3D打印“心臟”與“真心”無異 可根據(jù)特定形態(tài)和功能定制治療方案
來源：科技日報 發(fā)布時間：2023-02-27 15:37:34
科技日報北京2月26日電 (記者張佳欣)沒有兩個人的心跳是一樣的。心臟的大小和形狀可能因人而異，對于心臟病患者來說，這些差異尤其明顯。美國麻省理工學院工程師團隊開發(fā)出一種程序，可3D打印患者柔軟而靈活的心臟復制品，并可控制其泵送動作，以模仿患者的泵血能力。他們希望通過這種方式幫助醫(yī)生根據(jù)患者特定的心臟形態(tài)和功能定制治療方案。研究團隊22日在《科學·機器人》雜志上的一項研究中報告了該成果。
研究人員首先將患者心臟的醫(yī)學圖像轉(zhuǎn)換為3D計算機模型，然后使用基于聚合物的墨水進行3D打印，得到的是一個柔軟、靈活的外殼，與患者自己的心臟形狀一模一樣，研究小組還可使用這種方法打印患者的主動脈。
為了模擬心臟的泵血動作，該團隊制作了類似于血壓袖帶的袖套，將打印出來的心臟和主動脈包裹起來。每個“袖套”的底面都類似于有精確圖案的氣泡膜。當“袖套”連接到氣動系統(tǒng)時，研究人員可調(diào)整流出的空氣，有節(jié)奏地使套筒內(nèi)氣泡膨脹并收縮心臟，模仿其泵送動作。
研究小組還在主動脈周圍給一個單獨的套筒充氣。他們表示，可調(diào)整這種收縮以模仿主動脈瓣狹窄。
醫(yī)生通常通過外科手術(shù)植入人造瓣膜來治療主動脈狹窄，這種人造瓣膜可以擴大主動脈的自然瓣膜。該團隊表示，未來醫(yī)生可能會使用他們的新程序首先打印患者的心臟和主動脈，然后在打印的模型中植入各種瓣膜，看看哪種設(shè)計能產(chǎn)生最好的功能，并適合特定的患者。心臟復制品也可被實驗室和醫(yī)療器械行業(yè)用作測試各種類型治療方法的現(xiàn)實平臺。
研究人員表示，每個人的心臟都是不同的，新系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，不僅可重建患者心臟的形態(tài)，還可重建其在生理和疾病方面的功能。
【總編輯圈點】
3D打印在醫(yī)學領(lǐng)域的應用已有時日。比較常見的應用場景是，利用3D打印技術(shù)復制牙齒、骨骼等人體部位或器官，用于醫(yī)學訓練和研究。當然，也可以精準地對患者的某個器官進行3D建模并打印出來，幫助醫(yī)生做手術(shù)前的研究判斷和準備。不過能夠?qū)⑷梭w器官復制出來，同時模擬這些器官運行的應用還比較少見。最新研究不但復制出柔軟靈活的心臟，還能讓這個“假心臟”模擬泵血動作，充分顯示出3D打印技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的應用正日益深入、精準、高端。
責任編輯：邢敏
