Zastosowanie druku 3D w zabiegach sercowo-naczyniowych – przegląd literatury

Kamil Jóźwik; Bartłomiej Jurek; Paweł Łajczak; Julita Janiec; Krzysztof Żerdziński; Michał Gałuszewski

Zastosowanie druku 3D w zabiegach sercowo-naczyniowych – przegląd literatury

Authors

Kamil Jóźwik, ; Bartłomiej Jurek; Paweł Łajczak; Julita Janiec; Krzysztof Żerdziński; Michał Gałuszewski

Keywords:

druk 3D, indywidualny model anatomiczny pacjenta, zabiegi sercowo-naczyniowe, planowanie przedoperacyjne, choroby sercowo-naczyniowe, kardichirurgia

Synopsis

Druk 3D staje się coraz bardziej powszechnym narzędziem w medycynie, szczególnie w dziedzinie kardiologii i kardiochirurgii. Dzięki możliwości tworzenia indywidualnych, anatomicznych modeli pacjenta, technologia ta wspiera planowanie i przeprowadzanie skomplikowanych procedur sercowo-naczyniowych. Celem niniejszej pracy było przedstawienie zastosowań druku 3D w zabiegach sercowo-naczyniowych, analiza jego wpływu na bezpieczeństwo, skuteczność i jakość leczenia oraz identyfikacja głównych barier w szerszym wdrożeniu tej technologii klinicznej. Na podstawie przeglądu literatury z baz PubMed i Embase dokonano analizy publikacji dotyczących zastosowania modeli 3D w procedurach sercowo-naczyniowych. Uwzględniono aspekty techniczne, edukacyjne i kliniczne, a także dane dotyczące kosztów i czasu przygotowania modeli. Modele 3D znalazły zastosowanie w leczeniu wrodzonych wad serca, chorób zastawek oraz przy przezskórnym zamknięciu uszka lewego przedsionka. Wykazano, że pozwalają one na dokładniejsze planowanie zabiegów, lepsze dopasowanie implantów oraz redukcję powikłań i czasu procedur. Równie istotne okazały się w edukacji studentów i rezydentów oraz w komunikacji z pacjentem. Jednak wdrożenie druku 3D wiąże się z barierami organizacyjnymi i ekonomicznymi – modele wymagają czasu, kosztów i wyspecjalizowanego zespołu. Brakuje też standaryzacji technologicznej i klinicznej. Druk 3D stanowi cenne narzędzie wspierające nowoczesną medycynę sercowo-naczyniową. Jego pełne wykorzystanie wymaga jednak dalszych badań nad efektywnością kliniczną i kosztową oraz opracowania ujednoliconych wytycznych, które umożliwią bezpieczne i szerokie zastosowanie tej technologii w praktyce klinicznej.

Chapters

Zastosowanie druku 3D w zabiegach sercowo-naczyniowych – przegląd literatury

References

Gao W, Zhang Y, Ramanujan D, et al. The status, challenges, and future of additive manufacturing in engineering. Computer-Aided Design. 2015;69:65-89. doi:10.1016/j.cad.2015.04.001

Shahrubudin N, Lee TC, Ramlan R. An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials, and Applications. Procedia Manufacturing. 2019;35:1286-1296. doi:10.1016/j.promfg.2019.06.089

Yan Q, Dong H, Su J, et al. A Review of 3D Printing Technology for Medical Applications. Engineering. 2018;4(5):729-742. doi:10.1016/j.eng.2018.07.021

Cichoń K. Zastosowanie drukarek 3D w przemyśle. ELECTROTECHNICAL REVIEW. 2017;1(3):158-160. doi:10.15199/48.2017.03.36

Attaran M. The rise of 3-D printing: The advantages of additive manufacturing over traditional manufacturing. Business Horizons. 2017;60(5):677-688. doi:10.1016/j.bushor.2017.05.011

Javaid M, Haleem A, Singh RP, Suman R. 3D printing applications for healthcare research and development. Global Health Journal. 2022;6(4):217-226. doi:10.1016/j.glohj.2022.11.001

Ventola CL. Medical Applications for 3D Printing: Current and Projected Uses. P T. 2014;39(10):704-711.

Dancel R. Case Study on Additive Manufacturing (3D Printing Technology).; 2019. doi:10.13140/RG.2.2.32535.21924

Bernhard B, Illi J, Gloeckler M, et al. Imaging-Based, Patient-Specific Three-Dimensional Printing to Plan, Train, and Guide Cardiovascular Interventions: A Systematic Review and Meta-Analysis. Heart Lung Circ. 2022;31(9):1203-1218. doi:10.1016/j.hlc.2022.04.052

Lau I, Sun Z. Three-dimensional printing in congenital heart disease: A systematic review. J Med Radiat Sci. 2018;65(3):226-236. doi:10.1002/jmrs.268

Wang C, Zhang L, Qin T, et al. 3D printing in adult cardiovascular surgery and interventions: a systematic review. J Thorac Dis. 2020;12(6):3227-3237. doi:10.21037/jtd-20-455

