中國3D打印網12月12日訊，在美國，超過八分之一的75歲及以上的人在其心臟中發生中度至重度的主動脈瓣阻塞。許多這些老年患者使用稱為經導管主動脈瓣置換術（TAVR）的手術將人工瓣膜植入其心臟，該手術通過插入主動脈的導管展開瓣膜。然而，該程序的挑戰是創建適合患者解剖結構的高度準確，無泄漏的置換心臟瓣膜。
哈佛大學Wyss生物啟發工程研究所的研究人員創建了一個3D打印工作流程，允許心臟病專家預測人工心臟瓣膜的性能，并評估不同瓣膜尺寸與每個患者獨特解剖結構的相互作用，然后再實現醫療程序執行。
患者主動脈心臟瓣膜的多材料物理模型，每個都有自己獨特的大小，形狀和鈣化量。圖片來源：哈佛大學威斯學院 在進行心臟解剖結構的3D重建之后，在CT掃描中很容易看到主動脈的外壁和任何相關的鈣化沉積物，但是打開和關閉瓣膜的組織的精細“小葉”通常太薄而不能顯示很好。 “通常看起來鈣化的沉積物只是在閥門內部浮動，對部署的TAVR閥門如何與它們相互作用提供很少或根本沒有見解，”Wyss Institute高級研究科學家James Weaver博士解釋說。 為了解決這個問題，研究人員創建了一個軟件，該軟件使用參數化建模來生成傳單的虛擬3D模型，使用每個患者瓣膜上定位七個坐標，這些坐標在CT掃描中可見。然后將數字小葉模型與CT數據合并并進行調整，以使它們正確地適合瓣膜。然后將得到的模型（其中包含小葉及其相關的鈣化沉積物）3D打印成物理多材料模型。該團隊還3D打印了一個定制的“sizer”設備，該設備適合3D打印的閥門模型，并進行擴展和收縮，以確定最適合每位患者的人造瓣膜尺寸。 將定制的“sizer”裝置放置在每個3D打印的心臟瓣膜模型內并逐漸擴展直到達到適當的配合。圖片來源：哈佛大學威斯學院 研究人員發現，三維印刷瓣膜模型的多材料設計，將柔性小葉和剛性鈣化沉積物整合成完全整合的形狀，可以更準確地模擬真人心臟瓣膜在人工瓣膜展開過程中的行為，并提供當sizer擴展時，觸覺反饋。 團隊根據已經接受過TAVR手術的30名患者的數據對他們的系統進行了測試，其中15名患者因閥門太小而發生泄漏。通過應用sizer和建模軟件，Wyss團隊證明能夠以60-73％的準確度預測這些情況下的泄漏率。將定制的“sizer”裝置放置在每個3D打印的心臟瓣膜模型內并逐漸擴展直到達到適當的配合。圖片來源：哈佛大學威斯學院 他們的工作是與布萊根婦女醫院，華盛頓大學，馬薩諸塞州綜合醫院和馬克斯普朗克膠體與界面研究所的研究人員和醫生合作完成的，并發表在心血管計算機斷層掃描雜志上。
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