Напечатанные на 3D-принтере клапаны сердца учитывают уникальную анатомию каждого пациента

Гарвардские ученые разработали программное обеспечение, которое позволяет печатать на 3D-принтере клапаны сердца, учитывающие анатомию каждого конкретного пациента.

3D-напечатанные клапаны сердца
credit: Wyss Institute

Технология 3D-печати открыла целый ряд возможностей для создании медицинских имплантатов, позволяя хирургам создавать для своих пациентов индивидуальные устройства, специально подобранные под уникальную анатомию их тела. Недавно ученые из Гарвардского университета применили эту технологию к лечению заболеваний сердца, чтобы обеспечить беспрепятственную перекачку крови, например, при заблокированном клапане. Они разработали новую процедуру, позволяющую напечатать на 3D-принтере клапаны сердца, которые учитывают уникальную анатомию каждого пациента и поэтому обладают максимально подходящими размерами.

Замена клапана сердца — распространенная сложная процедура, при которой хирурги пытаются разблокировать один из четырех клапанов, которые обеспечивают поток крови к сердцу и из него. Существует много причин, почему эти клапаны могут перестать функционировать должным образом. Но чаще всего это происходит из-за накопление кальция на тонких клапанах — лепестках, которые должны открываться и закрываться при каждом сердцебиении.

Устройство для подбора размера клапана сердца
credit: Wyss Institute

Гарвардские исследователи говорят, что в США примерно один из восьми человек в возрасте от 75 лет переносит умеренную или тяжелую блокаду аортального клапана сердца. Как правило, врачи в таких случаях используют катетер, чтобы осторожно поместить искусственный клапан в аорту. Эта процедура известна как транскатетерная замена аортального клапана (TAVR) и главным ее недостатком раньше была невозможность определения правильного размера клапана. Джеймс Уивер, доктор философии и старший научный сотрудник Института Висса при Гарвардском университете, так это комментирует:

«Если вы купите пару ботинок в интернете, не примерив их сначала, то есть большая вероятность, что они не подойдут должным образом. Транскатетерная замена аортального клапана создает аналогичную проблему, поскольку у врачей нет возможности оценить перед операцией, как выбранный ими размер искусственного клапана будет соответствовать анатомии конкретного пациента».

Неправильное решение врачей может иметь серьезные последствия для здоровья пациента. Слишком маленький искусственный клапан сердца может сместиться, из-за чего он больше не будет выполнять свою функцию, а слишком большой клапан вообще может повредить сердце еще больше и привести к смерти пациента.

Отложения кальция на клапанах сердца
credit: Wyss Institute

Поэтому команда ученых из Гарварда придумала способ, как решить эту серьезную проблему. Он основан на новом компьютерном программном обеспечении, которое способно создавать трехмерные модели клапанов-лепестков с помощью параметрического моделирования, используя набор из семи координат, взятых из компьютерной томографии. Эти данные затем используется для 3D-печати физической модели сердечного клапана. Также, исследователи напечатали на 3D-принтере устройство, которому дали название «классификатор». Оно помещается в модель сердца для подбора оптимального размера клапана путем его расширения и сокращения до тех пор, пока не будет найдено идеальное прилегание.

Таким образом, напечатанные на 3D-принтере клапаны сердца учитывают уникальную анатомию каждого пациента и обладают максимально подходящими размерами. Ученые проверили эту новую технологию, используя данные 30 пациентов, которые уже прошли процедуру транскатетерной замены аортального клапана, но при этом у них возникли проблемы из-за недостаточного размера клапанов. Сравнение идеального размера клапана, рассчитанного новым программным обеспечением, с фактически имплантированным каждому пациенту, показало, что только 60% из них получили клапан правильного размера.

Ученые из Гарвардского университета выложили в интернете в свободный доступ свое программное обеспечение для моделирования размера клапанов сердца и последующей печати их на 3D-принтере. Они надеются, что другие исследователи и врачи смогут использовать его для улучшения результатов лечения заболеваний сердца среди их пациентов.

Источник: Wyss Institute.

Что Вы об этом думаете?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *