Los modelos 3D han mostrado su utilidad para conocer de antemano el tipo de anatomía que se va a intervenir en un amplio espectro de cardiopatías congénitas, lo que aporta un grado de seguridad no igualado por las técnicas de imagen 3D convencionales, por ejemplo, para la planificación de reparaciones quirúrgicas complejas que ofrecen ventajas en la hemodinámica posquirúrgica, como la cirugía de Nikaidoh en casos de transposición de grandes arterias con comunicación interventricular y obstrucción al tracto de salida12.

También se han empleado para seleccionar a pacientes de los que se duda si son candidatos a corrección biventricular y a los que, en ausencia de modelo 3D, se habría paliado hacia la vía univentricular, tal y como demostraron Farooqi et al. en un caso de ventrículo derecho (VD) de doble salida y comunicación interventricular remota9.

Otra aplicación con gran potencial es en la hipoplasia de cavidades izquierdas para la planificación de los diferentes estadios quirúrgicos, incluyendo las cirugías de Norwood8, Glenn2 y Fontan33. Kiraly et al. presentaron el caso de un niño de 5 años con hipoplasia de cavidades izquierdas y obstrucción en varios lugares de la aorta, en el que utilizaron un modelo 3D para planificar la cirugía de Glenn2 (figura 4). Finalmente, para los pacientes con fracaso de la circulación de Fontan, los modelos 3D también pueden ayudar a planificar la estrategia previa al trasplante34, dado que, debido a las distorsiones producidas por las intervenciones quirúrgicas previas, pueden ser necesarias variantes técnicas respecto a las de un paciente convencional.

Figura 4.

A: simulación de la cirugía en el modelo tridimensional (3D) en la que se simula la visión intraoperatoria del cirujano; las líneas negras discontinuas representan la incisión deseada; el modelo 3D se abre y los segmentos estenóticos son resecados (líneas discontinuas rojas); los colgajos de tejido autólogo se preparan y se doblan para ampliar el arco aórtico (flechas rojas). B: visión del cirujano durante la intervención; disección desde la neoaorta a la unión con el arco transverso y ampliación extendida hacia el tronco braquiocefálico común y la aorta descendente; la membrana posterior estenótica se reseca (línea roja discontinua); la cardioplejia se inyecta en la raíz aórtica nativa utilizando un catéter de Foley de 6 Fr. C: visión intraoperatoria tras completar el parche autólogo de ampliación. ACI: arteria carótida izquierda; AoAs: aorta ascendente nativa; AoD: aorta descendente; ASI: arteria subclavia izquierda; CV: cánula venosa; Neo-Ao: neoaorta (tronco pulmonar nativo); TBC: tronco braquiocefálico; TP: tronco pulmonar; VCSI: vena cava superior izquierda; VD: ventrículo derecho. Adaptado con permiso de Kiraly et al.2. Esta figura se muestra a todo color solo en la versión electrónica del artículo.

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Pero, más allá de la evaluación de la anatomía intracardiaca como defectos auriculares13,21 o ventriculares20,33,35, los modelos 3D también se han utilizado para la valoración de la anatomía vascular, como en el caso de colaterales aortopulmonares de pacientes con atresia pulmonar y comunicación interventricular. Los modelos 3D permiten una planificación mucho más minuciosa de la localización y el curso tan intrincado de las colaterales, lo que es de extrema utilidad para la planificación previa a la intervención quirúrgica4,8 (figura 5A).

Figura 5.

A: modelo tridimensional (3D) a tamaño real de un paciente de 1 día de vida con atresia de válvula pulmonar, ramas pulmonares confluentes conectadas con la arteria pulmonar (pulmonary artery) y múltiples colaterales aortopulmonares (colaterales). Reproducido con permiso de Ryan et al.4. B: modelo 3D de tumor cardiaco (1, verde) localizado en la pared libre del ventrículo derecho (2, rojo). Reproducido con permiso de Schmauss et al.35. Esta figura se muestra a todo color solo en la versión electrónica del artículo.

