3D打印醫(yī)療模型有助于更好地監(jiān)測心室裝置和血流量

來源：增材之光

在“創(chuàng)新的左心室輔助裝置的建模技術(shù)和3D打�,。簭膶�(shí)驗(yàn)臺到臨床實(shí)踐的橋梁”中,，美國研究人員研究了更好地監(jiān)測左心室輔助裝置（LVAD）和故障排除警報的新技術(shù),。由于近30年來LVAD一直是一項(xiàng)發(fā)展中的技術(shù),，因此有必要改變其流動動力學(xué),。

作者研究了臨床上尚未使用的新發(fā)展方法,，但未來可能具有重要意義,，因?yàn)樗鼈兡軌蚋纳菩呐K病患者的治療，他們可能有低心輸出量,，甚至是終末期心力衰竭,。由于LVAD為移植或進(jìn)一步治療提供了“橋梁”，某些模型可能會導(dǎo)致以下問題：
高血栓形成
瓣膜失敗率
流量增加
出血并發(fā)癥
腦卒

即使采用了高級設(shè)計(jì),，也可能由于LVAD放置在體內(nèi)而出現(xiàn)問題,。在這里，研究人員進(jìn)一步研究預(yù)測左心室流出的技術(shù)。這些技術(shù)不僅可以帶來更好的故障排除,，而且還可以在3D打印指南的幫助下更好地進(jìn)行手術(shù)計(jì)劃,。

計(jì)算流體動力學(xué)用于創(chuàng)建LVAD原型并對其進(jìn)行測試：

LVAD患者的計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）分析工作流程。

在進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬之前,，需要定義物體的精確3D幾何形狀,，通常來自心臟CT或3D超聲心動圖。在這種情況下,，液體,、血液和周圍邊界的物理特征是確定的。在這些計(jì)算機(jī)模擬中,，血液被假定為理想的液體,。

通過'入口'（左心室）和'出口'（主動脈）的血流量可以來自心臟導(dǎo)管插入術(shù)或超聲心動圖。這些幾何和邊界條件是計(jì)算機(jī)模擬的輸入,，其基本上用作虛擬流動實(shí)驗(yàn)室,。然后，該信息可用于生成剪切應(yīng)力,，散熱和壁壓的信息,。還可以生成用于溶血和血小板活化的模型以測試裝置的血液相容性。

CFD模擬具有相對于主動脈弓的不同流出套管角度和絕對壓力的變化（以帕斯卡為單位）以及在主動脈弓和大血管上的分布,。

流體結(jié)構(gòu)相互作用（FSI）允許研究人員檢查“可變形結(jié)構(gòu)”周圍的流體流動,，通過CFD模擬，可以評估以下血液動力學(xué)參數(shù)：
壓力
速度
壁面剪切應(yīng)力
移位

模擬使研究人員能夠觀察到擾動的血流,，這可能與動脈粥樣硬化和血栓形成的問題有關(guān),。作者指出，大多數(shù)CFD研究缺乏所需的特定患者幾何結(jié)構(gòu),，以及長期結(jié)果,。

研究人員表示，“CFD可以證明是一種有用的技術(shù),，可以臨床用于LVAD種植體規(guī)劃,，監(jiān)測和LVAD患者并發(fā)癥的故障排除。評估與不良長期臨床結(jié)果相關(guān)的不良流體特征可能為手術(shù)植入技術(shù)提供重要見解,�,！�

在粒子圖像測速（PIV）中，研究人員研究了用于計(jì)算速度矢量和流體動力學(xué)的快速連續(xù)成像,。PIV建模涉及設(shè)置：
透明的幻影器官
激光器
相機(jī)
顆粒
圖像處理軟件

作者發(fā)現(xiàn)了PIV在理解LVAD放置和流體動力學(xué)方面的潛力,。

3D打印模型現(xiàn)在也在使用，以便研究人員可以更多地了解心臟病,。它們可能有助于手術(shù)計(jì)劃,，也有助于放置心室輔助裝置（VAD）,。心臟模型也有助于虛擬植入，以及兒童的VADS,。研究人員指出,，3D打印心臟模型確實(shí)改善了解剖學(xué)定位和手術(shù)技術(shù)，它們不如連續(xù)流動泵模擬,。他們建議使用CFD或PIV建模的更好的仿真模型,。

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，人們希望開發(fā)能夠復(fù)制解剖學(xué)和生理學(xué)特征的患者特異性模型,，用于LVAD手術(shù)計(jì)劃,。從長遠(yuǎn)來看，改善流體動力學(xué)可能有助于改善植入技術(shù)并減輕重大不良事件的負(fù)擔(dān),。

一個流量循環(huán)回路的例子,，其LVAD連接到調(diào)節(jié)室和流量計(jì)。

因?yàn)橛腥绱硕嗟男呐K病影響著世界上許許多多的人,，他們可能是致命的,，研究人員一直在尋找更好的方法來治療患者。借助3D打印模型和設(shè)備,，患者特定護(hù)理更容易獲得,，這意味著醫(yī)療專業(yè)人員可以更輕松地診斷心臟病，治療心臟病,，并解釋患者和家人的情況,。醫(yī)學(xué)生也有更廣泛的培訓(xùn)機(jī)制，包括先進(jìn)的3D打印心臟模型和手術(shù)指南,。