Исследователи научились печатать копии сердца на 3D-принтере

Это сердце изготовлено из эластичных полимерных чернил, напечатанных на 3D-принтере. В его основе компьютерная модель, которая создана по снимкам пациента. Оно не заменит настоящий орган, но поможет подобрать индивидуальное лечение без дополнительных рисков.

Каждое сердце индивидуально, и это может усложнить лечение сердечных заболеваний. Но команда инженеров Массачусетского технологического института и других специалистов разработала способ скопировать сердце пациента, чтобы решить сопутствующие проблемы.

Процедура начинается с преобразования медицинских изображений сердца пациента в трехмерную модель. Затем ее печатают на 3D-принтере, используя чернила на полимерной основе, которые могут сжиматься и растягиваться после того, как затвердеют. В результате получается мягкая, гибкая оболочка, в точности повторяющая форму сердца пациента.

Тот же подход подойдет для печати аорты, главной артерии, которая доставляет кровь от сердца к остальным частям тела.

Чтобы имитировать работу сердца, команда изготовила рукава, похожие на манжеты для измерения артериального давления, которые оборачиваются вокруг напечатанного сердца. Нижняя сторона каждого рукава напоминает пузырчатую пленку с точным рисунком.

Когда рукав подключен к пневматической системе, исследователи могут настроить поток воздуха таким образом, чтобы он ритмично надувал пузырьки в рукаве и сокращал сердце, воспроизводя способность пациента перекачивать кровь.

«Мы не только печатаем анатомическую копию сердца, но и копируем его механику и физиологию», — отмечает профессор машиностроения Эллен Рош.

Она возглавляла команду, разрабатывающую «гибридное сердце-биоробота» — общую копию, изготовленную из синтетических мышц, которой можно управлять, имитируя сердцебиение, — в январе 2020 года.

Разработка позволяет также сымитировать стеноз аорты — состояние, при котором аортальный клапан сужается, заставляя сердце работать интенсивнее, чтобы прогонять кровь по организму. Для этого нужно надуть специальный рукав, окружающий напечатанную аорту.

Обычно стеноз аорты лечат хирургическим путем, имплантируя синтетический клапан, расширяя естественный. Печатная модель позволит протестировать различные формы клапанов, чтобы понять, какая лучше подойдет и обеспечит наилучшую функциональность.

Копии сердца также полезны для исследовательских лабораторий и производителей медоборудования как реалистичные платформы, на которых можно протестировать методы лечения различных типов заболеваний.

«Все сердца разные. Отличия огромны, особенно когда пациенты больны», — говорит Лука Розалия, аспирант программы МИТ и Гарварда в области медицинских наук и технологий и соавтор статьи об этой работе.

В конечном счете, по словам Рош, копии могли бы помочь разработать и идентифицировать идеальные методы лечения для людей со специфической анатомией сердца, которая развивается, когда сердце и кровеносные сосуды пытаются справиться с нарушением функций.

«Разработка с учетом широкого спектра анатомических особенностей и тестирование вмешательств в этом диапазоне могут увеличить охват целевой группы минимально инвазивными процедурами», — говорит она.

Источник