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3D打印模型可以修补心脏

佐治亚理工制造研究所的一组研究人员正在开发患者心脏瓣膜的3D打印复制品,可以救助患有心脏病的患者。


基于CT扫描成像,工程师现在可以3D打印单个患者的心脏瓣膜的精确复制品。这些定制的模型与患者的心脏瓣膜的尺寸和比例匹配,更重要的是,它们还具有生理质感。它的出现将会把很多人从鬼门关带回来。


3D打印心脏瓣膜精心再现病人的生物瓣膜


3D打印被应用在很多领域,佐治亚理工学院倡议首先将其运用于此类情况:主动脉狭窄导致左心室收缩,迫使心脏过度工作。主动脉瓣狭窄通常出现在老年患者身上,并且随着人口老龄化而变得越来越普遍。如果不治疗,可能导致严重的并发症,甚至心力衰竭。


而治疗的条件很难达到,除了开心手术,医生可以进行导管主动脉瓣置换术(TAVR),使用导管来用假体置换患者的受损的瓣膜。假体瓣膜很容易得到,但是想让假体与患者的心脏瓣膜匹配非常困难。一个完美的假体至关重要,以防止血液泄漏到植入物周围。


“问题就在于,每个人的生理结构都不一样,”Stewart工业和系统工程学院教授Chuck Zhang解释道。 “首先男女就不同。这是一个极大的挑战。”


这时候3D打印模型就有了用处。通过患者自身瓣膜的CT扫描数据,可以做出与患者自身契合的假体。


乔治亚理工学院研究员Kan Wang(左)和Piedmont心脏研究所的Zhen Qian研究了一个3D打印的心脏瓣膜


多材料3D打印机建模让研究人员能够根据个别患者的需要调整设计参数,做出于原始心脏瓣膜几乎无异的复制品。


“研究结果令人震惊,”项目合作伙伴Piedmont心脏研究所的Zhen Qian说,“我们可以预知手术之前有多少瓣周漏将会发生,以及在哪里发生。”


目前为止,Georgia Tech团队已经3D打印了二十多个心脏瓣膜模型,都来源于实际的患者成像。


Chuck Zhang正在实验将传感器嵌在3D模型瓣膜的壁上,这样就能监测手术。“这些模型有很大的用处,”他说,“未来,这可能是手术前规划和培训新外科医生的工具。”


 

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