyos komplikációk előfordulását. Orv Hetil. 2023; 164(26): 1026–1033.
Keywords: 3D technology; 3D technológia; cardiac surgery; mechanical circulatory support; műszívkezelés; personalized medicine; sebészi sablon; surgical template; személyre szabott orvoslás; szívsebészet.