Patient-Specific 3D-Printed Models for Pulmonary Arteriovenous Malformation Embolization: A Multi-Institution Feasibility Study

Resumo Técnico: Modelos 3D Específicos para Pacientes para Embolização de Malformação Arteriovenosa Pulmonar

Definição do Problema
A impressão tridimensional (3D) tornou-se uma ferramenta valiosa para o planejamento pré-procedimental em especialidades cirúrgicas e endovasculares, particularmente para implantes de tecidos e reconstruções complexas. No entanto, sua aplicação na radiologia intervencionista (RI), especificamente para procedimentos percutâneos, permanece subexplorada. As malformações arteriovenosas pulmonares (MAPs) apresentam um desafio único, onde a anatomia vascular é frequentemente complexa, tornando o mapeamento por imagem padrão por vezes insuficiente para um planejamento procedural ideal. Embora estudos anteriores tenham demonstrado a viabilidade de modelos 3D em contextos gerais de RI, há uma carência de dados em larga escala sobre sua utilidade específica na embolização de MAP, um procedimento que exige navegação precisa de artérias alimentadoras e estruturas de ninho (nidus) para prevenir recorrências e complicações.

Metodologia
Este estudo de viabilidade retrospectivo e multi-institucional analisou a criação e utilização de modelos 3D específicos para pacientes de oito MAPs em seis pacientes tratados em dois Centros de Excelência em Telangiectasia Hemorrágica Hereditária (HHT).

• Aquisição de Dados e Segmentação: Os modelos foram gerados a partir de tomografias computadorizadas (TC) com contraste e cortes finos. A segmentação foi realizada utilizando o software Mimics (Materialise).
• Design e Fabricação:
  • Instituição 1: Os modelos foram reservados para casos com antecipação de alta complexidade anatômica. O fluxo de trabalho utilizou o Mimics para segmentação, seguido pelo Geomagic Freeform e 3Matic para CAD. Os modelos foram impressos em escala 1:1 em uma impressora Stratasys J750 utilizando uma abordagem multimaterial para mimetizar tanto tecidos moles flexíveis quanto tecidos rígidos.
  • Instituição 2: Os modelos foram produzidos para casos de complexidade típica para melhorar a eficiência. A segmentação e a preparação seguiram um protocolo semelhante utilizando Mimics, 3Matic ou Geomagic Freeform. A impressão foi realizada em uma impressora HP MJF 580 ou Stratasys J750.
  • Todas as segmentações foram revisadas por um radiologista certificado pelo conselho para garantir a precisão.
• Aplicação Clínica: Os radiologistas intervencionistas utilizaram os modelos físicos para planejamento pré-procedural e referência intra-procedural. Em casos selecionados, os modelos serviram como auxílios visuais para educação do paciente.
• Métricas de Avaliação: O sucesso técnico da construção do modelo foi definido como a fabricação bem-sucedida de um modelo específico do paciente adequado para uso. O sucesso técnico do procedimento foi definido como a confirmação angiográfica de oclusão completa da MAP com cessação do fluxo pós-embolização. O feedback qualitativo foi coletado via questionários pós-procedimento padronizados em uma das instituições, avaliando a precisão anatômica (escala de 0–5) e a contribuição do modelo para o planejamento.

Principais Contribuições e Resultados
O estudo relata a maior série até o momento (seis pacientes, oito MAPs) descrevendo a integração bem-sucedida de modelos impressos em 3D no fluxo de trabalho de embolização de MAP.

• Sucesso de Fabricação: Todos os oito modelos foram fabricados com sucesso, atingindo uma taxa de sucesso de produção de 100%.
• Desfechos Procedimentais: A embolização alcançou 100% de sucesso técnico em todos os casos. Notavelmente, um caso envolveu uma MAP onde uma tentativa anterior de embolização sem o modelo 3D havia falhado; a tentativa subsequente, guiada pelo modelo 3D, foi bem-sucedida. Neste caso específico, o modelo permitiu ao intervencionista moldar por calor um cateter para selecionar a artéria alimentadora correta.
• Utilidade Clínica: Os intervencionistas de ambas as instituições relataram que os modelos melhoraram sua compreensão da anatomia vascular complexa e das abordagens de tratamento. Na Instituição 1, os médicos assistentes avaliaram os modelos como altamente precisos (5/5) e essenciais para o planejamento do procedimento. Na Institção 2, onde os modelos foram usados para casos de complexidade típica, eles foram descritos como úteis para a preparação, embora não estritamente necessários.
• Educação do Paciente: Em cinco dos seis casos, os modelos foram utilizados para educar os pacientes, com relatos anedóticos sugerindo uma melhor compreensão do paciente sobre sua condição e a intervenção planejada.

Significância e Alegações
O artigo alega demonstrar a viabilidade e a utilidade percebida de modelos 3D de MAP em radiologia intervencionista. Os autores afirmam que esses modelos podem ser integrados com sucesso no planejamento e execução da embolização endovascular de MAP, aumentando consistentemente a compreensão anatômica e apoiando a estratégia de procedimento.

O estudo destaca que a impressão 3D pode ser particularmente valiosa em casos complexos onde a imagem padrão é insuficiente, potencialmente permitindo o sucesso técnico em cenários onde tentativas anteriores sem tais auxílios falharam. Além disso, os autores identificam um benefício secundário na educação do paciente, sugerindo que esses modelos promovem um maior envolvimento do paciente na tomada de decisões.

Os autores mantêm uma postura modesta em relação às implicações mais amplas. Eles reconhecem que o pequeno tamanho da amostra e a natureza qualitativa do estudo limitam a capacidade de quantificar impactos na eficiência do procedimento, exposição à radiação ou desfechos clínicos. Consequentemente, o artigo conclui que, embora os achados apoiem um papel crescente da impressão 3D como um adjuvante em procedimentos complexos de RI, estudos maiores incorporando métricas quantitativas são necessários para definir plenamente o impacto da tecnologia na prática clínica.