3D-печатное имплантируемое устройство, которое может предупредить о надвигающемся инфаркте

Вскоре имплантируемые 3D-печатные устройства смогут оказывать лечебное воздействие или предупреждать о надвигающемся инфаркте еще до того, как у пациента проявятся какие-либо физические симптомы.

При помощи недорогого 3D-принтера, инженеры по биомедицинскому оборудованию разработали и создали имплантируемое устройство со встроенными датчиками, которое способно переопределить традиционные методы лечения и диагностирования сердечных расстройств.

Команда факультета инженерных и прикладных наук при университете Вашингтона в Сент-Луисе, во главе с Игорем Ефимовым, доктором философских наук, создали 3D-печатную эластичную мембрану, изготовленую из мягкого, гибкого силиконового материала, который идеально повторяет форму эпикардия сердца или наружный слой стенки сердца.

Игорь Ефимов работает с Сарой Гутброд, аспирантом биомедицинской инженерии
при факультете инженерии и прикладной науки, в лаборатории Ефимова.

«У каждого сердца своя собственная, неповторимая форма, и все подобные устройства, которые применяются в настоящее время имеют одну форму и размер для всех пациентов и поэтому далеко не всегда хорошо совпадают с геометрией конкретного сердца» - рассказывает Ефимов, профессор биомедицинской инженерии.

«С помощью специального приложения мы сканируем сердце пациента через МРТ или КТ, и затем создаем его 3D-модель, которую уже можно распечатать на 3D-принтере. Это позволяет нам создать литейную форму для мембраны, выполняющую роль основания для устройства, которое впоследствии будет установлено на поверхность сердца».

Ученые рассчитывают, что в дальнейшем мембрану можно будет использовать для лечения заболеваний желудочков в нижних камерах сердца или их можно будет имплантировать внутрь сердца, для лечения различных расстройств, в том числе фибрилляции предсердий.

Инженеры могут напечатать на мембране крошечные датчики, которые будут измерять, среди прочего, такие показатели, как температура, механическое напряжение и уровень кислотности. Кроме того, эти датчики могут выдавать электрические импульсы в случаях аритмии. Эти датчики помогут врачам определить состояние здоровья сердца, провести лечение или заметить угрозу надвигающегося инфаркта еще до того, как у пациента проявятся какие-либо его физические симптомы.

На рисунке выше графически представлены шаги, предпринятые командой
инженеров при проектировании и создании 3D- печатной эластичной мембраны,
идеально повторяющей форму эпикарда сердца.
В верхнем ряду, слева направо, изображены: сердце кролика, 3D-печатная модель,
мембрана, и затем мембрана, установленная на сердце.
Крупное центральное изображение показывает датчики на мембране установленной на сердце.
В нижнем ряду, слева направо, изображены различные датчики,
которые могут быть использованы на этой мембране.

«В настоящее время медицинские приборы для лечения заболеваний сердечного ритма, основанны на двух электродах, которые вставляются через вены и размещаются внутри камер» - говорит Ефимов, который так же является профессором радиологии, клеточной биологии и физиологии в Школе Медицины. «Контакт с тканью осуществляется лишь в одной или двух точках, и этого не достаточно. То, что мы хотим создать - это новый подход, который позволит устанавливать многочисленные точки соприкосновения, а так же помочь решить эту проблему путем высокоточной диагностики и терапии».

Недавно компания Google рассказала об ученых, которые разработали контактные линзы со встроенными датчиками, помогающие контролировать уровень глюкозы у больных сахарным диабетом. Ефимов рассказал, что мембраны, разрабатываемые его командой, имеют в основе своей ту же идею, но эти устройства будут гораздо более сложными.

«В случаях нарушения сердечного ритма, мембрана может использоваться для стимулирования сердечной мышцы или мозга, а в случаях почечных расстройств, она поможет контролировать ионную концентрацию кальция, калия и натрия».

Ефимов так же утверждает, что на подобную мембрану можно устрановить даже датчик для измерения уровня тропонина, белка, содержащегося в клетках сердца и являющегося признаком наступающего сердечного приступа. По словам Ефимова, планируется, что в дальнейшем такие устройства будут устанавливаться совместно с аппаратами для поддержания функций желудочков.

«Это только начало» - говорит он - «Изобретенные ранее устройства были многообещающими и действительно спасли миллионы жизней. Теперь мы можем сделать следующий шаг и тем самым решить некоторые вопросы, связанные с аритмиями, которые пока не поддаются лечению».

Статья подготовлена для 3Dtoday.ru