研究人員3D列印出栩栩如生的心臟瓣膜模型

2020-12-05 騰訊網

研究人員3D列印出栩栩如生的心臟瓣膜模型

明尼蘇達大學( University of Minnesota)的研究人員在美敦力( Federal Reserve Bank)的支持下，開發了一個開創性的工藝，可以將心臟主動脈瓣和周圍結構的逼真模型進行多材質3D列印，這些器官模型可以模擬真正患者的真實外觀和感受。

這是針對特定患者的器官模型，包括集成到結構中的3D列印軟傳感器陣列，是使用專門的墨和定製3D列印工藝製造的。

這項研究發表在美國科學促進會(AAAS)出版的同行評審科學期刊《科學進步》( Science Advances)上。

研究人員3D列印出了所謂的主動脈根部，也就是最接近心臟並與心臟相連的動脈部分。主動脈根部由主動脈瓣和冠狀動脈開口組成。主動脈瓣有三個瓣，稱為小葉，周圍有一個纖維環，模型還包括部分在左心室肌和升主動脈。

明尼蘇達大學( University of Minnesota)機械工程學教授、該研究的高級研究員麥可 麥卡爾平(Michael Mcalpine)說，「我們使用3D列印模型的目的是通過提供患者的專用工具，幫助醫生了解患者心臟的確切解剖結構和機械特性，從而減少醫療風險和併發症。」

醫生可在實際手術前對器官植入進行測試和試驗。模型還可以幫助病人更好地了解自己的解剖學和手術本身。

該器官模型是專門設計的，目的是幫助醫生做好準備，進行一種名為經導管主動脈瓣置換術，在患者的主動脈瓣內放置一個新的瓣膜。這種手術用於治療被稱為主動脈狹窄的疾病，這種情況發生在心臟的主動脈狹窄，阻止瓣膜完全打開，從而減少或阻止血液回流。

這種器官模型是通過對病人進行CT掃描來製作的，與確切形狀相匹配。

研究人員從明尼蘇達大學可見心臟實驗室( University of Minnesota＇ s Visible HeartLaboratories)獲得了專門的矽墨水，這種墨水能與真實心臟組織的感覺相匹配。目前市場上的商業印表機可以用3D列印形狀，但使用的墨水往往過於死板，無法與真正的心臟組織的柔軟度相匹配。

另一方面，明尼蘇達大學( University of Minnesota)的3D專用印表機可以模仿模型中的軟組織部件，也可以模仿瓣膜上的硬化，列印出一種軟組織成分。

醫生可以使用這些器官模型來確定瓣膜裝置的大小和位置。模型中列印的3D綜合傳感器為醫生提供了電子壓力反饋，可用於指導和優化瓣膜在患者解剖結構中的選擇和定位。

隨著3D列印技術的不斷改進，我們發現了整合電子產品以模仿器官功能的新方法，這些模型本身可能會被用作人工替代器官。

總有一天，這些「仿生」器官可能和我們正常人體器官一樣好，到時可以更換不能工作或老化的器官。

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