Phantom per simulare interventi cardiovascolari

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Gerardo Sasso
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1 Phantom per simulare interventi cardiovascolari Gianfranco Beniamino Fiore, Riccardo Vismara, Alberto Leopaldi XXXIV Scuola Annuale GNB - Bressanone, settembre 2015

2 Il contesto clinico 2 L evoluzione dell approccio chirurgico-interventistico

3 Chirurgia cardiaca in laboratorio: Temi e soggetti interessati 3 Concezione di nuovi atti chirurgici Ricerca. Proof of concept di nuovi dispositivi Sviluppo di nuovi dispositivi R&D. Interesse dell industria Addestramento degli operatori Clinica.

4 Un phantom per la chirurgia cardiaca: Quali opzioni? 4 Simulatori idraulici (mock loop) Sistemi a cuore battente Simulatori per campioni ex vivo??

5 Un phantom per la chirurgia cardiaca: Quali requisiti e quali aspettative? 5 Simulazione dell atto chirurgico Imaging simil-clinico (eco, Doppler, fluoro, ) Anatomia Biomeccanica dei tessuti Meccanica del battito cardiaco Emododinamica pulsatile Altro imaging (endoscopia, HS video) Costo contenuto

6 Un phantom per la chirurgia cardiaca: Quali opzioni? 6 Simulatori idraulici (mock loop) Sistemi a cuore battente Simulatori per campioni ex vivo??

7 Sistemi a cuore battente: una lunga storia 7 Langerdorff, 1895

8 Sistemi a cuore battente: una lunga storia 8 De Weger A, et al De Hart J, et al (Görge G, et al Modersohn D, et al. 2001)

9 Sistemi a cuore battente: Aspettative soddisfatte 9 Simulazione dell atto chirurgico Imaging simil-clinico (eco, Doppler, fluoro) Anatomia Biomeccanica dei tessuti Meccanica del battito cardiaco Emododinamica pulsatile Altro imaging (endoscopia, HS video) Costo contenuto

10 Un phantom per la chirurgia cardiaca: Quali opzioni? 10 Simulatori idraulici (mock loop) Sistemi a cuore battente Simulatori per campioni ex vivo??

11 Progettare un mock loop «come si fa»? 11 Modello concettuale del sistema Modello per la progettazione Z Laboratorio

12 Progettare un mock loop «come si fa»? 12 Simulatore idraulico dell impedenza sistemica Pulsatile pressure Simulatore idraulico dell eiezione ventricolare Pulsatile flow

13 Progettare un mock loop L impedenza idraulica della circolazione 13 Frank O, 1899

14 Progettare un mock loop L impedenza idraulica della circolazione 14 Hedon E, 1918

Progettare un mock loop L impedenza idraulica della circolazione 15 Aorta 10000 1000 RC RCR RLRC RCLRC umano Sharp MK, et al.

15 Progettare un mock loop L impedenza idraulica della circolazione 15 Aorta RC RCR RLRC RCLRC umano Sharp MK, et al Atrio destro Modello RC Modulo (g s 1 cm 4 ) 100 Aorta Frequenza (Hz) Atrio destro Aorta Modello RCR Fase (gradi) RC RCR RLRC RCLRC umano Atrio destro Frequenza (H z) Modello RLRC Aorta Atrio destro Modello RCLRC Westerhof N, et al., 1969

16 Progettare un mock loop Il sistema pompante 16 Cornhill, 1977 Scotten et al., 1979 P Q

17 Progettare un mock loop «come si fa»? 17 Lanzarone E, et al., 2009

18 Progettare un mock loop «come si fa»? Q [l/min] t [s] Portata mitralica Portata aortica Portata impostata

19 Progettare un mock loop Sistemi commerciali e prototipali 19

20 Mock loop classici: Aspettative soddisfatte 20 Simulazione dell atto chirurgico Imaging simil-clinico (eco, Doppler, fluoro) Anatomia Biomeccanica dei tessuti Meccanica del battito cardiaco Emododinamica pulsatile Altro imaging (endoscopia, HS video) Costo contenuto

21 Un phantom per la chirurgia cardiaca: Quali opzioni? 21 Simulatori idraulici (mock loop) Sistemi a cuore battente Simulatori per campioni ex vivo??

idraulico dell impedenza sistemica Pulsatile pressure

22 Simulatori ex vivo per componenti passivi Principio di funzionamento 22 Componente biologico passivo Simulatore idraulico dell impedenza sistemica Pulsatile pressure Simulatore idraulico dell eiezione ventricolare Pulsatile flow

23 Simulatori ex vivo: Aspettative soddisfatte 23 Simulazione dell atto chirurgico Imaging simil-clinico (eco, Doppler, fluoro) Anatomia Biomeccanica dei tessuti Meccanica del battito cardiaco Emododinamica pulsatile Altro imaging (endoscopia, HS video) Costo contenuto

24 Progettare un simulatore ex vivo «come si fa»? 24 Modello concettuale del sistema Modello per la progettazione Z Laboratorio Modello del componente ex vivo

25 Simulatori ex vivo per valvole escisse Georgia Tech s LHS 25 Fontaine, et al et al., et al.,

26 Simulatori ex vivo per valvole escisse PoliMI s MiAo 26

27 Simulatori ex vivo per valvole escisse PoliMI s MiAo 27

28 Simulatori ex vivo per valvole escisse PoliMI s MiAo 28

29 Simulatori ex vivo per valvole escisse PoliMI s MiAo 29

30 Simulatori ex vivo per valvole escisse PoliMI s MiAo 30 Vismara R, et al. IJAO 2011

31 Simulatori ex vivo per valvole escisse L esperienza FoRCardioLab 31

32 Simulatori ex vivo per valvole escisse Forcardiolab s ARFU 32

33 Politecnico di G.B. Milano Fiore FoRCardioLab

34 Politecnico di G.B. Milano Fiore FoRCardioLab

35 G.B. Fiore Politecnico di Milano FoRCardioLab

36 Politecnico di G.B. Milano Fiore FoRCardioLab

37 Simulatori ex vivo per valvole escisse Forcardiolab s ARFU 37 Vismara, et al. Ann Biom Eng 2011

38 Simulatori ex vivo per cuori interi Forcardiolab s Frankenstin 38 Leopaldi AM, et al. J Biomech 2012

39 Simulatori ex vivo per cuori interi Forcardiolab s Frankenstin 39 Leopaldi AM, et al. J Biomech 2012

40 Simulatori ex vivo per cuori interi Forcardiolab s Frankenstin 40

41 Simulatori ex vivo per cuori interi Forcardiolab s Frankenstin 41

42 Replacement? dalla ricerca scientifica all industria 42

43 Replacement? dalla ricerca scientifica all industria 43

44 Replacement? dalla ricerca scientifica all industria

45 Epilogo Lezioni imparate 45 D I Y Do It Yourself Gabriel P, 1978 Z K I S Keep It Simple C M P P Contaminarsi Mantenendo le Proprie Prerogative

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