麻省理工學(xué)院的3D打印機械人心臟的外表和泵血方法就像真的同樣
沒有兩顆心臟的跳動是相近的。心臟的大小和外形也許因人而異。針對患有心臟病的人來說，這類差別也許特別顯著，由于他們的心臟和首要血管更盡力地工作以戰(zhàn)勝所有受損的性能。麻省理工學(xué)院（MIT）的工程師們期望通過1個定制的機械人心臟，輔助醫(yī)師依據(jù)患者的詳細心臟形式和性能進行醫(yī)治。
該隊伍已然開發(fā)出一類程序，闊以3D打印出病人心臟的柔嫩和靈巧的復(fù)制品。接著他們闊以操控該復(fù)制品的舉措，以模擬該病人的血液泵送本領(lǐng)。
該程序含蓋首先將病人心臟的醫(yī)學(xué)圖片轉(zhuǎn)換成1個三維計算機模型，接著研發(fā)職員闊以應(yīng)用一類基于聚合物的墨水進行3D打印。其結(jié)果是1個柔嫩、靈巧的外殼，與病人自己的心臟外形完全相近，研發(fā)小組還闊以用這類方式來打印病人的主動脈--將血液從心臟輸送到肌體其余部位的大動脈。
為了模擬心臟的泵送動作，該隊伍制造了相似于血壓袖套的袖子，包裹著打印的心臟和主動脈。每個袖子的底面都相似于準確圖案的氣泡膜。當(dāng)套筒連通到1個氣動體系時，研發(fā)職員闊以調(diào)節(jié)輸出的空氣，使套筒的氣泡有節(jié)拍地膨脹，并緊縮心臟，模擬其泵送動作。
研發(fā)職員還闊以給1個圍繞著打印的主動脈的獨立套筒充氣，以緊縮該血管。他們說，這類緊縮闊以被調(diào)節(jié)為模擬主動脈局促--一類主動脈瓣變窄的狀況，造成心臟更盡力地工作以迫使血液通過肌體。
醫(yī)師們往往通過手術(shù)植入1個合成瓣膜來醫(yī)治主動脈局促，旨在拓寬主動脈的天然瓣膜。該隊伍表示，在將來，醫(yī)師有也許應(yīng)用他們的新程序，首先打印出病人的心臟和主動脈，接著將各類瓣膜植入打印的模型中，以觀測哪種設(shè)計對該特定病人的性能和順應(yīng)性最佳。研發(fā)試驗室和醫(yī)療設(shè)施領(lǐng)域也闊以應(yīng)用這類心臟復(fù)制品，作為測驗各類型號心臟病療法的現(xiàn)實平臺。
"一切的心臟全是不同的，"麻省理工學(xué)院-哈佛大學(xué)健康科學(xué)與技術(shù)項目標(biāo)研發(fā)生Luca Rosalia說。"它們有批量的改變，特別是當(dāng)病人生病的時候。咱們體系的優(yōu)勢在于，咱們不單闊以重現(xiàn)病人的心臟形式，還闊以重現(xiàn)其在生理和疾病方面的性能。"
在這項新的研發(fā)中，該隊伍借用3D打印技術(shù)來制造實際病人的心臟的定制復(fù)制品。他們應(yīng)用了一類基于聚合物的墨水，一經(jīng)打印和固化，就闊以擠壓和拉伸，相似于真實跳動的心臟。
作為他們的起始原料，研發(fā)職員應(yīng)用了15名被診療為主動脈瓣局促的患者的醫(yī)療掃描。研發(fā)小組將每個病人的圖片轉(zhuǎn)換成病人的左心室（心臟的首要泵房）和主動脈的三維計算機模型。他們將這個模型輸入3D打印機，以形成1個柔嫩的、解剖學(xué)上確切的心室和血管外殼。
該隊伍還制造了袖子來包裹打印出來的模型。他們對每個套筒的口袋進行了定制，當(dāng)包裹在各自的模型上并和1個小型空氣泵體系貫串時，套筒闊以分別進行調(diào)節(jié)，以真正地緊縮和收縮打印的模型。
研發(fā)職員標(biāo)明，針對每個心臟模型，他們闊以確切地重現(xiàn)此前在每個病人身上丈量的相近的心臟泵送壓力和流量。
更進一步，該隊伍旨在復(fù)制個別患者所接受的許多干預(yù)手段，以觀測打印的心臟和血管能否以一樣的方法作出反應(yīng)。許多患者已然接受了旨在拓寬主動脈的瓣膜植入。羅切和她的同事在以每個病人為模型的打印主動脈中植入了相似的閥門。當(dāng)他們激活打印的心臟進行泵送時，他們觀測到植入的瓣膜形成了相似于實際患者手術(shù)植入后的流量改進。
最終，該隊伍應(yīng)用了1個激活的打印心臟來較為不同尺寸的植入物，看看哪1個會形成最好的配合和流量--他們試想臨床醫(yī)師未來有也許為他們的病人做這類事件。
終極，病人特定的復(fù)制品闊以輔助開發(fā)和確認擁有獨到和戰(zhàn)斗性的心臟幾何構(gòu)造的個體的理想醫(yī)治方式。
為大范疇的解剖構(gòu)造進行設(shè)計，并在此范疇內(nèi)測驗干預(yù)手段，也許會加大微創(chuàng)手術(shù)的目的人群。
羅薩利婭和他的同事在今日刊登在《科學(xué)機械人》上的一項研發(fā)中報表了他們的成果。麻省理工學(xué)院的一同作家含蓋Caglar Ozturk、Debkalpa Goswami、Jean Bonnemain、Sophie Wang和Ellen Roche，還有麻省總醫(yī)院的Benjamin Bonner、哈佛大學(xué)的James Weaver，并且俄亥俄州克利夫蘭診所的Christopher Nguyen、Rishi Puri和Samir Kapadia。
