Cardiopatie congenite: realtà virtuale per navigare nel cuore del paziente

Le cardiopatie congenite sono fra le forme di anomalia congenita più variegate e complesse, e parte della loro complessità si manifesta con l’ampio spettro di variabilità anatomica e fisiopatologica.

Per questo, si cercano costantemente nuovi strumenti per il loro trattamento e la loro cura.

In Cardiochirurgia Pediatrica di Padova è stata introdotta una nuova pratica: la realtà virtuale.

Le potenzialità di questa tecnologia innovativa sono molteplici e sono tutte finalizzate a un miglioramento della qualità del trattamento offerto ai pazienti affetti da queste malattie.

L’integrazione sistematica di modelli 3D nella pratica di tutti i giorni sta contribuendo a cambiare l’approccio al trattamento delle malattie cardiache congenite dei bambini, offrendo un trattamento altamente personalizzato e “customizzato” sul paziente.

Cosa sono le cardiopatie congenite

Si definisce congenita una malattia che è presente già dalla nascita.

Quindi, i difetti congeniti comprendono tutte quelle alterazioni della struttura o della funzione di uno o più organi che si sono determinate prima della nascita, al momento del concepimento o durante la vita embrio-fetale.

Le cardiopatie congenite sono malformazioni semplici o complesse che interessano l’apparato cardiovascolare del cuore o dei vasi sanguigni circostanti nel neonato o nel feto.

Si verificano in conseguenza di un’alterazione del normale sviluppo del cuore dell’embrione che si forma nelle prime quattro-dieci settimane di gravidanza e che alterano la sua funzionalità in modo più o meno grave.

Le cardiopatie più frequenti sono: i difetti interventricolari, i difetti interatriali, la coartazione dell’aorta, la stenosi della polmonare e la tetralogia di Fallot.

Tutte le cardiopatie, con rarissime eccezioni, possono essere operate con successo, con interventi che richiedono ricoveri più o meno complessi e diverse abilità delle equipe cardiochirurgiche.

Le cardiopatie congenite più gravi possono essere diagnosticate durante la gravidanza all’esame ecografico della morfologia fetale.

La malformazione cardiaca può essere di vario tipo: si va da anomalie che riguardano una singola parte del cuore (per esempio, una valvola) ad anomalie molto complesse, caratterizzate da importanti alterazioni dell’architettura cardiaca.

I difetti congeniti del cuore si possono classificare in:

• Gravi, cioè le forme congenite responsabili, già alla nascita o entro i primi mesi di vita, di una condizione di grave malattia.
• Moderate cioè quelle forme che richiedono un trattamento cardiologico non intensivo alla nascita, oppure che vengono diagnosticate soltanto dopo i primi mesi di vita.
• Lievi cioè le forme presenti in soggetti privi di sintomi, che spesso si risolvono spontaneamente.

Cardiopatie congenite: le cause

Le cause delle cardiopatie congenite sono sconosciute, anche se sono stati identificati dei fattori che possono predisporre a queste malattie tra cui:

• Alterazione dei cromosomi, che si stabilisce al momento del concepimento.
• Numero di cromosomi normale, ma uno o più dei geni contenuti nei cromosomi risultano alterati.
• Esposizione dell’embrione umano a un teratogeno cioè qualcosa in grado di alterare il normale sviluppo embrionale.

Sono considerati teratogeni:

• La rosolia sofferta della madre durante il primo trimestre di gravidanza.
• L’abuso di alcool da parte della madre.
• Alcuni farmaci assunti dalla madre.
• Infezioni virali materne e l’esposizione della madre, e quindi del feto, a radiazioni o a particolari sostanze chimiche,
• Il diabete materno aumenta la possibilità che il nascituro abbia malformazioni cardiovascolari.

Nella grande maggioranza dei casi però, le cardiopatie si verificano per ragioni che non si conoscono e che non si possono verificare.

Possibili segni di un difetto cardiaco congenito

I sintomi dipendono dal tipo e dall’entità del problema cardiaco.

Le manifestazioni di una cardiopatia congenita possono essere:

• Precoci quindi evidenti già nelle prime ore di vita.
• Tardive, si evidenziano con il passare del tempo, nell’adolescenza o nel giovane adulto.

I sintomi più frequenti comprendono:

• Riduzione delle capacità fisiche e della tolleranza allo sforzo.
• Cianosi, colorito livido di pelle e mucose.
• Disturbi del ritmo cardiaco e difficoltà respiratoria.
• Disturbi della crescita.
• Affaticamento durante il pasto.
• Ipersudorazione,

Vi sono però anche difetti cardiaci che non causano alcun disturbo o disturbi solo minimi.

