作者：大米
当3D打印的技术已经到达微米级、多材质、活性材料融合的创新节点，3D打印在产业端的大规模应用似乎也已经是近在咫尺的事情了。近年来，3D打印技术在生物医学领域取得了突飞猛进的进展。
在医疗器械领域，3D打印技术也是研究的热点。下图为我国近5年来关于3D打印的临床试验信息。从近5年临床试验可以看出，骨科牙科领域相对较多。
3D打印相关临床试验信息
来源：健数科技中国临床试验数据库
近日，在美敦力(Medtronic)的支持下,明尼苏达大学的研究人员发布针对心脏瓣膜及其周围结构的一种突破性的解决方案。该方案通过3D打印技术，打印出既能模仿外观也有病人真实感受的高仿真心脏瓣膜模型。该研究发表在近期的Science Advances上(IF:26.6),题为3D printed patient-specific aortic root models with internal sensors for minimally invasive applications。
研究人员3D打印了主动脉根，即主动脉最靠近并附着在心脏上的部分，且承受巨大的主动脉高压。主动脉根由主动脉瓣和冠状动脉开口组成。主动脉瓣具有三个瓣膜被纤维环包围。该模型还包括左心室肌肉和升主动脉的一部分。
明尼苏达州大学的Michael McAlpine表示：“3D打印模型的目标是，为医生提供了解特定患者心脏的解剖结构和机械特性的定制模型，从而降低医疗风险和并发症。医师可以在实际手术之前测试并尝试瓣膜植入物。这些模型还可以帮助患者更好地了解自己的心脏情况和手术的整体情况。”
来源：明尼苏达大学McAlpine集团
图为包含3D打印集成传感器阵列的高仿真心脏瓣膜模型。该模型可用于术前的准备，为医生提供实操模型，以改善全球成千上万患者的预后。
实际案例
该项技术现已用于为医生提供“经导管主动脉瓣置换术”（TAVR）的手术做准备，该手术需要将新瓣膜置于患者的主动脉瓣内，用于治疗主动脉瓣狭窄的疾病。此类病人主动脉瓣狭窄并阻止瓣膜完全打开，从而减少或阻止血液从心脏流入主动脉。
1.定制高仿真模型通过对主动脉根部进行CT扫描记录数据，完成数据建模。
2.然后利用有机硅这种特种材料进行3D打印，有机硅这种材料的柔软度与真实心脏组织的柔软度相匹配。
3.另一方面，研究人员利用类似于建筑中使用的膏状材料，模仿模型的软组织成分以及瓣膜上的硬钙化。
4.医师可以在手术过程中使用这些模型来确定心脏瓣膜尺寸和位置。模型中3D打印的集成传感器为医生提供了电子压力反馈，可用于指导和优化患者解剖结构内瓣膜的选择和定位。
目前该技术打印的高仿真模型仅用于医生模拟练习。但McAlpine认为，这并不是3D打印模型的终点。随着3D打印技术的持续改进，以及越来越多的仿生电子器官被发明，3D打印模型可能用于人工替代器官。也许有一天，这些“仿生”器官可以和人体器官一样好或更好。
参考来源：
[1]https://medicalxpress.com/news/2020-08-d-lifelike-heart-valve.html
[2]https://advances.sciencemag.org/content/6/35/eabb4641
[3] 健数科技数据平台 https://db.jianshutech.com/
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