心臟醫生的好幫手

嚴毅梅

美國明尼蘇達大學的研究人員開發出一種突破性工藝——多材料3D打印仿真心臟瓣膜模型。研究人員打印出高仿真心臟主動脈瓣膜和周圍結構的模型，可以模仿患者心臟主動脈瓣膜的確切外觀和病狀。這些特殊的器官模型包括集成到結構中的3D打印軟傳感器陣列，使用了專用油墨和定制3D打印工藝技術。

研究人員使用CT掃描病患心臟來制作主動脈根部模型，形狀準確。他們用專門的硅基油墨進行3D打印，以匹配真實心臟組織的質感。目前商用打印機使用的墨水打印出的心臟模型過于僵硬，無法達到真實心臟組織的柔軟度。高仿真模型主要呈現心臟主動脈根部，即最靠近心臟并與心臟相連的主動脈部分。主動脈根部由主動脈瓣和冠狀動脈的開口組成，其中主動脈瓣有3個瓣膜，稱為小葉，周圍有一個纖維環。這個模型還包括部分左心室肌肉和升主動脈。

研究人員表示，這項技術的目標是幫助醫生了解特定患者心臟的準確解剖結構和機械性能，以降低醫療風險和并發癥，醫生可以在實際手術前測試和試用瓣膜植入物。這些模型還可以幫助患者更好地了解自己的解剖結構和手術過程。主動脈瓣狹窄，是指心臟的主動脈瓣變窄且阻止瓣膜完全打開，以至于減少或阻止血液從心臟流入主動脈。這是全球老年人最常見的心血管疾病之一。與開胸手術相比，主動脈瓣膜置換術的創傷小。在手術中，新的瓣膜被放置在患者原生主動脈瓣內。醫生可以在手術前使用這些模型來確定瓣膜裝置的大小和位置。模型內3D打印的集成傳感器會提供電子壓力反饋，醫生依據反饋信息可以優化瓣膜的選擇和定位。

隨著3D打印技術不斷提高，研究人員發現了整合電子技術以模擬器官功能的新方法。有朝一日，仿生器官也許可以和真實器官一樣好，甚至比它們更好。