• 2016-03-01
    科学家研究将3D打印用于心脏病的个性化治疗

 

澳大利亚墨尔本大学(University of Melbourne)的医生和工程师们正在使用超级计算机为心脏疾病患者创建心血管的3D模型。他们将常规血管造影过程中采集到的图像送入了一台超级计算机。24小时内,一段人体动脉的3D模型就被3D打印出来了。这就给心脏病学家提供了关于血液流动行为的关键信息以及人体内动脉更为精确的结构。

科学家们介绍说,它还可以帮助医生们为自己的病人选择最合适的支架(一种用来打开以及保持被折叠或阻塞动脉的装置)。除此之外,这项技术还能够检测到斑块(plaque)热点,这种蜡状物质会聚集在动脉并导致心脏病。有些斑块使用传统的技术很难发现。

目前科学家们已经将他们的研究成果发表在了2016223日出版的学术杂志《European Heart Journal》上了。

迄今为止,心脏疾病仍是澳大利亚的头号杀手,影响到该国六分之一的成年人。据统计,在澳洲每隔9分钟就有一次心脏病发作。研究人员估计,这种可以检测心脏内斑块的新技术将有助于减少该国心脏病的发病率。

这项研究的第一作者是墨尔本大学副教授Peter Barlis,他同时也是t Vincent'sNorthern医院的介入心脏病专家。

“使用我们超灵敏的心脏扫描技术,再结合使用超级计算机导出的模型,我们现在能够3D打印出病人的动脉段,这样就可以量身定制出匹配的(支架)装置。”Barlis说:“我们希望使用这些模型能够预测出最适合病人的支架类型。一旦这些技术简化后,我们的理想场景是,当病人躺在手术台上时,一个建模和3D打印的动脉可以指导手术过程。”

不过对于心脏病学来讲,科学家们心中的圣杯仍然是如何确定哪些斑块会引起心脏病发作。

“使用一个被称为光学相干断层扫描仪(OCT)的超高分辨率摄像机对心脏动脉的内侧进行扫描已经能够更容易对胆固醇斑块成像,但是目前还不清楚,哪些些斑块会引起心脏病发作。如果能更准确、更早地识别这些高危斑块,那么我们也许就能够做到在心脏病发作之前就对其进行预防。”

Barlis副教授自200910月将OCT引入澳大利亚以来,一直在改进能够造福心脏病患者的技术。他说3D建模具有非常巨大潜力来预测哪里会有斑块形成,这最终将会帮助心脏病学家预测心脏病发作。

该论文的合作者、墨尔本大学研究员 Vikas Thondapu博士介绍说,关于危险的胆固醇斑块的线索有可能存在于某些干扰血液流动模式的因素中。

“我们的工作涉及到使用超级计算机来模拟动脉内的血液流动。目标是通过血液流动模式及其干扰来预测高危斑块的未来发展。”Thondapu博士说。

目前Barlis副教授和他的团队已经拿到了两笔研究补助,并正在与该校工程学院合作来寻找一种生物兼容性材料来3D打印能够精确匹配一个人的解剖结构的心脏支架,从而减少支架崩溃或者出现并发症的风险。除此之外,他们也对那种可以使支架随着时间推移慢慢溶解并且可以将药物直接送至斑块所在位置的新型聚合物感兴趣。

伦敦帝国学院和哈佛大学正在与墨尔本大学合作进行这项开创性研究。




 

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