斯坦福大學(xué)用3D打印開發(fā)定制化心臟房顫治療裝置

心房顫動(dòng)是一種心臟病，反應(yīng)出來的癥狀是不規(guī)則且經(jīng)�,？焖俚男奶ＴS多患有嚴(yán)重的并發(fā)癥,，需要接受藥物甚至是手術(shù)治療,。在手術(shù)治療時(shí)，醫(yī)生需要尋找到心臟節(jié)律出現(xiàn)問題的點(diǎn),，一種方式是使用心臟導(dǎo)管設(shè)備來檢測(cè)與繪制心臟的電活動(dòng),，以此來找到患者心臟中節(jié)律紊亂的區(qū)域，并進(jìn)行除顫治療,。

圖片來源：Stanford University Kevin Cyr

但是目前在這種設(shè)備中與心臟表面接觸的帶有電極的裝置是一種標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,，斯坦福大學(xué)生物工程專業(yè)的研究人員正在研發(fā)一種3D打印定制化的電極裝置，以此來進(jìn)一步提高房顫區(qū)域的檢測(cè)準(zhǔn)確性,。

精確跟蹤心臟的電活動(dòng)
具體的做法是根據(jù)MRI或CT掃描得到的心臟影像,，定制化設(shè)計(jì)帶電極的裝置，然后通過3D打印進(jìn)行制造,，通過這種方式可以得到與患者解剖結(jié)構(gòu)相匹配的裝置,。

這是一種小而薄的柔性硅樹脂膜，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的小孔,，每個(gè)孔都有一個(gè)微小的電極,。當(dāng)該裝置被放置在心臟心房表面時(shí)，可以測(cè)量心臟特定區(qū)域的電活動(dòng),。通過這種方式獲取的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)接?jì)算機(jī),，計(jì)算機(jī)將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并顯示出電活動(dòng)的熱圖,，醫(yī)生通過這種方式來識(shí)別需要治療的心臟區(qū)域,。

圖片來源：Stanford University Kevin Cyr

3D打印定制設(shè)備可以非常精確地跟蹤心臟相關(guān)區(qū)域的電活動(dòng)。研究人員表示,，定制化電極裝置具有經(jīng)過詳細(xì)繪制的矩形信息網(wǎng)格,，使用者不必?fù)?dān)心信號(hào)丟失、接觸不良等情況導(dǎo)致的錯(cuò)誤,。

心臟表面電活動(dòng)熱圖,，圖片來源：Stanford University Kevin Cyr

這些3D打印定制裝置目前用于心臟的心外膜層或外層。研究者正在研究3D打印裝置是否可以用于繪制心臟內(nèi)部表面的電活動(dòng)熱圖，如果可以的話,，心臟節(jié)律干擾將能夠得到更加準(zhǔn)確的測(cè)量,。

這項(xiàng)研究的基本目標(biāo)是確定心臟發(fā)生不規(guī)則電活動(dòng)的問題點(diǎn)，以便將其消除,，使心臟恢復(fù)正常,。

3D打印技術(shù)為心臟疾病治療提供了多維度的技術(shù)解決方案，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察,，從用于手術(shù)規(guī)劃或醫(yī)學(xué)研究的心臟模型,，到心臟微創(chuàng)手術(shù)器械，再到心臟修復(fù)用的補(bǔ)片都存在著3D打印技術(shù)的應(yīng)用空間,。

心臟醫(yī)療模型
體素化多色彩3D打印技術(shù)為制造更為精確,、逼真的心臟醫(yī)療模型提供了技術(shù)解決方案。例如Stratays 的Polyjet 3D打印技術(shù)可以制造多色彩,、多材料的心臟模型,，用于手術(shù)預(yù)規(guī)劃與復(fù)雜手術(shù)訓(xùn)練。

Stratasys 多色彩多材料3D打印技術(shù)制造的心臟模型

哈佛大學(xué)Wyss實(shí)驗(yàn)室和麻省理工學(xué)院多媒體實(shí)驗(yàn)室的研究人員通過一種基于半色調(diào)的3D打印方法來創(chuàng)建醫(yī)療模型,，該方法能夠忠實(shí)地保存原始MRI數(shù)據(jù)中存在的所有細(xì)節(jié)層次,，幾乎與人眼可區(qū)分的分辨率相同。使用這種方法,，能夠使用瓣膜組織的不同材料與瓣膜內(nèi)形成的鈣沉積物相對(duì)應(yīng)地打印出人體心臟瓣膜的可變剛度模型,，從而產(chǎn)生表現(xiàn)出機(jī)械性能梯度的模型，方便醫(yī)生深入了解鈣沉積對(duì)瓣膜功能的實(shí)際影響,。

心臟微創(chuàng)手術(shù)器械
Sutrue 公司和英國(guó)皇家Brompton醫(yī)院的心臟專家合作拓展了金屬3D打印技術(shù)在微創(chuàng)心臟手術(shù)縫合器和心臟穩(wěn)定器制造中的應(yīng)用,。

Concept Laser Mlab 設(shè)備3D打印的縫合器零件，一次打印數(shù)量可達(dá)600個(gè)

這款縫合器非常的微小,，用于心臟內(nèi)窺鏡手術(shù),，在手術(shù)時(shí)縫合器將穿過一個(gè)像飲水吸管一樣細(xì)的管子，并移動(dòng)到指定位置,，其頭部可以靈活旋轉(zhuǎn),，以便到達(dá)任何所需的方位,。在進(jìn)行縫合時(shí),，針頭輕柔而精準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)。能夠?qū)崿F(xiàn)這些如此精細(xì)的功能,，得益于縫合器械中復(fù)雜的微型齒輪零件,。而這些復(fù)雜、微小而精密的齒輪正是Suture公司通過Concept Laser 粉末床激光熔融金屬3D打印設(shè)備制造的,。

生物3D打印的心臟補(bǔ)片
美國(guó)一家生物企業(yè)BIOLIFE4D在今年5月通過生物3D打印機(jī)和干細(xì)胞制造出了用于心臟修復(fù)的補(bǔ)片,。3D打印的心臟補(bǔ)片可用于治療急性心臟衰竭患者，幫助患者恢復(fù)失去的心肌收縮力,。

生物3D打印心臟補(bǔ)片的制造材料有多種,，例如干細(xì)胞聚集體,、含有蛋白質(zhì)的凝膠。通過生物3D打印技術(shù)來減少補(bǔ)片制造所花費(fèi)的時(shí)間,，并提高精度和增加穩(wěn)定性,，將為心臟疾病治療帶來實(shí)質(zhì)性好處。生物3D打印技術(shù)制造補(bǔ)片的便利性在于,，通過更換打印材料和修改設(shè)計(jì)模型,，可以在短時(shí)間內(nèi)制造出不同的補(bǔ)片。

來源：3D科學(xué)谷