斯坦福大學用3D打印開發(fā)定制化心臟房顫治療裝置

心房顫動是一種心臟病，反應出來的癥狀是不規(guī)則且經(jīng)常快速的心跳。許多患有嚴重的并發(fā)癥，需要接受藥物甚至是手術(shù)治療。在手術(shù)治療時，醫(yī)生需要尋找到心臟節(jié)律出現(xiàn)問題的點，一種方式是使用心臟導管設備來檢測與繪制心臟的電活動，以此來找到患者心臟中節(jié)律紊亂的區(qū)域，并進行除顫治療。

圖片來源：Stanford University Kevin Cyr

但是目前在這種設備中與心臟表面接觸的帶有電極的裝置是一種標準化產(chǎn)品，斯坦福大學生物工程專業(yè)的研究人員正在研發(fā)一種3D打印定制化的電極裝置，以此來進一步提高房顫區(qū)域的檢測準確性。


精確跟蹤心臟的電活動
具體的做法是根據(jù)MRI或CT掃描得到的心臟影像，定制化設計帶電極的裝置，然后通過3D打印進行制造，通過這種方式可以得到與患者解剖結(jié)構(gòu)相匹配的裝置。

這是一種小而薄的柔性硅樹脂膜，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的小孔，每個孔都有一個微小的電極。當該裝置被放置在心臟心房表面時，可以測量心臟特定區(qū)域的電活動。通過這種方式獲取的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)接嬎銠C，計算機將對數(shù)據(jù)進行記錄，并顯示出電活動的熱圖，醫(yī)生通過這種方式來識別需要治療的心臟區(qū)域。

圖片來源：Stanford University Kevin Cyr

3D打印定制設備可以非常精確地跟蹤心臟相關(guān)區(qū)域的電活動。研究人員表示，定制化電極裝置具有經(jīng)過詳細繪制的矩形信息網(wǎng)格，使用者不必擔心信號丟失、接觸不良等情況導致的錯誤。

心臟表面電活動熱圖，圖片來源：Stanford University Kevin Cyr

這些3D打印定制裝置目前用于心臟的心外膜層或外層。研究者正在研究3D打印裝置是否可以用于繪制心臟內(nèi)部表面的電活動熱圖，如果可以的話，心臟節(jié)律干擾將能夠得到更加準確的測量。

這項研究的基本目標是確定心臟發(fā)生不規(guī)則電活動的問題點，以便將其消除，使心臟恢復正常。

3D打印技術(shù)為心臟疾病治療提供了多維度的技術(shù)解決方案，根據(jù)3D科學谷的市場觀察，從用于手術(shù)規(guī)劃或醫(yī)學研究的心臟模型，到心臟微創(chuàng)手術(shù)器械，再到心臟修復用的補片都存在著3D打印技術(shù)的應用空間。

心臟醫(yī)療模型
體素化多色彩3D打印技術(shù)為制造更為精確、逼真的心臟醫(yī)療模型提供了技術(shù)解決方案。例如Stratays 的Polyjet 3D打印技術(shù)可以制造多色彩、多材料的心臟模型，用于手術(shù)預規(guī)劃與復雜手術(shù)訓練。

Stratasys 多色彩多材料3D打印技術(shù)制造的心臟模型

哈佛大學Wyss實驗室和麻省理工學院多媒體實驗室的研究人員通過一種基于半色調(diào)的3D打印方法來創(chuàng)建醫(yī)療模型，該方法能夠忠實地保存原始MRI數(shù)據(jù)中存在的所有細節(jié)層次，幾乎與人眼可區(qū)分的分辨率相同。使用這種方法，能夠使用瓣膜組織的不同材料與瓣膜內(nèi)形成的鈣沉積物相對應地打印出人體心臟瓣膜的可變剛度模型，從而產(chǎn)生表現(xiàn)出機械性能梯度的模型，方便醫(yī)生深入了解鈣沉積對瓣膜功能的實際影響。

心臟微創(chuàng)手術(shù)器械
Sutrue 公司和英國皇家Brompton醫(yī)院的心臟專家合作拓展了金屬3D打印技術(shù)在微創(chuàng)心臟手術(shù)縫合器和心臟穩(wěn)定器制造中的應用。

Concept Laser Mlab 設備3D打印的縫合器零件，一次打印數(shù)量可達600個

這款縫合器非常的微小，用于心臟內(nèi)窺鏡手術(shù)，在手術(shù)時縫合器將穿過一個像飲水吸管一樣細的管子，并移動到指定位置，其頭部可以靈活旋轉(zhuǎn)，以便到達任何所需的方位。在進行縫合時，針頭輕柔而精準的旋轉(zhuǎn)。能夠?qū)崿F(xiàn)這些如此精細的功能，得益于縫合器械中復雜的微型齒輪零件。而這些復雜、微小而精密的齒輪正是Suture公司通過Concept Laser 粉末床激光熔融金屬3D打印設備制造的。

生物3D打印的心臟補片
美國一家生物企業(yè)BIOLIFE4D在今年5月通過生物3D打印機和干細胞制造出了用于心臟修復的補片。3D打印的心臟補片可用于治療急性心臟衰竭患者，幫助患者恢復失去的心肌收縮力。

生物3D打印心臟補片的制造材料有多種，例如干細胞聚集體、含有蛋白質(zhì)的凝膠。通過生物3D打印技術(shù)來減少補片制造所花費的時間，并提高精度和增加穩(wěn)定性，將為心臟疾病治療帶來實質(zhì)性好處。生物3D打印技術(shù)制造補片的便利性在于，通過更換打印材料和修改設計模型，可以在短時間內(nèi)制造出不同的補片。

來源：3D科學谷

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