Three-Dimensional Printing in Minimally Invasive Cardiac Surgery: Optimizing Surgical Planning and Education with Life-Like Models

Abstract Over recent years, the surgical community has demonstrated a growing interest in imaging advancements that enable more detailed and accurate preoperative diagnoses. Alongside with traditional imaging methods, three-dimensional (3-D) printing emerged as an attractive tool to complement pathology assessment and surgical planning. Minimally invasive cardiac surgery, with its wide range of challenging procedures and innovative techniques, represents an ideal territory for testing its precision, efficacy, and clinical impact. This review summarizes the available literature on 3-D printing usefulness in minimally invasive cardiac surgery, illustrated with images from a selected surgical case. As data collected demonstrates, life-like models may be a valuable adjunct tool in surgical learning, preoperative planning, and simulation, potentially adding safety to the procedure and contributing to better outcomes.

Cirurgia robótica em Cardiologia: um procedimento seguro e efetivo / Robotic surgery in Cardiology: a safe and effective procedure

OBJETIVO: Avaliar os resultados em curto e médio prazo dos pacientes submetidos à cirurgia cardíaca minimamente invasiva robô-assistida. MÉTODOS: De março de 2010 a março de 2013, 21 pacientes foram submetidos à cirurgia cardíaca robô-assistida. Os procedimentos realizados foram: plastia valvar mitral, troca valvar mitral, cirurgia de correção da fibrilação atrial, correção cirúrgica da comunicação interatrial, ressecção de tumor intracardíaco, revascularização do miocárdio totalmente endoscópica e pericardiectomia. RESULTADOS: A idade média foi de 48,39±18,05 anos. O tempo médio de circulação extracorpórea foi de 151,7±99,97 minutos, e o tempo médio de pinçamento aórtico foi de 109,94±81,34 minutos. O tempo médio de intubação orotraqueal foi de 7,52±15,2 horas, sendo que 16 (76,2%) pacientes foram extubados ainda em sala operatória, imediatamente após o procedimento. O tempo médio de permanência em unidade de terapia intensiva foi de 1,67±1,46 dias. Não houve conversões para esternotomia. Não houve óbito intra-hospitalar ou mesmo durante o seguimento em médio prazo dos pacientes. A média do tempo de acompanhamento dos pacientes foi de 684±346 dias, variando de 28 dias a 1096 dias. CONCLUSÃO: A cirurgia cardíaca robô-assistida mostrou-se exequível, segura e efetiva, podendo ser aplicada na correção de diversas patologias intra e extracardíacas.

OBJECTIVE: To evaluate the short and medium-term outcomes of patients undergoing robotic-assisted minimally invasive cardiac surgery. METHODS: From March 2010 to March 2013, 21 patients underwent robotic-assisted cardiac surgery. The procedures performed were: mitral valve repair, mitral valve replacement, surgical correction of atrial fibrillation, surgical correction of atrial septal defect, intracardiac tumor resection, totally endoscopic coronary artery bypass surgery and pericardiectomy. RESULTS: The mean age was 48.39±18.05 years. The mean cardiopulmonary bypass time was 151.7±99.97 minutes, and the mean aortic cross-clamp time was 109.94±81.34 minutes. The mean duration of intubation was 7.52±15.2 hours, and 16 (76.2%) patients were extubated in the operating room immediately after the procedure. The mean length of intensive care unit stay was 1.67±1.46 days. There were no conversions to sternotomy. There was no in-hospital death or deaths during the medium-term follow-up. Patients mean follow up time was 684±346 days, ranging from 28 to 1096 days. CONCLUSION: Robotic-assisted cardiac surgery proved to be feasible, safe and effective and can be applied in the correction of various intra and extracardiac pathologies.

Cirurgia cardíaca videoassistida: resultados de um projeto pioneiro no Brasil / Video-assisted cardiac surgery: results from a pioneer project in Brazil

