我們已經(jīng)看到之前用于訓(xùn)練目的的3D打印心臟瓣膜模型，以及用于手術(shù)前計(jì)劃的3D打印的患者特定心臟瓣膜模型和主動(dòng)脈。后者是俄亥俄州立大學(xué)Wexner醫(yī)學(xué)中心的醫(yī)生和大學(xué)工程學(xué)院的生物醫(yī)學(xué)工程師正在關(guān)注的 - 使用3D打印和個(gè)性化建模來改善需要主動(dòng)脈瓣置換術(shù)的患者的護(hù)理。

“將臨床和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的老師放在同一張桌子上討論個(gè)別患者，使我們的心臟計(jì)劃變得更加強(qiáng)大，并且有真實(shí)的患者受益實(shí)例。例如，在某些情況下，冠狀動(dòng)脈會(huì)靠近放置瓣膜的位置。使用3D建模，我們可以確定在部署期間是否保護(hù)這些血管，甚至是否可以繼續(xù)進(jìn)行瓣膜置換，“俄亥俄州立大學(xué)羅斯醫(yī)學(xué)院介入心臟病專家兼結(jié)構(gòu)性心臟病項(xiàng)目的聯(lián)合主任Scott Lilly博士解釋說。心臟醫(yī)院。 “這些討論直接告訴我們?nèi)绾翁幚碓S多瓣膜置換手術(shù)?！?/span>

當(dāng)一個(gè)人需要主動(dòng)脈瓣置換術(shù)時(shí)，通常是由于稱為主動(dòng)脈瓣狹窄的瓣膜開口變窄。多年來，瓣膜的小葉會(huì)發(fā)生鈣化并變得僵硬，使得將血液從左心室泵入主動(dòng)脈變得更加困難。

Scott Lilly博士在俄亥俄州立大學(xué)Wexner醫(yī)療中心進(jìn)行經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)。

心臟直視手術(shù)是替代瓣膜的一種方法，但侵入性較小的方法是經(jīng)導(dǎo)管瓣膜置換術(shù)，其通過人體腿部中的一個(gè)血管發(fā)送組織瓣膜。

俄勒岡州立大學(xué)工程師和醫(yī)生正在共同努力，通過開發(fā)主動(dòng)脈瓣及其附近結(jié)構(gòu)的特定患者3D模型，幫助外科醫(yī)生確定哪種方法和瓣膜適合每位患者。這有助于他們模擬瓣膜的功能，以及預(yù)測(cè)任何潛在的并發(fā)癥。

“對(duì)于大多數(shù)患者來說，可用的閥門的工作可比。但是，在某些情況下，患者的解剖結(jié)構(gòu)可能會(huì)產(chǎn)生額外的考慮因素，“Lilly博士說。 “例如，患者可能在瓣膜小葉上出現(xiàn)鈣化結(jié)節(jié)，或在瓣膜附近出現(xiàn)冠狀動(dòng)脈。重建閥門所在區(qū)域的能力非常重要?！?/span>

每周，莉莉博士和他的結(jié)構(gòu)心臟團(tuán)隊(duì)都會(huì)與該大學(xué)戴維斯心肺研究所生物醫(yī)學(xué)工程和外科副教授Lakshmi Prasad Dasi會(huì)面。達(dá)西的團(tuán)隊(duì)隨后致力于使用他們的CT掃描和靈活材料準(zhǔn)確重建和3D打印該周病人的主動(dòng)脈。

然后將3D打印模型置于心臟模擬器中，該模擬器將通過系統(tǒng)泵送模擬的透明血液來測(cè)試復(fù)制品。

達(dá)西解釋說：“使用激光和高速攝像頭，我們可以測(cè)量血流速度和渦流模式，無需更換瓣膜。我們可以模擬各種治療方法，位置和類型的閥門，以更好地了解諸如泄漏，凝血或冠狀動(dòng)脈阻塞等問題。我們可以觀察到不同的瓣膜不僅可以緩解狹窄，而且可以最大限度地減少小葉上形成血栓的可能性，這是治療的目標(biāo)?！?/span>

Dasi的團(tuán)隊(duì)也制作計(jì)算機(jī)模型，以便更好地了解經(jīng)導(dǎo)管瓣膜與患者解剖結(jié)構(gòu)之間的相互作用以及血流物理學(xué)。

本周，Dasi和Lilly博士在年度CRT大會(huì)上發(fā)表了他們的工作。建模工作由戴維斯心肺研究所和該大學(xué)的TriFit挑戰(zhàn)發(fā)現(xiàn)基金資助，長(zhǎng)期目標(biāo)是通過最終了解每位患者獨(dú)特的血流和解剖結(jié)構(gòu)，加快個(gè)性化治療決策的進(jìn)程而不必使用3D打印模型。

“我們目前在導(dǎo)管界有兩種瓣膜可供選擇。 我懷疑我們兩年內(nèi)至少會(huì)有四次。 每個(gè)瓣膜都有一點(diǎn)不同，每個(gè)病人的解剖結(jié)構(gòu)都是獨(dú)特的，“Lilly博士說。 “在放置后預(yù)測(cè)閥門功能的能力，以及哪種閥門能夠以最少的泄漏量工作并且不會(huì)影響相鄰結(jié)構(gòu)的能力至關(guān)重要。 我們正在取得進(jìn)展。”

Dasi和他的團(tuán)隊(duì)最近進(jìn)行的三維建模工作使醫(yī)生為78歲的Bernice Belcher患者選擇了心臟直視手術(shù)，而不是經(jīng)導(dǎo)管手術(shù)。哥倫布居民需要人造瓣膜，但三維造型能夠向醫(yī)生證明她的主動(dòng)脈根部不夠長(zhǎng)，無法使用經(jīng)導(dǎo)管瓣膜。

“手術(shù)取得了巨大的成功。我沒有任何胸痛，“Belcher說。 “令人震驚的是，我是如何從這一切中恢復(fù)過來的，現(xiàn)在我能夠站起來，現(xiàn)在我已經(jīng)擁有了'發(fā)揮力量'的作用。”

在來自美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）和國(guó)家心肺血液研究所的資助下，達(dá)西的團(tuán)隊(duì)還致力于通過開發(fā)新型合成心臟瓣膜來改進(jìn)生物瓣膜，這些瓣膜通過生物分子增強(qiáng)，使得更具成本效益和持久的經(jīng)導(dǎo)管瓣膜。

“需要人工心臟瓣膜的年輕患者通常會(huì)得到一個(gè)機(jī)械的版本，這需要終身服用血液稀釋劑。我們希望開發(fā)出具有優(yōu)異血液相容性的更持久的瓣膜，并可能消除這些患者對(duì)血液稀釋劑的需求”Dasi說。