斯坦福大學(xué)用3D打印開(kāi)發(fā)定制化心臟房顫治療裝置

心房顫動(dòng)是一種心臟病，反應(yīng)出來(lái)的癥狀是不規(guī)則且經(jīng)�？焖俚男奶�。許多患有嚴(yán)重的并發(fā)癥，需要接受藥物甚至是手術(shù)治療。在手術(shù)治療時(shí)，醫(yī)生需要尋找到心臟節(jié)律出現(xiàn)問(wèn)題的點(diǎn)，一種方式是使用心臟導(dǎo)管設(shè)備來(lái)檢測(cè)與繪制心臟的電活動(dòng)，以此來(lái)找到患者心臟中節(jié)律紊亂的區(qū)域，并進(jìn)行除顫治療。

圖片來(lái)源：Stanford University Kevin Cyr

但是目前在這種設(shè)備中與心臟表面接觸的帶有電極的裝置是一種標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，斯坦福大學(xué)生物工程專業(yè)的研究人員正在研發(fā)一種3D打印定制化的電極裝置，以此來(lái)進(jìn)一步提高房顫區(qū)域的檢測(cè)準(zhǔn)確性。


精確跟蹤心臟的電活動(dòng)
具體的做法是根據(jù)MRI或CT掃描得到的心臟影像，定制化設(shè)計(jì)帶電極的裝置，然后通過(guò)3D打印進(jìn)行制造，通過(guò)這種方式可以得到與患者解剖結(jié)構(gòu)相匹配的裝置。

這是一種小而薄的柔性硅樹(shù)脂膜，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的小孔，每個(gè)孔都有一個(gè)微小的電極。當(dāng)該裝置被放置在心臟心房表面時(shí)，可以測(cè)量心臟特定區(qū)域的電活動(dòng)。通過(guò)這種方式獲取的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并顯示出電活動(dòng)的熱圖，醫(yī)生通過(guò)這種方式來(lái)識(shí)別需要治療的心臟區(qū)域。

圖片來(lái)源：Stanford University Kevin Cyr

3D打印定制設(shè)備可以非常精確地跟蹤心臟相關(guān)區(qū)域的電活動(dòng)。研究人員表示，定制化電極裝置具有經(jīng)過(guò)詳細(xì)繪制的矩形信息網(wǎng)格，使用者不必?fù)?dān)心信號(hào)丟失、接觸不良等情況導(dǎo)致的錯(cuò)誤。

心臟表面電活動(dòng)熱圖，圖片來(lái)源：Stanford University Kevin Cyr

這些3D打印定制裝置目前用于心臟的心外膜層或外層。研究者正在研究3D打印裝置是否可以用于繪制心臟內(nèi)部表面的電活動(dòng)熱圖，如果可以的話，心臟節(jié)律干擾將能夠得到更加準(zhǔn)確的測(cè)量。

這項(xiàng)研究的基本目標(biāo)是確定心臟發(fā)生不規(guī)則電活動(dòng)的問(wèn)題點(diǎn)，以便將其消除，使心臟恢復(fù)正常。

3D打印技術(shù)為心臟疾病治療提供了多維度的技術(shù)解決方案，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，從用于手術(shù)規(guī)劃或醫(yī)學(xué)研究的心臟模型，到心臟微創(chuàng)手術(shù)器械，再到心臟修復(fù)用的補(bǔ)片都存在著3D打印技術(shù)的應(yīng)用空間。

心臟醫(yī)療模型
體素化多色彩3D打印技術(shù)為制造更為精確、逼真的心臟醫(yī)療模型提供了技術(shù)解決方案。例如Stratays 的Polyjet 3D打印技術(shù)可以制造多色彩、多材料的心臟模型，用于手術(shù)預(yù)規(guī)劃與復(fù)雜手術(shù)訓(xùn)練。

Stratasys 多色彩多材料3D打印技術(shù)制造的心臟模型

哈佛大學(xué)Wyss實(shí)驗(yàn)室和麻省理工學(xué)院多媒體實(shí)驗(yàn)室的研究人員通過(guò)一種基于半色調(diào)的3D打印方法來(lái)創(chuàng)建醫(yī)療模型，該方法能夠忠實(shí)地保存原始MRI數(shù)據(jù)中存在的所有細(xì)節(jié)層次，幾乎與人眼可區(qū)分的分辨率相同。使用這種方法，能夠使用瓣膜組織的不同材料與瓣膜內(nèi)形成的鈣沉積物相對(duì)應(yīng)地打印出人體心臟瓣膜的可變剛度模型，從而產(chǎn)生表現(xiàn)出機(jī)械性能梯度的模型，方便醫(yī)生深入了解鈣沉積對(duì)瓣膜功能的實(shí)際影響。

心臟微創(chuàng)手術(shù)器械
Sutrue 公司和英國(guó)皇家Brompton醫(yī)院的心臟專家合作拓展了金屬3D打印技術(shù)在微創(chuàng)心臟手術(shù)縫合器和心臟穩(wěn)定器制造中的應(yīng)用。

Concept Laser Mlab 設(shè)備3D打印的縫合器零件，一次打印數(shù)量可達(dá)600個(gè)

這款縫合器非常的微小，用于心臟內(nèi)窺鏡手術(shù)，在手術(shù)時(shí)縫合器將穿過(guò)一個(gè)像飲水吸管一樣細(xì)的管子，并移動(dòng)到指定位置，其頭部可以靈活旋轉(zhuǎn)，以便到達(dá)任何所需的方位。在進(jìn)行縫合時(shí)，針頭輕柔而精準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)。能夠?qū)崿F(xiàn)這些如此精細(xì)的功能，得益于縫合器械中復(fù)雜的微型齒輪零件。而這些復(fù)雜、微小而精密的齒輪正是Suture公司通過(guò)Concept Laser 粉末床激光熔融金屬3D打印設(shè)備制造的。

生物3D打印的心臟補(bǔ)片
美國(guó)一家生物企業(yè)BIOLIFE4D在今年5月通過(guò)生物3D打印機(jī)和干細(xì)胞制造出了用于心臟修復(fù)的補(bǔ)片。3D打印的心臟補(bǔ)片可用于治療急性心臟衰竭患者，幫助患者恢復(fù)失去的心肌收縮力。

生物3D打印心臟補(bǔ)片的制造材料有多種，例如干細(xì)胞聚集體、含有蛋白質(zhì)的凝膠。通過(guò)生物3D打印技術(shù)來(lái)減少補(bǔ)片制造所花費(fèi)的時(shí)間，并提高精度和增加穩(wěn)定性，將為心臟疾病治療帶來(lái)實(shí)質(zhì)性好處。生物3D打印技術(shù)制造補(bǔ)片的便利性在于，通過(guò)更換打印材料和修改設(shè)計(jì)模型，可以在短時(shí)間內(nèi)制造出不同的補(bǔ)片。

來(lái)源：3D科學(xué)谷

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