升主动脉扩张专科治疗医院

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TUhjnbcbe - 2025/4/8 17:14:00

就在上周,麻省理工研究团队在《科学.机器人》杂志上发表了一项新的研究成果:3D打印心脏,这个心脏是以柔软灵活的状态存在,而且它可以控制循环泵的动作,模拟真实心脏所产生的血液循环过程,未来这种方式可以帮助医生根据不同患者的心脏形态和功能需要,定制化的开发与患者匹配的3D打印心脏。

麻省理工团队研发的3D打印心脏

没有两个一模一样的心脏

据研究内容报告,每个人心脏的大小和形态、病例特征都是不一样的,因此,是不存在两颗心跳一模一样的心脏的,对于心脏病患者来说,差异会更加明显。MIT的工程师也是基于这个原因,所以研发了一种计算程序,首先把患者心脏的医学图像自动转换成三维模型。

绘制心脏3D模型

然后采用特制的聚合物心脏材料进行3D打印,进而根据每个人的差异点3D打印出不同的心脏复制品来。

心脏的3D打印

该团队制作了一个类似于血压袖套的装置,包裹着打印出来的心脏和主动脉,并连接到气动系统,袖套底面为精确的气泡膜形态。研究人员通过调整流出的空气,以有节奏地使气泡膨胀和收缩,从而模仿心脏的泵送动作。此外,研究人员在3D打印的主动脉周围装有一个单独的套筒,可以调整其收缩以模仿主动脉瓣狭窄的情况(主动脉瓣狭窄是一种心脏病)。

以气泡膜的形式模拟心脏的收缩

一般情况下,医生通常都是通过手术植入人造瓣膜,旨在扩张主动脉天然瓣膜,以治疗主动脉瓣狭窄。该团队提出,未来医生可能会采用他们的新程序,先打印患者的心脏和主动脉,然后将各种瓣膜植入打印的模型中,以评估哪种设计能够产生最佳的功能,并适合该特定患者。此外,心脏的复制品可以被用作研究实验室和医疗设备行业中测试各种类型心脏病疗法的实际平台。

研究人员使用15名被诊断为主动脉瓣狭窄的患者的医学扫描图像作为源材料。该团队将每位患者的图像转换为该患者的左心室(心脏的主要泵出室)和主动脉的三维计算机模型,并将此模型输入到3D打印机中,生成软性的解剖学准确的心室和血管的外壳。研究人员表明,对于每个模型心脏,他们可以准确地重新创建以前在各个患者中测量的相同心脏泵出压力和流量。

系统连接测试可以测出流量和压力数据

该团队进一步探索了一些患者接受的干预措施,以查看打印的心脏和血管是否会以相同的方式作出反应。一些患者接受了旨在扩大主动脉的瓣膜植入。他们在每个患者的模拟主动脉上植入了类似的瓣膜。当激活打印的心脏进行泵送时,观察到植入的瓣膜产生了与实际患者在手术植入后类似的改善流量。该团队使用一个可操作的打印心脏比较了不同尺寸的植入物,以确定哪种尺寸的最佳适配和流量。他们认为,未来临床医生可以为其患者实施这种技术。

总体来说,这个技术的主要是通过3D打印技术打印出和患者完全匹配的心脏,然后通过控制气泡膜的收缩以及泵送的流量和压力,进而模拟出真实心脏的动作过程。虽然这项技术还处于研究阶段,相信随着科技的发展,未来一定会为心脏病患者提供一些新的治疗手段。

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