21 Декабря 2016

У десятков тысяч пациентов каждый год диагностируют заболевания клапанов сердца, при этом многим нужна операция для спасения жизни. Исследователи из Georgia Tech Manufacturing Institute в настоящее время работают над ...

3D-печать добралась до сердца

3D-печать добралась до сердца

 

У десятков тысяч пациентов каждый год диагностируют заболевания клапанов сердца, при этом многим нужна операция для спасения жизни. 

Исследователи из Georgia Tech Manufacturing Institute в настоящее время работают над способом, который может помочь кардиологам при лечении пациентов с такими заболеваниями. 


Опираясь на компьютерные томографические изображения с высокой степенью детализации, инженеры-механики используют 3D-принтеры, чтобы сделать точную модель сердечного клапана конкретного пациента. Эти уникальные модели не только передают точный размер и пропорции сердечного клапана, но также может имитировать его физиологические свойства - например, как он воспринимает давление и реагирует на него. 

Цель состоит в том, чтобы обеспечить врачей новым инструментом планирования при лечении стеноза аорты, состояние, в котором клапаны в левой части сердца становятся узкими, ограничивают кровоток и потенциально могут привести к сердечной недостаточности. Это состояние характерно для пациентов пожилого возраста, его распространенность растёт вместе с возрастом населения.

Напечатанные 3D-модели клапанов сердца особенно полезны при планировании минимально инвазивной процедуры под названием транскатетерная замена аортального клапана, в ходе которой сердца врачи используют катетер для установки протеза сердечного клапана, заменяющего повреждённый клапан пациента. 


Процедура является отличной альтернативой для пациентов, имеющих высокий риск осложнений при замене клапана путём открытой операции на сердце. Клапаны-протезы доступны в широком диапазоне типов и размеров от разных производителей, но, тем не менее, одним из наиболее важных факторов для положительного результата является наиболее точное соответствие естественного сердечного клапана пациента типу и размеру протеза. Здесь в игру вступает 3D-модель. 


The 3D printed heart valves can be recreate in great detail what's happening inside a patient:...

«Вопрос в том, что мы все разные», говорит Чак Чанг, профессор школы промышленной и системной инженерии Stewart. «Мужчина отличается от женщины, и выбор правильного типа протеза для конкретного пациента является серьёзным вызовом для врачей». 

Создание уникальной модели, которая движется, чувствует и тянется также как собственный клапан пациента может сильно упростить выбор правильного клапана, говорит он. 


Жен Цянь, руководитель графических сердечно-сосудистых исследований в Институте сердца Пьемонт, который сотрудничает с исследователями из Georgia Tech в их проекте, говорит, что печатные 3D-модели являются очень перспективными для использования при подготовке к операциям на сердце. 

"Результаты весьма обнадеживающие", говорит Цянь. "Наша печатная модель в состоянии ещё перед операцией сказать какой будет клапанная утечка и где она находится, это является хорошим индикатором для понимания возможных причин смертности в краткосрочном и долгосрочном периоде." 


Выбор правильного типа и размера и достижение необходимого уплотнения между протезом и естественной сердечной стенкой клапана является ключом к предотвращению утечки крови вокруг протеза. Вот в чём уникальная 3D- модель может помочь. 

Модели создаются с помощью машины, которая способна печатать 3D-модели из многосоставных материалов. Исследователи могут корректировать проектные параметры - такие, как диаметр и длина изгиба – с помощью метаматериала, используемого для печати, что позволяет им более точно имитировать физиологические свойства ткани. 


Например, модели могут воссоздавать условия, такие как осадок кальция, который является основным фактором аортального стеноза. 


Чанг также экспериментирует с встраиванием в модели датчиков, используя машину, которая может печатать на стенке клапана наноматериалами в соответствии со схемой. Датчики потенциально могут использоваться для мониторинга насколько протез клапана деформирует модель. С помощью этих сенсоров напечатанный сердечный клапан также может быть использован в качестве образца для предоперационного мониторинга. 

К настоящему времени исследователи напечатали два десятка моделей клапанов сердца на основе фактических изображений органов пациента. В настоящее время они используют изображения и данные от пациентов, которые уже прошли процедуру, чтобы лучше проанализировать, насколько хорошо эти модели могут предсказать успех протезирования. Следующим шагом будет создание моделей до процедуры для использования их на стадии предоперационного планирования. 

"Существует большой потенциал для этих моделей," говорит Чанг. "Мы думаем, в будущем это может стать стандартным инструментом для предоперационного планирования и для обучения новых врачей."

  

Автор: Джош Браун

Источник: Georgia Tech

Перевод: NewIndustryNews.ru

Комментарии ()
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Отправить Отменить

Также в рубрике

Reinventing metal 3D printing with new direct writing process
23 Апреля 2017
Reinventing metal 3D printing with new direct writing process

Metal 3D printing has enormous potential to revolutionize modern manufacturing. However, the most popular metal printing processes, which use lasers to fuse together fine metal powder, have their limitations. Parts produced using selective laser melting (SLM) and other powder-based metal techniques often end up with gaps or defects caused by a variety of factors.
Ink-jet printable and biocompatible layered electronics
4 Апреля 2017
Ink-jet printable and biocompatible layered electronics

Printed electronics can lead to both low-cost and flexible devices. Flexible electronics is of particular interest for wearable systems, such as health and fitness trackers, while the relative low-costs of printing are attractive for functional packaging for consumer products. Graphene and related layered materials (GRMs) are ideal for printed electronics because they can be readily solution processed into inks that have excellent electronic properties.
Most stretchable elastomer for 3D printing
18 Февраля 2017
Most stretchable elastomer for 3D printing

Due to its excellent material properties of elasticity, resilience, and electrical and thermal insulation, elastomers have been used in a myriad of applications. They are especially ideal for fabricating soft robots, flexible electronics and smart biomedical devices which require soft and deformable material properties to establish safe and smooth interactions with humans externally and internally.