導言：一項最新研究表明，採用3D打印技術定製的人工心臟瓣膜，將有助於滿足老齡化人口對替換心臟瓣膜日益增長的需求。
導言：一項最新研究表明，採用3D打印技術定製的人工心臟瓣膜，將有助於滿足老齡化人口對替換心臟瓣膜日益增長的需求。
眾所周知，人類心臟有四個腔室，每個腔室都存在一個瓣膜，以確保血液只流向一個方向。如果任何一個心臟瓣膜漏水、變窄或膨脹(甚至破裂)，血液就會迴流到心房或心室，使整個心臟承受嚴重的壓力。在最壞的情況下，這可能導致心律失常甚至心力衰竭。
根據瓣膜缺陷的嚴重程度，人工心臟瓣膜可以解決這個問題。在未來的幾十年裡，人口老齡化、缺乏體育鍛煉和不良的飲食習慣，世界上許多地方對這種手術的需求可能會激增。據估計，到2050年，大約85萬人將需要人工心臟瓣膜。研究人員一直在尋找目前所使用的心臟瓣膜的替代品。
心臟外科醫生傳統上使用的植入瓣膜要麼由硬聚合物組成，要麼由動物組織(來自牛或豬)與金屬框架結合而成。為了防止身體對這些植入物產生排斥，患者必須終生服用免疫抑制劑或抗凝劑，這些藥物有著明顯的不良副作用。
與傳統的心臟瓣膜不同，硅膠心臟瓣膜可以更精確地為患者量身定做。研究人員可首先使用計算機斷層掃描或磁共振成像技術來確定洩漏心臟瓣膜的形狀和大小。這使得打印一個完全適合病人心臟的心臟瓣膜成為可能。
研究人員利用這些圖像創建一個數字模型，並通過計算機模擬提前計算作用於種植體的力及其潛在變形。所使用的材料也與人體相容，而通過人工心臟瓣膜的血液流量與傳統的置換瓣膜一樣好。
更容易,更便宜,更好
此外，傳統的置換瓣膜具有非常嚴格的幾何形狀，這使得外科醫生很難確保新瓣膜與心臟組織之間的緊密密封。因為，每個病人的主動脈形狀都不一樣。最重要的是，製造人工心臟瓣膜既昂貴又耗時。
新型硅膠心臟瓣膜解決了這個問題。研究人員用3D打印機只需要一個半小時就能製造出這種閥門。相比之下，用牛的材料手工製作人工心臟瓣膜需要幾個工作日。3D打印機的生產速度也會加快：例如，一組打印機每天可以生產幾十個甚至數百個閥門。
如何製造新的心臟瓣膜
導言：一項最新研究表明，採用3D打印技術定製的人工心臟瓣膜，將有助於滿足老齡化人口對替換心臟瓣膜日益增長的需求。
眾所周知，人類心臟有四個腔室，每個腔室都存在一個瓣膜，以確保血液只流向一個方向。如果任何一個心臟瓣膜漏水、變窄或膨脹(甚至破裂)，血液就會迴流到心房或心室，使整個心臟承受嚴重的壓力。在最壞的情況下，這可能導致心律失常甚至心力衰竭。
根據瓣膜缺陷的嚴重程度，人工心臟瓣膜可以解決這個問題。在未來的幾十年裡，人口老齡化、缺乏體育鍛煉和不良的飲食習慣，世界上許多地方對這種手術的需求可能會激增。據估計，到2050年，大約85萬人將需要人工心臟瓣膜。研究人員一直在尋找目前所使用的心臟瓣膜的替代品。
心臟外科醫生傳統上使用的植入瓣膜要麼由硬聚合物組成，要麼由動物組織(來自牛或豬)與金屬框架結合而成。為了防止身體對這些植入物產生排斥，患者必須終生服用免疫抑制劑或抗凝劑，這些藥物有著明顯的不良副作用。
與傳統的心臟瓣膜不同，硅膠心臟瓣膜可以更精確地為患者量身定做。研究人員可首先使用計算機斷層掃描或磁共振成像技術來確定洩漏心臟瓣膜的形狀和大小。這使得打印一個完全適合病人心臟的心臟瓣膜成為可能。
研究人員利用這些圖像創建一個數字模型，並通過計算機模擬提前計算作用於種植體的力及其潛在變形。所使用的材料也與人體相容，而通過人工心臟瓣膜的血液流量與傳統的置換瓣膜一樣好。
更容易,更便宜,更好
