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3D打印心脏瓣膜模型或能改善TAVR

导读: 由于3D打印技术的进步,研究人员可能已经找到一种提高经导管主动脉瓣置换术(TAVR)成功率的方法。发表在《JACC: Cardiovascular Imaging》的一项新研究中,研究人员表示3D打印模型的创建,可以使医生预测人工心脏瓣膜如何更好地适应患者。

由于3D打印技术的进步,研究人员可能已经找到一种提高经导管主动脉瓣置换术(TAVR)成功率的方法。发表在《JACC: Cardiovascular Imaging》的一项新研究中,研究人员表示3D打印模型的创建,可以使医生预测人工心脏瓣膜如何更好地适应患者,减少瓣周漏的可能性。

TAVR,也称为经导管主动脉瓣植入,是一种微创手术。它涉及通过导管将更换的人造主动脉瓣插入损伤的主动脉瓣。一旦插入,人工瓣膜就会膨胀并承担一个健康的主动脉瓣的工作。

TAVR的一种并发症是瓣周漏,血液从人造主动脉瓣渗漏并流过其周围,而不是通过它。这可能会增加心内膜炎的风险。

瓣周漏最常发生在人工瓣膜不能与病人受损的主动脉瓣精确匹配的情况下。因此,需要找到更好的方法来预测人工瓣膜的适合性。

美国亚特兰大皮埃蒙特心脏研究所心血管成像研究主任Zhen Qian及其同事已开发出3D心脏瓣膜模型,他们认为可以满足这一需求。

创建3D心脏瓣膜模型

为了创建模型,研究人员利用尖端的3D打印技术,这使得他们能够使用各种不同的合成材料模拟心脏瓣膜组织的生理特性。

研究共同作者、美国佐治亚理工学院的Chuck Zhang表示,既往使用3D打印机和单一材料制造人体器官模型的方法局限于所用材料的生理特性。我们使用超材料设计和多材料3D打印创建这些模型的方法考虑了心脏瓣膜的机械特性,模拟来自弹性蛋白和胶原蛋白(两种蛋白质在心脏瓣膜中发现)之间相互作用的软组织的自然应固化行为。

该团队的心脏瓣膜模型基于接受TAVR的18例患者的计算机断层扫描(CT)图像。一旦建成,研究人员用不透射线的珠子排列模型,这有助于识别心脏瓣膜模拟组织的任何错位。

“膨胀指数”评分

接下来,研究人员确定了18例患者在TAVR期间接受的人工瓣膜的类型和尺寸。

在温水环境中,为了模拟人体体温,将相同尺寸和类型的人工瓣膜植入3D模型。这些瓣膜的位置模拟患者的人工瓣膜的位置。

使用医学成像和计算机软件,团队在人工瓣膜植入前后在3D模型中监测不透射线珠的位置。这使得他们能够识别任何表明人工瓣膜不适合的差异。

这些差异被用来创建一个“膨胀指数”。研究人员发现,他们可以使用膨胀指数预测经历TAVR后瓣周漏的严重程度;膨胀指数评分越高,瓣周漏的严重程度越高。

研究人员发现,患者受损的心脏瓣膜钙积聚水平也可用于预测瓣周漏的严重程度,但他们注意到,在某些情况下,3D打印模型更准确。

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