3D打印“心脏”与“真心”无异，可根据特定形态和功能定制治疗方案|总编辑圈点

定制的3D打印心脏复制品是针对特定患者的，可以帮助临床医生为个人找到最好的植入物。图片来源：梅兰妮·戈尼克/麻省理工学院

科技日报记者 张佳欣

没有两个人的心跳是一样的。心脏的大小和形状可能因人而异，对于心脏病患者来说，这些差异尤其明显。美国麻省理工学院工程师团队开发出一种程序，可3D打印患者柔软而灵活的心脏复制品，并可控制其泵送动作，以模仿患者的泵血能力。他们希望通过这种方式帮助医生根据患者特定的心脏形态和功能定制治疗方案。研究团队22日在《科学·机器人》杂志上的一项研究中报告了该成果。

研究人员首先将患者心脏的医学图像转换为3D计算机模型，然后使用基于聚合物的墨水进行3D打印，得到的是一个柔软、灵活的外壳，与患者自己的心脏形状一模一样，研究小组还可使用这种方法打印患者的主动脉。

为了模拟心脏的泵血动作，该团队制作了类似于血压袖带的袖套，将打印出来的心脏和主动脉包裹起来。每个“袖套”的底面都类似于有精确图案的气泡膜。当“袖套”连接到气动系统时，研究人员可调整流出的空气，有节奏地使套筒内气泡膨胀并收缩心脏，模仿其泵送动作。

研究小组还在主动脉周围给一个单独的套筒充气。他们表示，可调整这种收缩以模仿主动脉瓣狭窄。

医生通常通过外科手术植入人造瓣膜来治疗主动脉狭窄，这种人造瓣膜可以扩大主动脉的自然瓣膜。该团队表示，未来医生可能会使用他们的新程序首先打印患者的心脏和主动脉，然后在打印的模型中植入各种瓣膜，看看哪种设计能产生最好的功能，并适合特定的患者。心脏复制品也可被实验室和医疗器械行业用作测试各种类型治疗方法的现实平台。

研究人员表示，每个人的心脏都是不同的，新系统的优势在于，不仅可重建患者心脏的形态，还可重建其在生理和疾病方面的功能。

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3D打印在医学领域的应用已有时日。比较常见的应用场景是，利用3D打印技术复制牙齿、骨骼等人体部位或器官，用于医学训练和研究。当然，也可以精准地对患者的某个器官进行3D建模并打印出来，帮助医生做手术前的研究判断和准备。不过能够将人体器官复制出来，同时模拟这些器官运行的应用还比较少见。最新研究不但复制出柔软灵活的心脏，还能让这个“假心脏”模拟泵血动作，充分显示出3D打印技术在医学领域的应用正日益深入、精准、高端。