Smith CF, Tollemache N, Covill D, Johnston M. Take away body parts! An investigation into the use of 3D-printed anatomical models in undergraduate anatomy education. Anatomical Sciences Education. 2018;11(1):44-53. doi:10.1002/ase.1718

Sun Z, Wong YH, Yeong CH. Patient-Specific 3D-Printed Low-Cost Models in Medical Education and Clinical Practice. Micromachines. 2023;14(2):464. doi:10.3390/mi14020464

Illi J, Bernhard B, Nguyen C, et al. Translating Imaging Into 3D Printed Cardiovascular Phantoms: A Systematic Review of Applications, Technologies, and Validation. JACC Basic Transl Sci. 2022;7(10):1050-1062. doi:10.1016/j.jacbts.2022.01.002

Bartel T, Rivard A, Jimenez A, Mestres CA, Müller S. Medical three-dimensional printing opens up new opportunities in cardiology and cardiac surgery. Eur Heart J. 2018;39(15):1246-1254. doi:10.1093/eurheartj/ehx016

Francoisse CA, Sescleifer AM, King WT, Lin AY. Three-dimensional printing in medicine: a systematic review of pediatric applications. Pediatr Res. 2021;89(3):415-425. doi:10.1038/s41390-020-0991-6

Yahiro DS, Cruz M de P, Ribeiro BFC, et al. Impact of 3D Printing on Cardiac Surgery in Congenital Heart Diseases: A Systematic Review and Meta-Analysis. Arq Bras Cardiol. 2024;121(12):e20240430. doi:10.36660/abc.20240430

Lau IWW, Sun Z. Dimensional Accuracy and Clinical Value of 3D Printed Models in Congenital Heart Disease: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Clin Med. 2019;8(9):1483. doi:10.3390/jcm8091483

Asif A, Lee E, Caputo M, Biglino G, Shearn AIU. Role of 3D printing technology in paediatric teaching and training: a systematic review. BMJ Paediatr Open. 2021;5(1):e001050. doi:10.1136/bmjpo-2021-001050

Batteux C, Haidar MA, Bonnet D. 3D-Printed Models for Surgical Planning in Complex Congenital Heart Diseases: A Systematic Review. Front Pediatr. 2019;7:23. doi:10.3389/fped.2019.00023

Santos JD, Beloy FJ, Sulague RM, et al. Three-Dimensional-Printed Models Reduce Adverse Events of Left Atrial Appendage Occlusion: A Systematic Review and Meta-Analysis. Catheter Cardiovasc Interv. Published online March 26, 2025. doi:10.1002/ccd.31503

DeCampos D, Teixeira R, Saleiro C, et al. 3D printing for left atrial appendage closure: A meta-analysis and systematic review. Int J Cardiol. 2022;356:38-43. doi:10.1016/j.ijcard.2022.03.042

Croix GS, Zaidi SI, Loescher VS, Mihos CG. Computed Tomography-Derived Three-Dimensional Printed Models versus Two-Dimensional Transesophageal Echocardiography for Left Atrial Appendage Occlusion Device Planning: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Atr Fibrillation. 2020;13(4):2433. doi:10.4022/jafib.2433

Tarabanis C, Klapholz J, Zahid S, Jankelson L. A systematic review of the use of 3D printing in left atrial appendage occlusion procedures. J Cardiovasc Electrophysiol. 2022;33(11):2367-2374. doi:10.1111/jce.15658

Boll LFC, Rodrigues GO, Rodrigues CG, Bertollo FL, Irigoyen MC, Goldmeier S. Using a 3D printer in cardiac valve surgery: a systematic review. Rev Assoc Med Bras (1992). 2019;65(6):818-824. doi:10.1590/1806-9282.65.6.818

Xenofontos P, Zamani R, Akrami M. The application of 3D printing in preoperative planning for transcatheter aortic valve replacement: a systematic review. Biomed Eng Online. 2022;21(1):59. doi:10.1186/s12938-022-01029-z

Tuncay V, van Ooijen PMA. 3D printing for heart valve disease: a systematic review. Eur Radiol Exp. 2019;3(1):9. doi:10.1186/s41747-018-0083-0

Ye Z, Dun A, Jiang H, et al. The role of 3D printed models in the teaching of human anatomy: a systematic review and meta-analysis. BMC Med Educ. 2020;20(1):335. doi:10.1186/s12909-020-02242-x

Schulze M, Juergensen L, Rischen R, et al. Quality assurance of 3D-printed patient specific anatomical models: a systematic review. 3D Print Med. 2024;10(1):9. doi:10.1186/s41205-024-00210-5

Zhang X, Yang D, Li L, et al. Application of three-dimensional technology in video-assisted thoracoscopic surgery sublobectomy. Front Oncol. 2024;14:1280075. doi:10.3389/fonc.2024.1280075

Wang H, Liang J, Zhang G, et al. Application of Three-Dimensional Printing Technology in the Perioperative Management of Cardiac Tumours: A Review and Analysis. Rev Cardiovasc Med. 2024;25(3):101. doi:10.31083/j.rcm2503101