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假血液和3D打印主动脉如何帮助俄亥俄州医生治疗患者?

导读: 俄亥俄州立大学的医生和生物医学工程师已经使用CT扫描数据在柔性材料上3D打印患者主动脉。这些3D打印的主动脉模型可以在心脏模拟器中测试以确定患者的最佳治疗方法。

俄亥俄州立大学的医生和生物医学工程师已经使用CT扫描数据在柔性材料上3D打印患者主动脉。这些3D打印的主动脉模型可以在心脏模拟器中测试以确定患者的最佳治疗方法。

假血液和3D打印主动脉如何帮助俄亥俄州医生治疗患者?

患者可能需要主动脉瓣置换的原因很多。然而,最常见的原因之一是主动脉瓣狭窄,瓣膜开口变窄。当瓣膜“小叶”由于钙化而僵硬时会发生狭窄的情况,这阻止了左心室将足够量的血液泵入主动脉。

一旦瓣膜以这种方式病变,医生需要决定适当的资料方案,这通常是以下两种情况之一:要么采用有风险的心脏直视手术(需要打开胸腔)替换病变瓣膜,要么使用更安全的经导管法来通过腿中的血管部署生物假体组织瓣膜。

但是选择哪种方法呢?对于俄亥俄州立大学Wexner医疗中心的医生来说,3D打印技术正在帮助他们以更明智的方式做出这一艰难的决定。

假血液和3D打印主动脉如何帮助俄亥俄州医生治疗患者?

它涉及在3D打印主动脉之前使用CT扫描仪获得患者主动脉的3D图像,然后使用一种灵活的3D打印灯丝。最后将这些3D打印的主动脉瓣安装到物理心脏模拟器中,从而了解患者如何对新的主动脉瓣膜或经导管程序作出反应。

“对于大多数患者来说,可用的瓣膜可以起到相当的作用,”介入心脏病专家兼俄亥俄州立罗斯心脏医院结构性心脏病项目的联合主任Scott Lilly博士说。“但是,在某些情况下,患者的解剖结构可能会造成额外的考虑。例如,患者的瓣叶上可能出现钙化结节,或在瓣膜附近出现冠状动脉。重建阀门所在区域的能力非常重要。”

Lilly与一个由俄亥俄州戴维斯心肺研究所生物医学工程和外科副教授Lakshmi Prasad Dasi领导的研究小组合作,获得这些3D打印模型,然后将这些模型加载到心脏模拟器中并用假“血液”进行模拟,令人惊讶的是,它完全透明!

假血液和3D打印主动脉如何帮助俄亥俄州医生治疗患者?

通过安装心脏模拟器,医疗团队可以使用激光和高速摄像头测量带有或不带有置换瓣膜的血流速度和涡流模式。

“我们可以模拟各种治疗方法,位置和阀门的类型,以更好地理解诸如泄漏、凝血或冠状动脉阻塞等问题,”Dasi说。“我们可以观察到不同的瓣膜不仅可以缓解狭窄,还可以减少小叶上形成血栓的可能性,这是治疗的目标。”

计算机模型也用于分析血流量,以及经导管瓣膜与患者解剖结构之间的相互作用。

Lilly解释说:“使用3D建模,我们可以确定在部署期间是否保护血管,甚至是否可以继续进行瓣膜置换。这些讨论直接告诉我们如何处理许多瓣膜置换手术。”

Dasi的团队现在计划改进自己的生物瓣膜,因为目前耐用性有限。未来的合成版本可以通过生物分子增强,使未来的经导管心脏瓣膜更便宜、更持久。

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