Técnica de Kirigami sugere resultados promissores para reconstrução de mama

Para muitas pacientes com câncer de mama, o caminho para a recuperação pode apresentar complicações ocultas relacionadas à reconstrução da mama após uma mastectomia.

A inserção de materiais estranhos, como implantes mamários de silicone pode levar ao mau posicionamento do implante, condição que afeta um número significativo de pacientes mesmo anos após a cirurgia.

Agora, pesquisadores da Universidade da Pensilvânia usaram os princípios de uma técnica de corte de papel conhecida como kirigami para cobrir implantes com mais segurança e segurança, além de usar menos material.

A pesquisa, publicada na Materiais avançadosliderado por Shu Yang na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas, descreve como alavancar as práticas de projeto de kirigami e modelagem computacional oferece maior flexibilidade e capacidade de expansão para fornecer aos cirurgiões um material elástico mais fácil de usar que pode envolver melhor os implantes, reduzindo assim o risco de mau posicionamento.

“Pegamos os materiais que usamos atualmente nas salas de operação para reconstrução de mama e abordou duas de suas principais armadilhas usando desenhos de kirigami”, diz Yang, autor sênior do artigo. “Nossa técnica permite que a mama reconstruída assuma uma forma mais natural com mais segurança e pode reduzir substancialmente os custos associados a essas cirurgias.”

Após uma série de discussões com Suhail Kanchwala, um cirurgião plástico e professor de cirurgia na Perelman School of Medicine, os pesquisadores começaram a examinar novas possibilidades para o atual material de embalagem de implantes mamários, chamado de matriz dérmica acelular (ADMs). Estes são um tipo de malha cirúrgica que geralmente são derivados de tecidos humanos ou pele de animal. As células são removidas, mas as redes de apoio—proteínas estruturais como o colágeno, juntamente com outros componentes da matriz extracelular – permanecem no local para facilitar a recuperação do suprimento sanguíneo local e a regeneração das células da pele. Devido à ausência de células e abundância de elementos semelhantes a andaimes, os ADMs ganharam popularidade por sua capacidade de minimizar a reação do Sistema imune tem a objetos estranhos e oferece melhor suporte aos implantes.

Os pesquisadores suspeitaram que as folhas ADM poderiam ser alteradas de uma maneira única para abordar uma preocupação com os implantes mamários contemporâneos.

“Um problema na reconstrução da mama é que os implantes fabricados são redondos, o que não imita efetivamente o formato de lágrima dos seios naturais”, diz Kanchwala. “Portanto, nosso projeto queria descobrir uma maneira de colocar implantes redondos sob as folhas ADM de uma forma que permitisse que a mama reconstruída assumisse uma forma mais natural de lágrima”.

Além disso, as folhas ADM em suas configurações atuais não podem envolver os implantes de maneira conformável, pois não preservam as curvas e os ângulos sem formar rugas ou vazios. Isso pode tornar o implante propenso a girar fora do lugar e levar a erros de posicionamento. A resposta dos fabricantes a essas limitações incluiu a introdução de padrões de furos circulares nas chapas ADM ou o corte de certas áreas seguido de costura para cobrir mais área de superfície com eficiência.

Yang e o co-autor Randall Kamien, professor do Departamento de Física e Astronomia da Escola de Artes e Ciências, já haviam mostrado que cortes bem posicionados podem transformar chapas planas bidimensionais rígidas em tridimensionais altamente expansíveis e maleáveis. geometrias que podem imitar os contornos de estruturas complexas, como rostos humanos ou cadeias de montanhas.

O princípio central dessa estratégia baseada em kirigami é que a introdução desses pequenos cortes divide o material em alta densidade unidades rotativas com a liberdade de assumir a forma de uma estrutura multinível. Mas neste último trabalho a equipe precisou criar uma forma de emular os seios, estruturas desprovidas da forma fornecida pela musculatura e osso.

“Normalmente, quando você faz um enxerto de pele, há um músculo ou osso para guiar a reforma do tecido”, diz Kamien. “Portanto, superar esse desafio e encontrar uma maneira nova e aprimorada de recriar tecido a partir do material de andaime foi particularmente emocionante”.

Isso foi feito mapeando a topografia do implante, semelhante a como os cartógrafos mapeiam os picos e vales de um terreno montanhoso em uma página bidimensional.

Os pesquisadores começaram com um modelo de mama tridimensional gerado por computador e, em seguida, colocaram fatias horizontais equidistantes formando camadas verticais, ou níveis, que usaram para guiar suas linhas de contorno. A equipe então analisou os contornos e gerou algoritmos para identificar os locais ideais e os ângulos de incisão para o cortador a laser cortar a folha ADM. Esses cortes característicos são o que permitem que a folha se expanda e se estique com segurança sobre um implante.

A equipe demonstrou com sucesso essa nova técnica baseada em kirigami em uma operação de maquete na qual a folha ADM foi suturada à placa torácica de um manequim cirúrgico e o implante de silicone afunilado entre o peito e a folha. Eles ficaram satisfeitos em confirmar que seu método usa, em média, 20 a 40% menos material, além de oferecer um maior grau de personalização em relação à forma da mama reconstruída. Os pesquisadores acreditam que, com o tempo, essas folhas ADM cortadas em kirigami têm a capacidade de se tornar específicas para cada paciente.

“Se a paciente tem um câncer de mama no lado esquerdo e uma mastectomia no lado esquerdo, você pode escanear a mama direita e criar um desenho de kirigami que imitaria com muita precisão a mama natural da paciente”, diz Kanchwala “Não estamos lá ainda, mas as possibilidades são empolgantes.”