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La estrategia quirúrgica, en casos de tumores cardiacos y miocardiopatía hipertrófica, depende en gran medida del grado de extensión de las lesiones y condiciona optar entre resección total o parcial o trasplante cardiaco. La impresión 3D utilizando diferentes materiales y colores tiene una utilidad destacada en estos pacientes, ya que permite identificar la localización, la infiltración del tumor y las relaciones de vecindad con las válvulas, el aparato subvalvular y los músculos papilares. Esta aplicación ya se ha demostrado para la planificación de la resección total de un fibroma en el VD35 y de la miomectomía septal en un paciente con miocardiopatía hipertrófica5.

La cirugía del arco aórtico sigue siendo un gran reto, dada la variabilidad de los casos de aneurismas, disección de aorta o cirugía previa. Los modelos 3D permiten la planificación y simulación de la intervención in vitro con una precisión minuciosa de los diámetros y la anatomía aórtica. Este es un requisito fundamental para la adecuada selección de las endoprótesis, tal y como publicaron Schmauss et al. sobre un paciente con aneurisma gigante de aorta, candidato a reparación mediante la técnica de trompa de elefante36. El mismo grupo también utilizó modelos 3D para la planificación de la cirugía de reemplazo valvular aórtico en un paciente con una cirugía de revascularización coronaria previa37. Otra aplicación de los modelos 3D sería ayudar a personalizar y testar los dispositivos de soporte aórtico externo (personalized external aortic root support)38. Estos dispositivos son una novedosa alternativa para estabilizar el crecimiento de la raíz aórtica en pacientes con síndrome de Marfan y así disminuir el riesgo de disección.

El riesgo de migración del dispositivo de cierre de comunicación interauricular se decide habitualmente en función del tamaño de la comunicación y, sobre todo, de la experiencia del hemodinamista para interpretar si los bordes son de suficientes extensión y consistencia para soportar el dispositivo40. En los casos límite en que es difícil predecir si el riesgo de embolización del dispositivo supera al riesgo de la cirugía, los modelos 3D pueden ser una herramienta útil en la toma de decisiones. En 2008 destacaron este potencial Kim et al., quienes desarrollaron los primeros prototipos de modelos 3D para ilustrar el amplio espectro de morfología y tamaños en defectos septales auriculares41. Años más tarde, Chaow et al. dieron el siguiente paso hacia la simulación in vitro con modelos 3D demostrando cómo podían ayudar a decidir cuál es el tamaño de dispositivo más adecuado en casos con deficiencia de borde posteroinferior. Es más, en los casos en que, una vez liberado el dispositivo y finalizado el procedimiento, quedan dudas sobre su adecuada colocación, los modelos 3D pueden ayudar a descartar compresiones residuales en estructuras vecinas42 (figura 6, izquierda).

Figura 6.

Izquierda: comprobación del cierre percutáneo de comunicación interauricular tipo ostium secundum de 16 mm con dispositivo Amplatzer Septal Occluder de 17 mm (azul). A y B: segmentación de las imágenes a partir de tomografía computarizada. C-F: diferentes perspectivas para comprobar la posición adecuada y la ausencia de compresión de estructuras vasculares vecinas. Adaptado con permiso de Bartel et al.42. Derecha: simulación del cierre de comunicación interventricular posinfarto con un dispositvo Amplatzer Septal Occluder de 20 mm (flecha), visto desde el ventrículo derecho. Adaptado con permiso de Lazkani et al.43. AD: aurícula derecha; AI: aurícula izquierda; Ao: aorta; AP: arteria pulmonar; TSVD: tracto de salida del ventrículo derecho; VCI: vena cava inferior; VCS: vena cava superior; VI: ventrículo izquierdo; VPSD: vena pulmonar superior derecha; VPSI: vena pulmonar superior izquierda. Esta figura se muestra a todo color solo en la versión electrónica del artículo.

