心臟醫(yī)生的好幫手

嚴(yán)毅梅

美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種突破性工藝——多材料3D打印仿真心臟瓣膜模型。研究人員打印出高仿真心臟主動(dòng)脈瓣膜和周圍結(jié)構(gòu)的模型，可以模仿患者心臟主動(dòng)脈瓣膜的確切外觀和病狀。這些特殊的器官模型包括集成到結(jié)構(gòu)中的3D打印軟傳感器陣列，使用了專用油墨和定制3D打印工藝技術(shù)。

研究人員使用CT掃描病患心臟來制作主動(dòng)脈根部模型，形狀準(zhǔn)確。他們用專門的硅基油墨進(jìn)行3D打印，以匹配真實(shí)心臟組織的質(zhì)感。目前商用打印機(jī)使用的墨水打印出的心臟模型過于僵硬，無法達(dá)到真實(shí)心臟組織的柔軟度。高仿真模型主要呈現(xiàn)心臟主動(dòng)脈根部，即最靠近心臟并與心臟相連的主動(dòng)脈部分。主動(dòng)脈根部由主動(dòng)脈瓣和冠狀動(dòng)脈的開口組成，其中主動(dòng)脈瓣有3個(gè)瓣膜，稱為小葉，周圍有一個(gè)纖維環(huán)。這個(gè)模型還包括部分左心室肌肉和升主動(dòng)脈。

研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)的目標(biāo)是幫助醫(yī)生了解特定患者心臟的準(zhǔn)確解剖結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，以降低醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)和并發(fā)癥，醫(yī)生可以在實(shí)際手術(shù)前測試和試用瓣膜植入物。這些模型還可以幫助患者更好地了解自己的解剖結(jié)構(gòu)和手術(shù)過程。主動(dòng)脈瓣狹窄，是指心臟的主動(dòng)脈瓣變窄且阻止瓣膜完全打開，以至于減少或阻止血液從心臟流入主動(dòng)脈。這是全球老年人最常見的心血管疾病之一。與開胸手術(shù)相比，主動(dòng)脈瓣膜置換術(shù)的創(chuàng)傷小。在手術(shù)中，新的瓣膜被放置在患者原生主動(dòng)脈瓣內(nèi)。醫(yī)生可以在手術(shù)前使用這些模型來確定瓣膜裝置的大小和位置。模型內(nèi)3D打印的集成傳感器會(huì)提供電子壓力反饋，醫(yī)生依據(jù)反饋信息可以優(yōu)化瓣膜的選擇和定位。

隨著3D打印技術(shù)不斷提高，研究人員發(fā)現(xiàn)了整合電子技術(shù)以模擬器官功能的新方法。有朝一日，仿生器官也許可以和真實(shí)器官一樣好，甚至比它們更好。