Καρδιακή βαλβίδα μοντέλο: Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, με την υποστήριξη της Medtronic, έχουν αναπτύξει μια πρωτοποριακή διαδικασία για την τρισδιάστατη εκτύπωση ζωηρών μοντέλων της αορτικής βαλβίδας της καρδιάς και των γύρω δομών που μιμούνται την ακριβή εμφάνιση και αίσθηση ενός πραγματικού ασθενούς. Αυτά τα μοντέλα οργάνων ειδικά για τον ασθενή, τα οποία περιλαμβάνουν συστοιχίες μαλακών αισθητήρων τυπωμένων με 3-D ενσωματωμένες στη δομή, κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα μελάνια και μια προσαρμοσμένη διαδικασία εκτύπωσης 3-D. Τέτοια μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προετοιμασία ελάχιστων επεμβατικών διαδικασιών για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων σε χιλιάδες ασθενείς παγκοσμίως. Η έρευνα δημοσιεύεται στο Science Advances .
Οι ερευνητές 3-D εκτύπωσαν αυτό που ονομάζεται αορτική ρίζα, το τμήμα της αορτής που βρίσκεται πλησιέστερα και προσαρτημένο στην καρδιά. Η αορτική ρίζα αποτελείται από την αορτική βαλβίδα και τα ανοίγματα για τις στεφανιαίες αρτηρίες. Η αορτική βαλβίδα έχει τρία πτερύγια, που ονομάζονται φυλλάδια, που περιβάλλονται από έναν ινώδη δακτύλιο. Το μοντέλο περιελάμβανε επίσης μέρος του μυός της αριστερής κοιλίας και της ανερχόμενης αορτής. «Ο στόχος μας με αυτά τα εκτυπωμένα μοντέλα 3-D είναι να μειώσουμε τους ιατρικούς κινδύνους και τις επιπλοκές παρέχοντας ειδικά εργαλεία για τον ασθενή για να βοηθήσουμε τους γιατρούς να κατανοήσουν την ακριβή ανατομική δομή και τις μηχανικές ιδιότητες της καρδιάς του συγκεκριμένου ασθενούς», δήλωσε ο Michael McAlpine, Πανεπιστήμιο της Μινεσότα. καθηγητής μηχανολόγων μηχανικών και ανώτερος ερευνητής της μελέτης. “Οι γιατροί μπορούν να δοκιμάσουν και να δοκιμάσουν τα εμφυτεύματα βαλβίδων πριν από την πραγματική διαδικασία. Τα μοντέλα μπορούν επίσης να βοηθήσουν τους ασθενείς να κατανοήσουν καλύτερα τη δική τους ανατομία και την ίδια τη διαδικασία.”
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, με την υποστήριξη της Medtronic, έχουν αναπτύξει μια πρωτοποριακή διαδικασία για τρισδιάστατη εκτύπωση τρισδιάστατων μοντέλων ζωηρών μοντέλων της αορτικής βαλβίδας της καρδιάς και των γύρω δομών που μιμούνται την ακριβή εμφάνιση και αίσθηση ενός πραγματικού ασθενούς. Πίστωση: McAlpine Group, Πανεπιστήμιο της Μινεσότα Αυτό το μοντέλο οργάνου σχεδιάστηκε ειδικά για να βοηθήσει τους γιατρούς να προετοιμαστούν για μια διαδικασία που ονομάζεται Transcatheter Aortic Valve Replacement (TAVR) στην οποία μια νέα βαλβίδα τοποθετείται μέσα στη φυσική αορτική βαλβίδα του ασθενούς. Η διαδικασία χρησιμοποιείται για τη θεραπεία μιας πάθησης που ονομάζεται στένωση της αορτής που εμφανίζεται όταν η αορτική βαλβίδα της καρδιάς στενεύει και εμποδίζει το άνοιγμα της βαλβίδας πλήρως, γεγονός που μειώνει ή εμποδίζει τη ροή του αίματος από την καρδιά στην κύρια αρτηρία. Η στένωση της αορτής είναι μια από τις πιο κοινές καρδιαγγειακές παθήσεις στους ηλικιωμένους και επηρεάζει περίπου 2,7 εκατομμύρια ενήλικες άνω των 75 ετών στη Βόρεια Αμερική. Η διαδικασία TAVR είναι λιγότερο επεμβατική από τη χειρουργική επέμβαση ανοιχτής καρδιάς για την επισκευή της βαλβίδας που έχει υποστεί ζημιά.
Τα μοντέλα της αορτικής ρίζας κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας αξονικές τομογραφίες του ασθενούς για να ταιριάζουν με το ακριβές σχήμα. Στη συνέχεια εκτυπώνονται 3-D χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα μελάνια με βάση σιλικόνη που ταιριάζουν μηχανικά με την αίσθηση του πραγματικού καρδιακού ιστού που έλαβαν οι ερευνητές από τα εργαστήρια ορατής καρδιάς του Πανεπιστημίου της Μινεσότα. Οι εμπορικοί εκτυπωτές που κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά μπορούν να εκτυπώσουν το σχήμα 3-D, αλλά χρησιμοποιούν μελάνια που συχνά είναι πολύ άκαμπτα για να ταιριάζουν με την απαλότητα του πραγματικού καρδιακού ιστού. Από την άλλη πλευρά, οι εξειδικευμένοι τρισδιάστατοι εκτυπωτές στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα μπόρεσαν να μιμηθούν τόσο τα μαλακά συστατικά του μοντέλου, όσο και τη σκληρή ασβεστοποίηση στα πτερύγια της βαλβίδας εκτυπώνοντας ένα μελάνι παρόμοιο με το πάστα που χρησιμοποιείται στην κατασκευή για επισκευή γυψοσανίδας και γύψου.
Οι γιατροί μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα μοντέλα για να καθορίσουν το μέγεθος και την τοποθέτηση της συσκευής βαλβίδας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Οι ενσωματωμένοι αισθητήρες που εκτυπώνονται 3-D μέσα στο μοντέλο δίνουν στους ιατρούς την ηλεκτρονική ανατροφοδότηση πίεσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καθοδηγήσει και να βελτιστοποιήσει την επιλογή και τη θέση της βαλβίδας μέσα στην ανατομία του ασθενούς. Αλλά η McAlpine δεν το βλέπει ως το τέλος του δρόμου για αυτά τα μοντέλα με εκτύπωση 3-D. “Καθώς οι τεχνικές εκτύπωσης 3-D συνεχίζουν να βελτιώνονται και ανακαλύπτουμε νέους τρόπους για να ενσωματώσουμε τα ηλεκτρονικά στη μίμηση της λειτουργίας των οργάνων, τα ίδια τα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως όργανα τεχνητής αντικατάστασης”, δήλωσε ο McAlpine, ο οποίος κατέχει την Καθηγήτρια της οικογένειας Kuhrmeyer στο Πανεπιστήμιο του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών της Μινεσότα. «Κάποια στιγμή αυτά τα« βιονικά »όργανα μπορεί να είναι τόσο καλά όσο και καλύτερα από τα βιολογικά τους.