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El cierre percutáneo mediante el uso de modelos 3D también se ha aplicado en las comunicaciones interventriculares. Lazkani et al. predijeron el tipo de dispositivo y el tamaño adecuado basándose en la simulación in vitro con el modelo 3D y obtuvieron un resultado exitoso sin shunt residual en 1 paciente con comunicación interventricular posinfarto43 (figura 6, derecha).

El tratamiento percutáneo de la válvula mitral supone un reto intervencionista, por la variabilidad y la complejidad del complejo valvular mitral. Vaquerizo et al. publicaron anteriormente en Revista Española de Cardiología cómo los modelos 3D pueden brindar nuevas oportunidades para un mejor conocimiento de la anatomía y la interacción de la válvula mitral con los dispositivos de sustitución percutánea mitral44. Es más, los autores subrayan el potencial de los modelos 3D desde el punto de vista de la industria, ya que ofrecen la posibilidad de desarrollar y testar nuevos dispositivos en un amplio espectro de morfologías.

En otro artículo se extiende la aplicación de los modelos 3D a la planificación de la anuloplastia mitral percutánea45. La simulación con el modelo 3D sirvió para ensayar las complicadas maniobras de navegación de catéteres necesarias para avanzar desde la aorta hasta el ventrículo izquierdo y posicionar la punta del catéter entre ambos músculos papilares y en proximidad al anillo mitral. El tamaño del catéter deflector y la localización óptima respecto al anillo mitral utilizado en el paciente se eligieron de acuerdo con el modelo 3D, lo que permitió un resultado exitoso y con mayor seguridad, tal y como afirman sus autores.

La mayoría de los pacientes operados de tetralogía de Fallot con parche transanular no son candidatos a reemplazo percutáneo de válvula pulmonar debido a la morfología tortuosa y dilatada del tracto de salida del VD. En un brillante artículo publicado por Phillips et al., explican cómo crearon modelos 3D a partir de imágenes de TC de 8 pacientes con dilatación del tracto de salida del VD46. Utilizaron los modelos 3D para simular de manera individualizada diferentes estrategias para crear una zona de anclaje estable para implante de válvula pulmonar híbrido entre cateterismo y cirugía. En los tractos de salida cuyo menor diámetro era > 26 mm, se redujo el diámetro del tracto de salida del VD implantando simultáneamente 1 o varios stents recubiertos. De este modo se creaba una zona de anclaje estable para el pre-stent sobre el que liberar la válvula pulmonar. Finalmente la luz del stent recubierto adyacente se selló mediante un dispositivo Amplatzer Vascular Plug II (St. Jude Medical). En opinión de los autores, los modelos 3D sirvieron para ayudar a todo el equipo multidisciplinario implicado a conceptualizar la intervención, probar diferentes estrategias y diseñar soluciones personalizadas para una población con anatomías tan diferentes. Esta aplicación también se ha trasladado a otras afecciones como la transposición de grandes arterias tras corrección quirúrgica de switch arterial, pacientes en los que se desarrolla estenosis supravalvular pulmonar47 (figura 7).

Figura 7.

Reconstrucción virtual (A y B) y modelo tridimensional (C y D) de paciente de 15 años con transposición de grandes arterias y estenosis supravalvular pulmonar tras cirugía de switch arterial previa (A y C) y posterior (B y D) al implante de la válvula Melody (Medtronic). Reproducido con permiso de Poterucha et al.47.

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El tratamiento endovascular de la hipoplasia de arco aórtico asociada a la coartación de aorta es una alternativa a la cirugía, pero no está exenta de riesgos, ya que pueden ocluirse los troncos supraaórticos si el stent es demasiado largo o este puede migrar si se elige demasiado corto48. Nuestro grupo utilizó un modelo 3D basado en imágenes de RM de un paciente de 15 años con hipoplasia del arco para la simulación in vitro de dicho procedimiento10 (figura 8). Como este material es radioopaco, se puede visualizar la navegación de los catéteres convencionales con visión de escopia. Así se pudo ensayar ilimitadamente diferentes estrategias para determinar la longitud óptima del stent y el sitio más adecuado para su liberación. Posteriormente, en el procedimiento en el paciente, se pudo reproducir fielmente la misma técnica, catéteres y dispositivos, con lo que se minimizaron las improvisaciones y los riesgos para el paciente y se logró un procedimiento exitoso.

