麻省理工學(xué)院3D打印心臟，外觀和行為“宛若真品”

南極熊導(dǎo)讀：人類的科學(xué)技術(shù)在過去的幾個(gè)世紀(jì)里取得了長足的進(jìn)步，不可否認(rèn)的是，我們看到增長最快的一個(gè)領(lǐng)域是醫(yī)療。考慮到?jīng)]有什么比面臨嚴(yán)重健康問題的前景更可怕，這也許不足為奇。它也是總體上最具創(chuàng)新性的行業(yè)之一，總是尋求采用新技術(shù)，當(dāng)然包括增材制造。

2023年2月26日，南極熊獲悉，麻省理工學(xué)院的工程師們成功打造了一顆3D打印的機(jī)器人心臟，它可以完美復(fù)制患者的心臟，從外觀到心跳，都能更有效地治療心臟病。

心臟問題是全世界最主要的致死原因之一。事實(shí)上，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年約有 647,000 名美國人死于心臟病，這意味著每4人中就有1人死于心臟病。CDC甚至指出它是美國的頭號(hào)死因。此外，數(shù)據(jù)顯示這一數(shù)字只增不減，一項(xiàng)研究表明，在大流行期間，所有年齡組的心臟病死亡率都發(fā)生了急劇變化。因此，尋找治療心臟病的方法是許多醫(yī)學(xué)界的首要任務(wù)。在這里，3D 打印尤其可以在幫助為每位患者量身定制治療方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

△3D打印的心臟復(fù)制品

更逼真的 3D 打印心臟復(fù)制品

這個(gè)特殊的項(xiàng)目是由麻省理工學(xué)院研究人員主導(dǎo)，包括 Luca Rosalia、Caglar Ozturk、Debkalpa Goswami、Jean Bonnemain、Sophie Wang 和 Ellen Roche，以及麻省總醫(yī)院的 Benjamin Bonner、哈佛大學(xué)的 James Weaver 和 Christopher Nguyen，俄亥俄州克利夫蘭診所的 Rishi Puri 和 Samir Kapadia。他們的目標(biāo)是制造一個(gè)機(jī)器人心臟，它是一個(gè)柔軟而靈活的患者復(fù)制品，以幫助治療不同的心臟疾病，包括尋找更合適的植入物或開發(fā)最佳功能并適合主動(dòng)脈中的合成瓣膜。研究項(xiàng)目得到了美國國家科學(xué)基金會(huì)、美國國立衛(wèi)生研究院和美國國家心肺血液研究所的部分支持。

為此，他們求助于 3D 打印?；蛘吒唧w地說，他們使用了一種基于聚合物的墨水，這種墨水一旦固化就能夠擠壓和拉伸，類似于真正跳動(dòng)的心臟。這是由患者的醫(yī)學(xué)掃描制成的，然后將其轉(zhuǎn)換為 3D 模型并打印出來，從而形成柔軟、解剖學(xué)上準(zhǔn)確的心室和血管外殼。此外，為了重現(xiàn)心臟的跳動(dòng)，該團(tuán)隊(duì)制作了套筒來包裹可以連接到空氣泵系統(tǒng)的模型，使它們能夠收縮和收縮模型。Roche評(píng)論說：“能夠匹配患者的流量和壓力非常令人鼓舞。我們不僅要打印心臟的解剖結(jié)構(gòu)，還要復(fù)制它的力學(xué)和生理學(xué)。這就是我們感到興奮的部分?！?/div>

最終，這似乎取得了成功，研究人員能夠證明他們不僅可以完美地復(fù)制心臟的形狀和外觀，還可以準(zhǔn)確地復(fù)制先前在每個(gè)患者身上測量的心臟泵壓和流量。這最終被用來查看心臟是否可以幫助確定適合患者的治療方法。例如，比較不同尺寸的植入物，使他們能夠看到哪種植入物最適合和流動(dòng)。研究人員指出，它可能特別有助于為可能具有獨(dú)特或具有挑戰(zhàn)性的心臟幾何結(jié)構(gòu)的個(gè)人開發(fā)理想的治療方法。