3D-печать создало «живое» сердце для тренировок хирургов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Новость | 3D-печать

Исследователи Вашингтонского государственного университета представили динамическую модель левой части сердца, созданную методом мягкой 3D-печати. Устройство воспроизводит анатомическую структуру и физиологические сокращения, позволяя отрабатывать малоинвазивные вмешательства без использования биологических тканей.

Автор: WSU Источник: news.wsu.edu

Суть разработки

Инженеры воссоздали предсердие, желудочек и митральный клапан с текстурой, приближенной к реальному миокарду. Для имитации сердечного ритма в стенки модели интегрированы пневматические актуаторы Маккиббена — мягкие роботизированные элементы, которые при подаче давления сокращаются, воспроизводя систолическую фазу сердечного цикла. Конструкция дополнена нитевидными элементами, имитирующими сухожильные хорды, которые обеспечивают физиологически точное движение клапана.

Модель печатается методом прямого экструзионного нанесения (DIW) с использованием силиконового композита, модуль упругости которого (около 123 кПа) соответствует показателям сердечной ткани в систолической фазе. В конструкцию встроены гибкие пьезорезистивные датчики, регистрирующие изменения давления в режиме реального времени. Частота сокращений регулируется и доводится до 70 ударов в минуту — значения, близкого к физиологической норме человека.

Разработка предназначена для отработки процедур краевой пластики митрального клапана — малоинвазивного метода коррекции регургитации. В ходе испытаний исследователи имплантировали в модель 3D-печатный корректирующий элемент, аналогичный клиническим устройствам типа MitraClip. После установки давление в левом желудочке в систолическую фазу возросло с 45,2 до 67,4 мм рт. ст., а фракция выброса увеличилась с 48% до 53%, что подтверждает эффективность тренажёра для оценки результатов вмешательства.

Синтетическая природа модели исключает этические ограничения, связанные с использованием животных тканей, и обеспечивает воспроизводимость экспериментов. Технология позволяет масштабировать производство персонализированных тренажёров на основе данных медицинской визуализации конкретного пациента. В перспективе разработчики планируют расширить модель до полнокамерной конфигурации с четырьмя клапанами.

Сердечно-сосудистые заболевания остаются ведущей причиной смертности в мире. Малоинвазивные кардиохирургические процедуры требуют высокой точности исполнения, и ошибки на этапе обучения могут иметь серьёзные последствия. Традиционные методы подготовки — работа с кадаверным материалом или животными моделями — ограничены этически, логистически и не позволяют тиражировать сценарии патологий. Предложенное решение закрывает эти пробелы, сочетая анатомическую достоверность с контролируемой динамикой.

Источник: interestingengineering

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Олени против газопровода: как советские инженеры спасали тундру на Таймыре

В 1970-х годах во время строительства газопровода Мессояха — Норильск на Таймыре проектировщики столкнулись со специфической проблемой. Наземные трубы и железнодорожные насыпи преградили...

Почему и как пирамида Хеопса пережила тысячи лет землетрясений: разбор физики конструкции

Великая пирамида Хеопса на плато Гиза — единственный дошедший до наших дней памятник из списка семи чудес древнего мира. Построенная в период Древнего царства (ориентировочно в 2600-2450...

Всемирное хранилище семян: почему «Ноев ковчег» для растений построили именно в вечной мерзлоте и что там скрыто

На архипелаге Шпицберген, далеко за Полярным кругом, в толще горы из песчаника, скрыто одно из важнейших сооружений современности. Это Всемирное хранилище семян. Его часто называют «хранилищем...

Физика поющих дюн: как на самом деле устроен песчаный акустический генератор

Пустыня — сложная среда для акустики. Разогретый воздух и рыхлая поверхность обычно глушат и рассеивают любые колебания. Кварцевый песок, как классическая сыпучая среда с высоким...

Откуда красный помпон на французской бескозырке: практические причины, а не легенда про императрицу

Красный помпон на бескозырке — символ пролитой крови за монархию? Забудьте эту сказку. Реальная история этого аксессуара куда прозаичнее: это был «бампер» для головы и способ спасения жизни в море.

Ёрш: враг рыбаков и альфа российских водоёмов

Ёрша принято называть сорной рыбой. Но ёрш — не просто маленькая рыба размером с ладонь, которая завоевала водоёмы от Сибири до Великих озёр. Это вид, который разработал идеальную стратегию выживания.