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研究人员3D打印逼真的心脏瓣膜模型
2020年09月28日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

明尼苏达大学的研究人员在Medtronic的支持下,开发了一种开创性的过程,用于对逼真的心脏主动脉瓣和周围结构逼真的模型进行逼真模型的多材料3D打印。

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这些特定于患者的器官模型,包括集成到结构中的3D打印的软传感器阵列,是使用专用墨水和定制的3D打印过程制成的。此类模型可用于微创手术的准备工作,以改善全球成千上万患者的预后中国化工网okmart.com


这项研究发表在《科学进步》上,该杂志是由美国科学进步协会(AAAS)出版的同行评审科学杂志。


研究人员通过3D打印出了所谓的主动脉根,即最接近并附着在心脏上的主动脉部分。主动脉根由主动脉瓣和冠状动脉开口组成。


主动脉瓣具有三个瓣膜,称为小叶,被纤维环包围。该模型还包括左心室肌肉和升主动脉的一部分。


明尼苏达大学机械工程学院的Michael McAlpine表示:“我们使用这些3D打印模型的目标是通过提供特定于患者的工具来帮助医生了解特定患者心脏的确切解剖结构和机械特性,从而降低医疗风险和并发症。教授和研究高级研究员。“医生可以在实际手术之前测试并尝试瓣膜植入物。


这些模型还可以帮助患者更好地了解自己的解剖结构和手术本身。”


该器官模型经过专门设计,可帮助医生为称为“经导管主动脉瓣置换术”(TAVR)的手术做准备,该过程中将新瓣膜置于患者的主动脉瓣内。


该程序用于治疗一种称为主动脉瓣狭窄的疾病,该疾病在心脏的主动脉瓣狭窄并阻止瓣膜完全打开时发生,从而减少或阻止血液从心脏流入主动脉。主动脉瓣狭窄是老年人最常见的心血管疾病之一,在北美影响约270万75岁以上的成年人。TAVR手术比心脏直视手术修复受损瓣膜的侵入性小。


主动脉根部模型是通过使用患者的CT扫描来匹配确切形状而制成的。然后,使用明尼苏达大学可见心脏实验室的研究人员使用专用的有机硅基墨水对其进行3D打印,这些墨水在机械上与真实心脏组织的感觉匹配。


当前市场上的商用打印机可以3D打印形状,但使用的油墨通常过于坚硬,无法匹配实际心脏组织的柔软度。


另一方面,明尼苏达大学的专业3D打印机能够通过打印类似于在建筑中用于修复的散布膏的油墨,模仿模型的软组织成分以及阀瓣上的硬钙化。石膏板和石膏。


医生可以在手术过程中使用这些模型来确定瓣膜装置的尺寸和位置。模型中3D打印的集成传感器为医师提供了电子压力反馈,可用于指导和优化患者解剖结构内瓣膜的选择和定位。


但是McAlpine并不认为这是这些3D打印模型的终点。


“随着3D打印技术的不断改进,我们发现了集成电子元件以模仿器官功能的新方法,这些模型本身可以用作人工替代器官,”明尼苏达大学的库尔迈耶家族讲座教授机械工程系。“也许这些“仿生”器官可以和它们的生物学对应器官一样好或更好。”


除了McAlpine之外,该团队还包括明尼苏达大学的研究人员Ghazaleh Haghiashtiani,该研究的第一作者和最近的机械工程博士学位。


现在在希捷工作的毕业生;邱开扬,另一位共同第一作者,曾任机械工程博士后研究员,现在是华盛顿州立大学的助理教授;


Jorge D. Zhingre Sanchez,曾任生物医学工程博士学位。在明尼苏达大学可见心脏实验室工作的学生,现在是美敦力公司的高级研发工程师;Zachary J. Fuenning,机械工程研究生;Paul A. Iaizzo,医学院的外科教授,M可见心脏实验室大学的创始主任;美敦力公司高级科学家Priya Nair;以及研究与开发总监Sarah E. Ahlberg


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