В MIT создали функциональные 3D-печатные модели сердца

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) надеются, что подобные анатомические модели, напечатанные на 3D-принтере и точно имитирующие работу органов индивидуальных пациентов, помогут более эффективно планировать операции и испытывать имплантаты заранее, до хирургического вмешательства.

У каждого сердца есть отличия от других по форме, массе и размеру. Разработка ученых MIT позволяет имитировать не только форму индивидуальных органов, но и функциональность, включая нарушения, вызываемые врожденными пороками и различными заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Цифровые 3D-модели имитаторов создаются по томографическим снимкам, затем имитаторы печатаются из гибкого полимера на стереолитографическом 3D-принтере. Непосредственно модели не оснащены какими-либо приводами: работу мышц имитирует пневматическая система в виде манжеты, надеваемой поверх модели. Каждая манжета разделена на несколько индивидуально контролируемых зон, надуваемых и сдуваемых в требуемой последовательности.

Отдельную пневматическую манжету можно надеть на «аорту», чтобы имитировать разные степени аортального стеноза — заболевания, при котором сужение устья аорты препятствует нормальному току крови. В тяжелых случаях аортальный стеноз лечится имплантацией искусственных клапанов, однако задача усложняется упомянутыми выше индивидуальными особенностями органов — размером, формой, нарушениями развития. 3D-печатные анатомические модели же позволяют испытывать имплантаты и подбирать оптимальные варианты еще до того, как хирург возьмется за скальпель.

В ходе исследования ученые создали модели органов пятнадцати пациентов, а также смоделировали поведение нескольких органов после хирургического вмешательства, чтобы проверить, насколько точно изменения воспроизводятся в имитаторах. Испытания подтвердили точность метода.

«Пациенты будут получать свои снимки, что они и так делают, но по этим снимкам можно будет создавать функциональные системы, в идеале в течение дня. Затем врачи смогут тестировать разные типы и размеры клапанов на имитаторах и смотреть, какие из них работают оптимально, а затем уже приступать к имплантации», — суммирует один из авторов исследования, профессор биомедицинской инженерии Кристофер Нгуен.

Доклад научной команды опубликован в журнале Science Robotics.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.