Figura 8.

Colocación de un stent a un paciente de 15 años con hipoplasia del arco aórtico. Comparación entre la simulación in vitro en el modelo tridimensional (A1-D1) y en el paciente (A2-D2). Reproducido con permiso de Valverde et al.10.

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La aplicación de los modelos 3D también se ha extendido al tratamiento endovascular de los aneurismas aórticos. Sodian et al. utilizaron modelos 3D para fabricar dispositivos a medida para sellar fugas perianastomóticas en un paciente tras la sustitución quirúrgica de la aorta ascendente y el arco transverso49. Los autores concluyen que el modelo 3D sirvió no solo para planificar y simular la mejor estrategia para la oclusión del seudoaneurisma, sino que también sirvió a los ingenieros que fabricaron el dispositivo a medida para el paciente. En otro artículo el mismo grupo de investigadores aplican esta tecnología para la planificación del reemplazo percutáneo de válvula aórtica en un paciente con estenosis aórtica grave y aorta de porcelana36 (figura 9A).

Figura 9.

A: modelo tridimensional (3D) de paciente tras procedimiento de trompa de elefante, en el que se demuestra la prótesis de reemplazo de aorta ascendente (+) y troncos supraaórticos (*). Las flechas señalan el stent. Reproducido con permiso de Schmauss et al.36. B1: modelo 3D de la raíz aórtica y arterias coronarias para evaluar la morfología. B2: predicción de la regurgitación aórtica paravalvular (flecha) tras colocación de la válvula Edwards-SAPIEN en el modelo 3D y pasar por ella un haz de luz. B3: comprobación de la regurgitación aórtica residual (IAo) en el paciente tras colocación de la válvula comprobada mediante ecocardiografía transesofágica. Adaptado con permiso de Ripley et al.50.

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No obstante, uno de los estudios más minuciosos en la planificación del reemplazo percutáneo de válvula aórtica con modelos 3D fue el presentado por Ripley et al.50 (figura 9B). Evaluaron una serie de 16 pacientes sometidos a reemplazo percutáneo de válvula aórtica a los que imprimieron un modelo 3D retrospectivamente (9 con fuga paravalvular y 7 sin lesiones residuales). Evaluaron la forma y la localización de la fuga periprotésica en el modelo 3D y la compararon con la ecocardiografía posprocedimiento realizada a los pacientes. Los modelos 3D predijeron adecuadamente la existencia de dehiscencia en 6 de los 9 pacientes con fuga paravalvular (6 verdaderos positivos y 3 falsos negativos) y descartaron la presencia de fuga residual en 5 de los 7 pacientes (5 verdaderos negativos y 2 falsos positivos). Pese a que los autores reconocen que existen importantes limitaciones por resolver, como que los modelos representen exactamente las propiedades mecánicas de los tejidos, concluyen que esta tecnología está dando pasos de gigante para su implementación clínica en un futuro no muy lejano.

La obstrucción residual al drenaje venoso pulmonar en pacientes con transposición de grandes arterias corregida mediante técnica de Senning es una complicación de sobra conocida. El tratamiento percutáneo es una alternativa eficaz a la cirugía, pero requiere una planificación meticulosa para evitar complicaciones. Olivieri et al.7 se sirvieron de un modelo 3D para planificar el acceso vascular, evaluar la posición de diferentes stents en la estenosis del parche venoso y su relación con estructuras adyacentes7. Según los autores, la simulación in vitro previa permitió mejorar la eficiencia del procedimiento en el paciente y disminuir la dosis de radiación, el tiempo de procedimiento y las potenciales complicaciones.