Se il difetto congenito è meno grave e non viene corretto si può arrivare anche a:

• Insufficienza cardiaca.
• Edema polmonare.
• Ingrandimento del fegato (epatomegalia).
• Edema periferico (gambe e caviglie gonfie per ritenzione di liquidi).
• Aritmia (alterazione del ritmo cardiaco).
• Soffi cardiaci anormali.

Cardiopatie congenite: la diagnosi

Grazie ai recenti progressi della medicina è possibile fare una diagnosi completa e dettagliata di qualsiasi cardiopatia congenita durante la vita fetale.

Le indagini possono essere ottenute con apparecchiature che richiedono solamente un contatto superficiale con il bambino come:

• Elettrocardiogramma o ECG.
• Ecocardiogramma di superficie.
• Ecocardiografia fetale.
• Risonanza magnetica.
• Tomografia assiale computerizzata (TAC).

La maggior parte delle cardiopatie congenite vengono diagnosticate durante le ecografie prenatali, nell’ambito degli esami di routine a cui sono sottoposte le donne incinte per controllare l’andamento della gravidanza e lo stato di salute della madre e del feto.

Ma esistono cardiopatie che vengono individuate solo nel momento della nascita o poco dopo.

La realtà virtuale: la nuova modalità 

La Realtà Virtuale (Virtual Reality) è la possibilità di navigare in ambientazioni fotorealistiche in tempo reale, interagendo con tutti i sensi con degli oggetti presenti in esse.

Grazie a questa tecnologia, i medici sono riusciti a simulare la realtà effettiva anche dei cuori dei pazienti.

Questa modalità offre capacità uniche di interazione e manipolazione interattiva di rappresentazioni ad alta risoluzione di dati di “imaging” specifici del paziente, come supplemento alle tradizionali visualizzazioni 2D e ai modelli di cuore stampati in 3D.

Quando si stampa un modello anatomico utilizzando tecniche di stampa 3D, è possibile aprire il modello una sola volta.

Nella realtà virtuale invece puoi ruotarlo, ingrandirlo, sezionarlo più e più volte su piani infiniti, tagliarlo e rimetterlo insieme, ritagliarlo di nuovo in un posto diverso e ingrandirlo con un semplice gesto intuitivo della mano, interagirci in modi infiniti e letteralmente puoi “navigare” dentro il cuore di un paziente.

Le potenzialità della realtà virtuale

Le potenzialità di questa tecnologia innovativa sono molteplici e sono tutte finalizzate a un miglioramento della qualità del trattamento offerto ai pazienti affetti da cardiopatie congenite che includono:

• Counseling in epoca fetale

Ai genitori vengono presentati dei modelli stampati in dimensione reale del cuore del loro bambino al fine di ottenere una migliore comprensione dell’anatomia e delle procedure chirurgiche che vengono proposte per il trattamento.

• Counseling preoperatorio

Ai genitori vengono presentati dei modelli stampati e dei modelli in realtà virtuale aumentata dei cuori dei loro figli al fine di aumentare la comprensione, soprattutto nei casi di cardiopatie congenite complesse.

• Migliore pianificazione dell’intervento chirurgico

Si avvale sia dei modelli stampati, dove si possono simulare procedure chirurgiche nei giorni antecedenti all’intervento al fine di ottimizzare i tempi operatori e i materiali che verranno utilizzati.

Sia della realtà virtuale al fine di aumentare la comprensione delle strutture anatomiche, specialmente in cardiopatie congenite complesse, offrendo delle visuali che non sono possibili con nessun’altra metodica diagnostica.

I vantaggi dei modelli 3D

L’Azienda Ospedale/Università di Padova ha a disposizione tecnologie innovative che partendo da diversi tipi di “imaging” cardiaci tradizionali, come: tomografia assiale computerizzata (TAC), Risonanza magnetica nucleare (RMN) ed ecografia fetale, ha la possibilità di giungere alla ricostruzione tridimensionale dell’organo cardiaco affetto da malformazioni congenite semplici e complesse.

Queste ricostruzioni virtuali possono essere stampate tridimensionalmente mediante l’utilizzo di una stampante 3D con l’obiettivo di ottenere una riproduzione dell’organo cardiaco quanto più fedele all’organo reale del paziente.

I modelli 3D offrono numerosi vantaggi rispetto alle tecniche di “imaging” tradizionale come:

• La possibilità di comprensione più profonda dell’anatomia tridimensionale, specialmente in situazioni complesse.
• Permettono l’ispezione sia visiva che tattile da più punti di vista, dando la possibilità all’operatore di poter interagire con una replica fedele del cuore in esame.
• La possibilità di simulare l’intervento chirurgico pianificando manovre sui modelli stampati.

Per l’intervento sulla reale struttura anatomica del cuore rimane comunque insostituibile l’esperienza personale del cardiochirurgo e i risultati intraoperatori che portano alle decisioni sull’iter terapeutico da intraprendere.