أجرى الأطباء في مستشفى بوسطن للأطفال عملية جراحية طارئة لقلب طفل عمره بضعة أيام ولد بثقب في صمامات القلب. وقد ساعدهم توأم افتراضي لقلب الطفل، ضمن مشروع القلب الحي بقيادة شركة Dassault Systèmes، والذي قدموه خلال مؤتمر 3DEXPERIENCE World 2023
قبل بضعة أشهر، وُلدت طفلة في مستشفى الأطفال في بوسطن وكانت تعاني من ثقوب في الصمامين الرئيسيين للقلب. بالإضافة إلى ذلك، كانت الغرفة اليمنى صغيرة جدًا والغرفة اليسرى كبيرة جدًا وكان هناك ثلاثة ثقوب في الفواصل بين الغرفتين. يوضح الدكتور ديفيد هوجنسون، الذي أجرى العملية الجراحية للطفلة عندما كان عمرها بضعة أيام: "من أجل استعادة القلب وإعطائه فسيولوجية القلب السليم، كان علينا إغلاق الثقوب في الصمامات وقمنا بتوسيع الثقب الثالث واستخدمناه للسماح بإدخال الغرسات التي طبعناها باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد.
قدم الدكتور هوجنسون التحليل كجزء من مؤتمر 3DEXPERIENCE World 2023 الذي عقدته شركة Dassault Systèmes الأسبوع الماضي في ناشفيل، تينيسي.
الدكتور هوجنسون هو جراح قلب وأستاذ مشارك في الجراحة في كلية الطب بجامعة هارفارد التابعة لمستشفى الأطفال في بوسطن. هذا هو أكبر مركز لأمراض القلب في الولايات المتحدة. الدكتور هوجنسون متخصص في جراحة القلب الخلقية، وتشمل اهتماماته البحثية التقنيات الجراحية لعيوب القلب الخلقية المعقدة.
للتخطيط للعملية الجراحية، استخدم الدكتور هوجنسون مشروع القلب الحي. قام بدمج صور القلب في مجموعة متنوعة من الأجهزة (التصوير بالرنين المغناطيسي، والتصوير المقطعي المحوسب) وأنشأ توأمًا افتراضيًا لقلب الطفل المحدد.
وقال هوجنسون: "نحن نتعاون مع شركة Dassault Systèmes منذ عدة سنوات، ونستخدم بعض أدوات المحاكاة والهندسة الخاصة بهم لتخطيط العمليات المعقدة بشكل أفضل". الهدف من مشروع "القلب الحي" هو خلق التوأم الافتراضي لقلب الإنسان. وحتى الآن، انضمت إلى هذه المهمة أكثر من 100 جهة من مجالات البحث (بما في ذلك جامعة هارفارد وجامعة تل أبيب). وقد ساعدوا بالتعاون مع شركة Dassault Systèmes في تطوير أول محاكاة ثلاثية الأبعاد لقلب الإنسان النابض في منتصف العقد الماضي، باستخدام الحل البرمجي "SMULIA"، والآن، كما يقول الدكتور هوجنسون، نضج النظام وأصبح يتيح تخطيط العمليات الجراحية المعقدة.
وردا على سؤال الموقع العلمي حول كيفية إجراء عملية جراحية لقلب طفل عمره أيام قليلة، قال الدكتور هوجنسون: في مثل هذه الحالات يجب التخطيط للزراعة مع مراعاة الظروف الخاصة للقلب المحدد. يجب إجراء العملية في الأسبوع الأول بعد الولادة وإلا حتى لو كان الطفل على قيد الحياة فإنه سيعتمد على جهاز تنظيم ضربات القلب لبقية حياته. يجب أن تكون الغرسات (التي تم إنشاؤها في المختبر بمساعدة التوأم الافتراضي للقلب) بالحجم المناسب والشكل الصحيح إلى ملليمتر تقريبًا حتى تكون الجراحة مثالية.
يواجه جراحو القلب لحديثي الولادة تحديات فريدة من نوعها. عليهم العمل على قلب مشوه الشكل، أي مختلف عن النموذج ثلاثي الأبعاد للقلب النابض الذي يعرفونه. وبالإضافة إلى ذلك، هناك مسألة الحجم. تم رسم النموذج ثلاثي الأبعاد بشكل مريح، حيث يمثل كل لون مجالات مختلفة من الوظائف والتشغيل، كما أنه كبير جدًا على الشاشة، ولكن عندما تأتي لحظة الجراحة، يتعين عليك التعامل مع القلب الحقيقي الصغير نوعًا ما.
ويقول الدكتور هوجنسون، مشيراً إلى النموذج ثلاثي الأبعاد لقلب الطفل: "هناك ثقب على شكل مثلث بين الصمام التاجي، باللون الأرجواني، والصمام الرئوي، باللون الأحمر". "على الجانب الآخر يوجد النظام الكهربائي للقلب. علينا أن نعمل بجد حتى لا نلحق الضرر بأي من هذه الأنسجة وإلا سيعتمد الطفل على جهاز تنظيم ضربات القلب لبقية حياته."
مثل عضلة القلب الحقيقية، فإن مادة الرقعة متباينة الخواص، مما يعني أن لها خصائص مختلفة في اتجاهات مختلفة. وهي تعمل بطريقة مشابهة لألياف الكربون في مصفوفة الإيبوكسي، وهي مادة مركبة تستخدم في الطائرات وسيارات السباق، وتعرفها أدوات المحاكاة التابعة لشركة Dassault Systèmes (SIMULIA وABAQUS) جيدًا.
باستخدام ABAQUS، تمكن الدكتور هوجنسون من التأكد من أن مادة رقعة القلب، التي تم قطعها في المختبر، يمكن أن تمتد إلى شكل ثلاثي الأبعاد وتتحمل ضغوط تدفق الدم.
"بدون الإعداد المسبق للنموذج ثلاثي الأبعاد للقلب المحدد للمريض الذي يتم إجراء العملية عليه، لكنا نتلمس طريقه في الظلام. كان التخطيط بدائيًا وكان علينا حفظ الخطة وإجراء التصحيحات اللازمة أثناء الجراحة. وبهذه الطريقة، تكون الجراحة أكثر دقة، وتكون فرص شفاء المريض عالية." اختتم الدكتور هوجنسون. تتمتع هذه الطفلة بصحة جيدة، وفي الفيديو الذي يظهر في المؤتمر تبدو بصحة جيدة مثل أي طفل آخر في عمرها.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