OBJETIVO: Demonstrar as possibilidades da utilização da videotoracoscopia na cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea (CEC). MÉTODOS: Entre fevereiro de 2006 e novembro de 2008, 102 pacientes foram submetidos consecutivamente a cirurgia cardíaca minimamente invasiva videoassistida. As doenças cardíacas abordadas foram valvopatia mitral (n=56), aórtica (n=14), comunicação interatrial (n=32), seis pacientes apresentavam insuficiência tricúspide associada e do grupo total, doze tinham fibrilação atrial. A idade variou de 18 a 68 anos, sendo 57 pacientes do sexo feminino. O método cirúrgico constou de canulação arterial e venosa femoral, incisão de quatro a seis centímetros (cm) ao nível do 3º ou 4º espaço intercostal direito (EICD), dependendo da doença do paciente, entre as linhas axilar anterior e hemiclavicular direita, sulco mamário ou periareolar direita e toracoscopia. RESULTADOS: Os procedimentos cirúrgicos compreenderam: plastia (n=20) ou troca valvar mitral (n=36); troca valvar aórtica (n=14); atriosseptoplastia com remendo de pericárdio bovino (n=32); plastia valvar tricúspide com anel rígido (n=6); e correção cirúrgica da fibrilação atrial por radiofrequência (n=12). Todas as cirurgias foram realizadas sem intercorrências. Não houve conversão para toracotomia. Dois pacientes evoluíram com fibrilação atrial no pós-operatório. Houve um (0,9 por cento) episódio de acidente vascular cerebral, sete dias após a alta hospitalar, e um óbito (0,9 por cento) decorrente de síndrome da resposta inflamatória sistêmica (SIRS). CONCLUSÃO: Este trabalho demonstra a abrangência de afecções possíveis de serem abordadas pela videocirurgia cardíaca com CEC, sendo um procedimento seguro, eficaz e com baixa morbidade e mortalidade. A cirurgia cardíaca minimamente invasiva videoassistida já é uma realidade no Brasil, demonstrando excelentes resultados estéticos e funcionais

OBJECTIVE: To demonstrate the possibilities of the use of videothoracoscopy in cardiac surgery using cardiopulmonary bypass (CPB). METHODS: Between February 2006 and November 2008, 102 patients underwent consecutively minimally invasive video-assisted cardiac surgery. The cardiac pathologies approached were: mitral valvopathy (n=56), aortic (n=14), interatrial communication (IC) (n=32), six patients presented associated tricuspid insufficiency and 12 presented atrial fibrillation. The age ranged from 18 to 68 years and 57 were female. The surgical approach was: femoral arterial and venous cannulation, minithoracotomy ranging from four to six centimeters (cm) at the level of the 3º or 4º right intercostal space (RICS), depending on the pathology of the patient, between anterior axillary line and hemiclavicular line, submammary or right periareolar groove through the right breast and thoracoscopy. RESULTS: The surgical procedures were: plasty (n=20) or mitral valve replacement (n=36), aortic valve replacement (n=14), atrioseptoplasty using pericardial patch (n=32), tricuspid valve repair with rigid ring (n=6) and surgical correction of atrial fibrillation with radiofrequency (n=12). There were no complications during the procedures. There was no conversion to thoracotomy in neither case. Two patients developed atrial fibrillation in the postoperative period. There was an episode of stroke seven days after the hospital discharge and one death (0.9 percent) due to systemic inflammatory response syndrome (SIRS). CONCLUSION: This study demonstrates the coverage of pathologies that are possible to be approached by video-assisted cardiac surgery with cardiopulmonary bypass being a safe and effective procedure with low morbimortality. Minimally invasive video-assisted cardiac surgery is already a reality in Brazil, demonstrating excellent aesthetic and functional results

Troca valvar mitral minimamente invasiva videoassistida / Vídeo-assisted minimally invasive mitral valve replacement

A utilização de técnicas minimamente invasivas em cirurgia cardíaca vem sendo amplamente discutida em nosso meio, visando melhorias não só no aspecto estético, mas também funcional. Neste relato, apresentamos o caso de um paciente portador de estenose valvar mitral grave, submetido à troca valvar mitral minimamente invasiva videoassistida com sucesso.

The use of minimally invasive technics in cardiac surgery has become widely discussed, aiming improvements not only in the aesthetics aspects but also better functional results. In this report, we present a case of a patient with severe mitral stenosis that underwent succesful video-assisted minimally invasive mitral valve replacement.

Cinco anos de experiência com a operação de Ross: o que aprendemos? / A 5-year experience with the Ross operation: what have we learned?

