ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA Stent 2.0 P. Foccoli [email protected] ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI O “STENT” Il verbo "to stent" viene utilizzato da secoli nei paesi di lingua inglese Stent È uno dei tanti eponimi in uso nella terminologia medica, prende il nome dal dentista inglese Charles Stent, ideatore nel 1856 di un composto per impronte dentali usato in seguito per procedure ricostruttive di chirurgia plastica. Solo più recentemente il nome è passato a descrivere vari tipi di dispositivi usati per mantenere la pervietà di strutture anatomiche tubulari ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PNEUMOLOGIA INTERVENTISTICA • tecniche di ablazione tissutale termica (laser, coagulatori, crioterapia) • dilatazioni meccaniche • protesi • terapia fotodinamica • brachiterapia ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA STENOSI TRACHEO-BRONCHIALI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA ALBERO TRACHEO-BRONCHIALE COMPLESSA STRUTTURA ANATOMICA E FUNZIONALE • ANGOLAZIONI • RAMIFICAZIONI • VARIAZIONI DI CALIBRO E DI ASSE (ANATOMICHE E FUNZIONALI) • STRUTTURE FLESSIBILI (PARS MEMBRANACEA) • STRUTTURE RIGIDE (CARTILAGINI) • SISTEMA MUCOCILIARE ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI CARATTERISTICHE DI IDONEITA’ • BIOCOMPATIBILITA’ • ADATTABILITA’ ALLE CARATTERISTICHE ANATOMICHE E FUNZIONALI • EFFICACIA • SEMPLICITA’ E SICUREZZA DI POSIZIONAMENTO • TOLLERABILITA’ • FACILITA’ DI GESTIONE • ASSENZA DI COMPLICAZIONI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA SILICONICHE • T-tube (Montgomery) PROTESI TRACHEO-BRONCHIALI METALLICHE (SEMS) • Dumon (cilindiche e Y) • Gianturco • Poliflex • Palmaz • Wallstent • Ultraflex • Micro-Tech • Hanarostent • Silmet COMPOSITE • Dynamic (Freitag) • Aero (Alveolus) • Leufen ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA SILICONICHE • T-tube (Montgomery) • Dumon (cilindiche e Y) • Poliflex PROTESI TRACHEO-BRONCHIALI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI SILICONICHE VANTAGGI • Buona tollerabilità • Facilità di inserimento e rimozione • Impenetrabilità alla crescita tessutale • Costi contenuti SVANTAGGI • Introduzione in broncoscopia rigida • Scarsa adattabilità alle variazioni di calibro e di curvatura • Spessore discreto (da 1 a 1.2 mm) • Relativa facile migrazione • Reazioni granulomatose ai bordi • Ingombro da secrezioni ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI SILICONICHE DI DUMON VANTAGGI • Buona tollerabilità • Facilità di inserimento e rimozione • Impenetrabilità alla crescita tessutale • Costi contenuti SVANTAGGI • Introduzione in broncoscopia rigida • Scarsa adattabilità alle variazioni di calibro e di curvatura • Spessore discreto (da 1 a 1.2 mm) • Relativa facile migrazione • Reazioni granulomatose ai bordi • Ingombro da secrezioni • La prima protesi autofissante disegnata per l’uso broncologico • Da’ inizio alla protesizzazione routinaria (1987) • E’ la più sperimentata e tutt’ora la piu’ usata • Ampia gamma di misure • Rimane il gold standard ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI SILICONICHE: INSERIMENTO ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA METALLICHE (SEMS) • Gianturco • Palmaz • Wallstent • Ultraflex • Micro-Tech • Hanarostent • Silmet PROTESI TRACHEO-BRONCHIALI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI METALLICHE NUDE VANTAGGI • Buona adattabilità alle pareti ed alle variazioni di calibro • Spessore limitato • Minor rischio di migrazione • Non interferiscono con la clearance mucociliare • Possibilità di inserimento in fibroscopia (alcuni modelli) SVANTAGGI • Crescita tessutale tra le maglie • Rimozione quasi impossibile • Maggiore incidenza di complicazioni • Allungamento ai cambi di calibro • Rotture delle maglie • Costo elevato ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA METALLICHE RICOPERTE • Wallstent • Ultraflex • Micro-Tech • Hanarostent • Silmet PROTESI TRACHEO-BRONCHIALI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA METALLICHE RICOPERTE • Wallstent • Ultraflex • Micro-Tech • Hanarostent • Silmet PROTESI TRACHEO-BRONCHIALI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA COMPOSITE • Dynamic (Freitag) • Aero (Alveolus) • Leufen PROTESI TRACHEO-BRONCHIALI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI METALLICHE RICOPERTE VANTAGGI • Buona adattabilità alle pareti ed alle variazioni di calibro • Spessore limitato • Minor rischio di migrazione • Non interferiscono con la clearance mucociliare • Possibilità di inserimento in fibroscopia (alcuni modelli) SVANTAGGI • Crescita tessutale tra le maglie (parzialmente ricoperte) • Rimozione quasi impossibile possibile • Maggiore incidenza di complicazioni • Allungamento ai cambi di calibro • Rottura delle maglie • Costo elevato • • Relativa facile migrazione • Reazioni granulomatose ai bordi • Ingombro da secrezioni ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI METALLICHE: RILASCIO ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA PROTESI METALLICHE ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA DISLOCAZIONE ASCESSI MUCOSTASI GRANULOMI TOTALE COMPLICAZIONI * IN 1631 PROTESI (1987 –2006) STENT IN PATOLOGIA NEOPLASTICA STENT IN PATOLOGIA BENIGNA TOTALE 1019 612 1631 54 (5%) 94 (16%) 148 (9%) 7 (1%) 0 23 (2%) 50 (8%) 73 (5%) 9 (1%) 63 (11%) 72 (5%) 93 (9%) 207 (35%) 300 (19%) * RICHIEDENTI UN INTERVENTO ENDOSCOPICO 7 (0,5%) ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA 149 patients, 72 with benign and 77 with malignant tracheobronchial disease Ultraflex stent ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA STENT METALLICI: COMPLICAZIONI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA STENT METALLICI: COMPLICAZIONI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA STENT METALLICI: COMPLICAZIONI ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA STENO-MALACIA POST-TBC - 1 ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA STENO-MALACIA POST-TBC - 2 ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA STENO-MALACIA POST-TRAPIANTO - 1 ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA STENO-MALACIA POST-TRAPIANTO - 2 ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA INFEZIONI STENT CORRELATE ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA • • • • INFEZIONI STENT CORRELATE 23 articles 501 patients with airway stents malignancy 45% benign disease 55% Ninety-three (19%) out of 501 stented pts experienced SARTI Pneumonia 47%, bronchial infection 24%, cavitary pneumonia/lung abscess and intraluminal fungus ball 29% • Staphylococcus aureus (39%) and Pseudomonas aeruginosa (28%) • Twenty-six (68%) out of the 38 pts with SARTI died ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA INFEZIONI STENT CORRELATE ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA BIO-DEGRADABLE STENT ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA BIO-DEGRADABLE STENT ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA BIO-DEGRADABLE STENT BD-ELLA STENT ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA DRUG-ELUTING STENT ENDOSCOPIA RESPIRATORIA SPEDALI CIVILI - BRESCIA CUSTOM MADE STENT IREBID - Biomedical Device Design & Manufacturing Taylor Made Trachea Stent Prof. E. Ceretti Ing. A. Fiorentino Dept. Of Mechanical and Industrial Engineering - University of Brescia, Italy Customized Trachea STENT • Objective: Design and realize a new typology of stent based on physician's requirements. • Steps – Actual market outline • Meetings with airway surgeons and engineer • Commercial product analysis – Survey • Questionnaire development – Results • Ideal stent outline • QFD matrix – New Product • Design • Manufacturing • Testing Dept. Of Mechanical and Industrial Engineering - University of Brescia, Italy Malformation Trauma / Inflamation Tumour Customized Trachea STENT 3D image elaboration TC (or MRI) Data acquisition • Characteristics: – Fully customizable Taylor Designed Stent Rapid-manufacturing • Geometries • Materials (soft) – Wider contact areas • Good anchorage • Low granulation risk – Low Cost Trachea and Stent geometries reconstruction Dept. Of Mechanical and Industrial Engineering - University of Brescia, Italy Customized Trachea STENT Test Design • Ex-Vivo Testing – Stent geometry extracted from 3 sheep trachea samples (frozen) – Different design • External Pattern (smooth, spiral, dome) • Material deposition (layer-by-layer, continuous) • Controls (Commercial, Cylindrical, material) DICOM file 60mm Material Path C1 Commercial Biocomp. 14mm Silicon - C2 Commercial Biocomp. 16mm Silicon - 1 Smooth Layer by Layer 2 Smooth Continuous 3 Spiral Layer by Layer Trachea 2 Trachea 3 Silicon 1 (10 ± 1 ShA) 4 Dome Layer by Layer 5 Dome Continuous M1 Cylinder 20mm Layer by Layer M2 Cylinder 20mm STL file 30mm Stent Geometry Trachea 1 Silicon 2 (19 ± 1 ShA) Trachea Inner Geometry Dept. Of Mechanical and Industrial Engineering - University of Brescia, Italy Layer by Layer - - Customized Trachea STENT • Stent manufacturing using 3D RP machine from patient’s CT (ex vivo sheep) F 1st 2nd 3rd 4th 5th 6th – Silicon Taylor Made stent • trachea rings Exp test were performed to characterize stent performance and they showed improvements in terms of: Pulling Test Stiffness Test – Anchorage (pulling test) • Anti-migration – Rigidity (stiffness test) K = tg() • Anti-migration • Granulation risk Pulling Test Stiffness test 6 5 7 4 1 1 2 3 4 2 Trachea Stent Wire Wheatstone bridge 2 8 3 5 6 7 8 Sliding Carriage LVDT transducer Clamping system Backing bar Dept. Of Mechanical and Industrial Engineering - University of Brescia, Italy 0° 135 ° 90° 45° Customized Trachea STENT • • • • Tracheal stents are adopted in the treatment of pathologies causing an obstruction of the airway. A market research has shown: – They still present some lacks mainly related with their anchorage – An anatomical customization can represent a solution. – Economical and manufacturing cost considerations lead to the conclusion that rapid prototyping is suitable for the purpose. New stent design were developed and tested on ex-vivo sheep tracheas, some showing: – A better anchorage with respect to the most diffused commercial ones. – A more uniform behaviour being their proper position afore known. – It is possible to further improve their performances by choosing a stiffer design (i.e. silicone hardness, device thickness) Thanks to the promising results obtained in this work, a more complex testing machine will is under development so to: – better reproduce the condition in human body (i.e. cough and tracheal physiologic movement associated to neck and chest change of position – The machine will be used to test improved designs Dept. Of Mechanical and Industrial Engineering - University of Brescia, Italy [email protected]
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