3D打印人工心脏成功泵送血液,可惜仅能运作3000次(不到一小时)



 目前用于泵送血液的人工心脏泵等装置仍存在缺点,这些装置仍有很大的改进空间。考虑到这一点,苏黎世科技大学研究人员现在开发出一种首个有机硅柔性硅胶人工心脏,它像真正的心脏一样,可以通过更安全、更舒适的方式来保持血液泵送。设计用于保持血液流动的人工心脏和其他装置通常代替受损的心脏,而患者等待供体器官或自己的心脏恢复健康状态。

我们已经看到大量的3D打印心脏模型被用作手术规划,3D打印技术已经以许多其他方式帮助心脏病,如3D打印补丁,可以帮助治疗缺血,使用人工智能分析3D虚拟心脏,和特殊的3D打印医疗工具外科医生在复杂手术中使用。但是我们还没有看到的是3D打印的人造心脏,由硅胶制成,具有心跳 - 这就是苏黎世苏黎世功能材料实验室的研究人员。

这是第一个完全软的人造心脏。硅胶已被用于医疗3D打印之前,制作更好的乳房植入物和创造栩栩如生的假肢,但苏黎世苏黎世首次尝试创造硅胶心。研究人员以及由Mirko Meboldt教授领导的产品开发组织苏黎世的同事一直在测试软3D打印心脏,以确定它与真正的心脏相比能够发挥的作用。

[图片:苏黎世心]

ETH苏黎世功能材料工程教授温德林·斯塔克(Wendelin Stark)领导该项目。使用西门子CAD软件创建心脏模具,并使用3D打印,失蜡铸造技术来创建硅酮心脏,重量近400克; Stratasys uPrint SE Plus和HP Designjet 3D被用于实际的3D打印。它看起来像一颗真正的心脏,具有左心室和右心室;由一个充当器官肌肉的腔室分开。当腔室被加压空气充气和放气时,泵将液体从腔室中泵出。

博士生Nicholas Cohrs说:“它是一种具有复杂内在结构的硅胶整体。”

加压空气用于对人造心脏进行充气和放气,人造心脏是从血液腔抽取液体所需要的 - 这种行为代替了真正的人类心脏的肌肉收缩。这是项目的目标 - 尽可能模仿一个真正的人心。常规制造的血液泵可能引起问题,因为当患者没有生理脉冲时,机械部件可能遭受并发症。

Cohrs解释说:“因此,我们的目标是开发一种与病人本身大致相同大小的人造心脏,并在形式和功能上尽可能地模仿人的心脏。”

研究团队发表了他们的实验结果,评估了人造3D打印心脏在人造器官科学杂志上的题为“A Soft Total Artificial Heart-First Concept Evaluation on a Hybrid Mock Circulation”的论文。共同作者包括Cohrs,Meboldt和Stark,以及Marianne Schmid Daners,Volkmar Falk,A. Xavier Kohll,Michael Loepfe,Anastasios Petrou,Christoph M. Schumacher,Christoph T. Starck和Maria Yliruka。

本文的摘要解释说:“3D打印技术允许生产具有复杂腔室几何形状的完全软泵。我们使用这种技术从有机硅弹性体开发完全软气动驱动的全人造心脏,并评估其在混合模拟循环中的性能。这项研究的目的是提出一个软的全人造心脏(sTAH)的创新概念。使用人心的形式,我们设计了一个仅由两个心室组成的sTAH,并使用3D打印,失蜡铸造技术生产。定义sTAH的舒张特性,并在各种生理条件下对混合模拟循环评估sTAH的表现。当以80 bpm运行时,sTAH的血流量为2.2 L / min,相对于1.11 mm Hg s / mL(后负荷)的全身血管阻力。同时,平均肺静脉压(预负荷)固定为10mmHg。此外,测量35mmHg的主动脉脉压,平均主动脉压为48mmHg。 sTAH通过模仿真实心脏的运动产生生理形态的血流和压力信号。这项研究的初步结果显示软泵在心脏替代中的潜力巨大。进一步的工作,重点是增加血流量,反过来又需要主动脉压力。

图S1。柔软的人造心脏的素描,外形尺寸为毫米。 c)描绘了通向右心室(RV)和左心室(LV)的流动方向。

该团队能够证明3D打印的人造心脏像真正的心脏一样工作和运动。在测试设备时,研究人员使用了一种具有与人体血液相似粘度的液体,发现其以与人类心脏类似的方式发挥作用。然而,目前来说,柔软的心脏只能持续跳动约3,000次,等于不到一个小时(约30-45分钟),之后材料就不能再受到打击的压力了。但这似乎并不打扰研究人员。

“这只是可行性测试,”Cohrs解释说。 “我们的目标不是为了准备植入心脏,而是考虑人造心脏发展的新方向。”

3D打印硅胶心脏研究实际上是苏黎世大学医学心脏项目的一个子项目,汇集了来自柏林和苏黎世多个机构和学科的20个研究小组。研究的一部分,同时展示了3D打印技术如何可以再次改善医疗领域,也着重于改善血液泵。这是非常重要的,因为世界各地约2600万人患有心力衰竭,并且没有足够的供体心脏可用;好的人造血泵真的可以帮助病人,直到他们收到新的心脏。

苏黎世产品开发集团的博士生开发了一个测试环境,使他们能够模拟心血管系统,苏黎世ETH苏黎世团队在硅胶心脏工作中使用环境进行工作,除3D打印技术外,还包括使用与人血液具有可比粘度的流体。

然而,在软心已经准备好在开放市场中使用之前,其性能和拉伸强度将需要增加,以便持续更长时间。但是,球队还没有准备好停止在心脏上工作。

Petrou说:“作为一名机械工程师,我永远不会想到我会在我手中握着一颗柔软的心。 “我现在对这项研究非常着迷,我非常希望继续研究人造心脏的发展。”

更多行业资讯信息,请关注3D打印在线(news.3d2013.com)或扫描下方二维码哦

 



上一篇:利用EBM 3D打印,GH Induction制造出完美的纯铜感应线圈
下一篇:返回列表


【本文仅代表作者看法,如有不同观点,欢迎添加3D打印在线微信号(dayinzaixian)进行讨论交流。尊重别人劳动成果,原创文章转载务必注明作者出处】

发布评论    共有  条评论





不登录直接评论

3D打印在线资讯频道 提供有价值的信息参考 http://news.3d2013.com

返回顶部