OBJETIVO: Analisar a evolução clínica e funcional de 96 pacientes submetidos a substituição da valva aórtica por auto-enxerto pulmonar. CASUÍSTICA E MÉTODOS: De maio/95 a março/2000, 96 pacientes com média de idades de 25,4 + ou - 11,4 anos foram consecutivamente submetidos a substituição da valva aórtica por auto-enxerto pulmonar. O diagnóstico pré-operatório mais comum foi de insuficiência aórtica de origem reumática e 89 por cento encontravam-se em classe funcional II ou III. Todos realizaram ecocardiograma bidimensional com Doppler e 42 também foram submetidos a cateterismo cardíaco antes da operação. O auto-enxerto foi implantado pela técnica de substituição total da raiz aórtica em 85 casos, como cilindro intraluminal em seis e em posição subcoronariana nos demais. A reconstrução da via de saída do ventrículo direito foi feita com homoenxertos pulmonares (84) ou aórticos (12), conservados em solução nutriente com antibióticos (34) ou criopreservados (62). Antes da alta hospitalar, todos repetiram o exame ecocardiográfico e 30 foram submetidos a cateterismo cardíaco. Através deles, foi feita avaliação do desempenho hemodinâmico dos auto e homoenxertos, assim como da função e massa ventricular esquerda. No período de acompanhamento, os pacientes foram examinados e repetiram o ecocardiograma a cada seis meses. Vinte pacientes, com tempo de evolução superior a seis meses, submeteram-se a ecocardiografia de stress com dobutamina, para estudar o desempenho hemodinâmico dos auto e homoenxertos em condição de exercício. RESULTADOS: A mortalidade hospitalar foi de 6,2 por cento. Após um tempo médio de 32,1 meses (1 - 58), 98,9 por cento dos pacientes estão vivos. A incidência de pacientes livres de tromboembolismo, endocardite, disfunção do auto-enxerto, disfunção do homoenxerto, reoperações mitrais e de qualquer tipo de complicação após 41 meses é de 100 por cento, 100 por cento, 97,1 por cento, 96,5 por cento, 93,9 por cento e 87,5 por cento, respectivamente. O auto-enxerto pulmonar teve desempenho hemodinâmico fisiológico, com média de gradiente médio de 3,8 + ou - 3,3 mmHg. O grau de insuficiência valvar foi negligenciável. Mesmo em condição de exercício, os gradientes não se elevaram de forma significativa, com média de gradiente médio de 6,8 + ou - 3,8 mmHg. A função hemodinâmica dos homoenxertos foi excelente na fase imediata, com gradiente médio de 4,1 + ou - 4,6 mmHg. Houve...

Homoenxerto mitral: uma realidade / Mitral homografts: a reality

Fundamentos: A utilizaçao de homoenxertos valvares aórticos criopreservados está associada a excelente qualidade de vida, com baixa morbidade e durabilidade satisfatória. Espera-se obter resultados semelhantes em posiçao mitral com o emprego de homoenxertos mitrais criopreservados. Objetivo: Avaliar os resultados imediatos e a curto prazo da substituiçao da valva mitral por homoenxerto mitral criopreservado. Casuística e Métodos: De julho/97 a fevereiro/98, 8 pacientes com média de idades 40,3 + 6,2 anos foram submetidos a substituiçao da valva mitral por homoenxerto mitral criopreservado. A técnica de implante consistiu de fixaçao látero-lateral dos músculos papilares, sutura anular contínua e anuloplastia com anel de Carpentier. Antes da alta, todos os pacientes realizaram ecocardiografia bidimensional com Doppler para análise da funçao valvar e ventricular. Os pacientes foram solicitados a retornar no primeiro mês e, subseqüentemente, a cada três meses de pós-operatório, para controles clínico e ecocardiográfico tardio. Resultados: Houve um óbito hospitalar de causa nao relacionada ao enxerto. A avaliaçao ecocardiográfica antes da alta hospitalar demonstrou média das áreas valvares de 3,1 + 0,6 cm2 e média dos gradientes médios de 3,5 + 1,6 mmHg. A insuficiência valvar foi quantificada como inexistente ou trivial em 4 casos e leve em 3. A fraçao de ejeçao de 57 + 7 por cento no pré-operatório foi adequadamente preservada no pós-operatório (62 + 6 por cento). Os níveis de hipertensao pulmonar regrediram significativamente de 87 + 15 mmHg no pré-operatório para 48 + 12 mmHg no pós-operatório. Houve também reduçao do tamanho da cavidade atrial esquerda de 61 + 10 mm para 53 + 7 mm. Nenhum paciente foi perdido do acompanhamento tardio. Após um tempo médio de seguimento de 4,1 + 2,5 meses, os pacientes encontram-se funcionalmente bem e sem complicaçoes pós-operatórias. O estudo ecocardiográfico tardio demonstra a persistência dos bons resultados imediatos. Conclusoes: Os resultados imediatos e a curto prazo da substituiçao da valva mitral por homoenxerto mitral criopreservado foram bastante satisfatórios. Somente com tempos mais prolongados de observaçao poderemos determinar a durabilidade desse enxerto e, eventualmente, expandir as suas indicaçoes.

