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这颗人造心脏只跳动了45分钟,但全球2600万名心脏衰竭者却看到了希望

原标题:这颗人造心脏只跳动了45分钟,但全球2600万名心脏衰竭者却看到了希望

3D打印技术在给人们寻常生活带来惊喜的同时,也为医学界解决了很多难题,火星发现者曾为大家做过多次介绍,3D血管、3D人工卵巢、3D牙套、3D义肢等等。近日,瑞士研究人员通过3D打印技术开发了一种人造心脏,这种人造心脏“在形状和功能上”非常接近真实的器官。

3D打印技术制成人工心脏

这是第一个完全软的人造心脏。硅胶用于医疗3D打印已经不是新鲜事,常用来制作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。

这颗人工心脏由硅树脂制成的,重量是390克,比正常的心脏要多80克,它由研发团队使用西门子CAD软件创建心脏模具,并通过3D打印技术成型,它包含了一个“复杂的内部结构”。人类心脏的左、右心室间存在室间隔,其大部分为心肌。该人工心脏也有一个中央腔,它包含右心室和左心室,这两个腔室不是由隔膜分开的,而是由另一个腔室通过加压空气压出,用于泵液的腔室模拟肌肉收缩。

加压空气,模拟心脏的跳动

心脏作为人类的中心器官,是循环系统中的动力来源。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。研究人员在试验的过程中尽可能的模仿一个真正的人心,他们发现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。

研究人员解释说:“我们尝试定义人工心脏的舒张特性,并在各种生理条件下对混合模拟循环评估人工心脏的表现。当以80 bpm运行时,人工心脏的血流量为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。人工心脏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。”。

c描绘了通向右心室(RV)和左心室(LV)的流动方向

遗憾依旧存在,与临床植入仍有距离

遗憾的是,由于软材料的限制,只能持续跳动约3,000次,最长跳动的时间是45分钟,因此无法应用于临床植入。不过研究人员的心态非常乐观,因为这次试验证明了人工心脏是可行的,他们说:“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。”

这颗人造心脏预示了在未来创造更好的人工心脏的可能性。目前大部分人造装置都是采用机械方法泵入血液,这可能会发生故障并且也会损坏泵送的血液。所以,只有制造出更加接近人类生理的人工心脏,才能克服这些问题,只不过,制造全新的人造生物器官仍有很长的一段路。

美国曾通过3D打印心脏成功救治患者

其实,在2013年。美国就曾通过3D打印心脏救治了一名患者,不过当时用的材料与这次并不相同,且手术价格极其高昂。

2013年6月,美国华盛顿儿科医学中心利用3D打印技术,用“塑料”打印出了全球第一颗人类心脏,并使这颗心脏能像正常人类心脏那样跳动。美国儿科心脏病专家劳拉‧奥利弗瑞(Laura Olivieri)说:“在制造人类器官组织时,需要三台3D打印机同时配合,通过这些设备打印出各种器官组织层,并使其转换成不同的成分。”

据奥利弗瑞介绍,这次打印出来的3D心脏主要材料是塑料,通过将病人数据输入至设备后,打印机能够逐层建立复制心脏样本层。这样做的好处是,外科医生能够利用这些3D打印心脏来练习复杂的手术。

据悉,这套生物3D技术耗资约25万美元。如此高昂的价格对3D打印心脏的普及也是一道门槛。再想想这次的人造心脏,还是有值得欣慰的地方,虽然开发人员并没有打算让这个模型立即成为一种临时植入物,但它已经为人工器官的思考铺平了道路。

科技造福人类,它让众多的不可能正在逐渐的变为可能。目前,全世界约有2600万人罹患心脏衰竭,而这项新技术可能会缩小需求与供者之间的差距。总得来说,未来还是非常值得期待的。

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