Experiência cirúrgica inicial com a operaçäo de Ross (auto-enxerto pulmonar) / Initial surgical experience with the Ross procedure (pulmonary autograft)

FUNDAMENTO: Em decorrência dos excelentes resultados tardios observados com a operaçao de Ross, sua utilizaçao tem sido cada vez mais freqüente em vários Centros de todo o mundo. OBJETIVO: Relatar a experiência cirúrgica inicial com essa operaçao em nosso meio. CASUISTICA E MÉTODOS: De maio/95 a fevereiro/96, 24 pacientes com média de idades de 28,3 anos foram submetidos à operaçao de Ross pelo método de substituiçao do segmento proximal da aorta ascendente. Para a reconstruçao da via de saída do ventrículo direito, foram utilizados 17 homoenxertos pulmonares e 7 homoenxertos aórticos preservados em soluçao de antibióticos. Em todos os pacientes foram realizados ecocardiograma bidimensional com Doppler e cateterismo cardíaco no pós-operatório imediato, para avaliar a funçao ventricular e desempenho hemodinâmico dos autos e homoenxertos utilizados. Três pacientes com evoluçao clínica superior a seis meses realizaram novo ecocardiograma. RESULTADOS: A mortalidade hospitalar foi de 4 por cento. Os sobreviventes tiveram alta hospitalar em rítmo sinusal e sem sopro diastólico de insuficiência aórtica. O desempenho hemodinâmico dos auto-enxertos foi muito satisfatório, com baixos gradientes de pico (4,0 ñ 1,3 mmHg pelo ecocardiograma e 2,8 ñ 1,2mmHg pelo cateterismo). Vinte e um pacientes apresentaram auto-enxertos suficientes e/ou com insuficiência trivial, e 2 pacientes tiveram insuficiência leve. Nenhum paciente teve insuficiência moderada ou importante. Os gradientes de pico dos homoenxertos também foram baixos (3,0 ñ O,9 mmHg pelo ecocardiograma e 4,3 + 1,4 mmHg pelo cateterismo) e apenas 2 apresentaram insuficiência leve. Houve significativa reduçao das dimensoes sistólica e diastóiica do ventrícuio esquerdo no pós-operatório imediato, assim como da massa ventricular esquerda. Após um tempo médio de seguimento clínico de 5,1 meses (l-9 meses), todos os pacientes encontram-se em classe funcional I e livres de eventos. Três pacientes, com tempo de evoluçao superior a seis meses, realizaram ecocardiograma, que demonstrou normalizaçao da funçao e massa : ventricular, assim como manutençao do adequado desempenho hemodinâmico dos enxertos. CONCLUSOES: A operaçao de Ross pode ser realizada em nosso meio com baixa mortalidade e resultados satisfatórios a curto prazo. Acreditamos que será amplamente empregada.

Revascularizaçäo do miocárdio com emprego da artéria radial: estudo clínico e angiográfico sequencial / Myocardial revascularization wth the use of the radial artery: clinical and angiographic sequential study

De 8/4/94 a 28/2/95, 32 pacientes foram submetidos a revascularizaçao do miocárdio (RM) com a utilizaçao da artéria radial (RA) como parte do procedimento. Esse número representou 17,3 por cento da experiência global com RM neste período. Vinte e três pacientes eram masculinos e a média de idades foi de 56,8 anos (41 a 74 anos). A RA foi utilizada para revascularizar o território do ramo interventricular anterior (RIA) ou Dg em 7 casos, da coronária direita em 7 e o da circunflexa em l8. A mortalidade hospitalar foi de 2 (6 por cento) casos, sendo ambos de causa nao cardíaca. Reestudo angiográfico antes da alta hospitalar foi realizado em todos os pacientes que sobreviveram, demonstrando enxertos patentes em 96 por cento (46/48). Dois enxertos exibiram espasmo moderado relacionado à ponta do cateter, um apresentou espasmo acentuado e dois demonstraram a presença de string sign. Oito pacientes com evoluçao pós-operatória tardia superior a 6 meses foram submetidos a reestudo angiográfico seqüencial, com enxertos prévios em 100 por cento, sem nenhuma anormalidade detectável. Uma paciente que apresentou string sign no pós-operatório imediato foi reestudada no 4( mês de pós-operatório, com progressao do processo. Os resultados aqui obtidos nos permitem afirmar que a RA pode ser uma excelente opçao para pacientes com varizes dos MMII ou ausência de veias safenas. O seguimento clínico mais prolongado nos ajudará a determinar o real valor da RA como enxerto aorto-coronário.