此外，傳統的置換瓣膜具有非常嚴格的幾何形狀，這使得外科醫生很難確保新瓣膜與心臟組織之間的緊密密封。因為，每個病人的主動脈形狀都不一樣。最重要的是，製造人工心臟瓣膜既昂貴又耗時。
新型硅膠心臟瓣膜解決了這個問題。研究人員用3D打印機只需要一個半小時就能製造出這種閥門。相比之下，用牛的材料手工製作人工心臟瓣膜需要幾個工作日。3D打印機的生產速度也會加快：例如，一組打印機每天可以生產幾十個甚至數百個閥門。
如何製造新的心臟瓣膜
科學家們首先對這種瓣膜製作負印模，然後將硅樹脂墨水噴在這種印模上，形成一個三叉形的冠狀結構，形成閥門的薄片。
下一步，擠壓打印機在其表面沉積堅硬的硅樹脂膏體，以打印特定圖案的細線。它們對應天然心臟瓣膜上的膠原纖維，硅膠螺紋加強了閥瓣，延長了更換閥的使用壽命。研究人員用同樣的方法打印連接到心臟瓣膜的血管根部，最後用網狀支架覆蓋，這是連接置換硅膠瓣膜和患者心血管系統所必需的。
初步測試表明，這種新型閥門的性能非常理想。材料科學家的目標是將替換閥門的壽命延長到10-15年。這是目前的該類模型在病人需要更換之前的持續時間。
然而，這種新型人工心臟瓣膜至少還需要10年時間才能投入臨床使用，因為它們首先必須經過詳盡的臨床試驗。
學家們還在繼續試驗可以延長心臟瓣膜壽命的新材料。如果有一天，能製造出可以使用一生的心臟瓣膜，甚至可以和病人一起生長，這樣它們也可以移植到年輕人身上，那將是了不起的。
導言：一項最新研究表明，採用3D打印技術定製的人工心臟瓣膜，將有助於滿足老齡化人口對替換心臟瓣膜日益增長的需求。
眾所周知，人類心臟有四個腔室，每個腔室都存在一個瓣膜，以確保血液只流向一個方向。如果任何一個心臟瓣膜漏水、變窄或膨脹(甚至破裂)，血液就會迴流到心房或心室，使整個心臟承受嚴重的壓力。在最壞的情況下，這可能導致心律失常甚至心力衰竭。
根據瓣膜缺陷的嚴重程度，人工心臟瓣膜可以解決這個問題。在未來的幾十年裡，人口老齡化、缺乏體育鍛煉和不良的飲食習慣，世界上許多地方對這種手術的需求可能會激增。據估計，到2050年，大約85萬人將需要人工心臟瓣膜。研究人員一直在尋找目前所使用的心臟瓣膜的替代品。
心臟外科醫生傳統上使用的植入瓣膜要麼由硬聚合物組成，要麼由動物組織(來自牛或豬)與金屬框架結合而成。為了防止身體對這些植入物產生排斥，患者必須終生服用免疫抑制劑或抗凝劑，這些藥物有著明顯的不良副作用。
與傳統的心臟瓣膜不同，硅膠心臟瓣膜可以更精確地為患者量身定做。研究人員可首先使用計算機斷層掃描或磁共振成像技術來確定洩漏心臟瓣膜的形狀和大小。這使得打印一個完全適合病人心臟的心臟瓣膜成為可能。
研究人員利用這些圖像創建一個數字模型，並通過計算機模擬提前計算作用於種植體的力及其潛在變形。所使用的材料也與人體相容，而通過人工心臟瓣膜的血液流量與傳統的置換瓣膜一樣好。
更容易,更便宜,更好
此外，傳統的置換瓣膜具有非常嚴格的幾何形狀，這使得外科醫生很難確保新瓣膜與心臟組織之間的緊密密封。因為，每個病人的主動脈形狀都不一樣。最重要的是，製造人工心臟瓣膜既昂貴又耗時。
新型硅膠心臟瓣膜解決了這個問題。研究人員用3D打印機只需要一個半小時就能製造出這種閥門。相比之下，用牛的材料手工製作人工心臟瓣膜需要幾個工作日。3D打印機的生產速度也會加快：例如，一組打印機每天可以生產幾十個甚至數百個閥門。
如何製造新的心臟瓣膜
科學家們首先對這種瓣膜製作負印模，然後將硅樹脂墨水噴在這種印模上，形成一個三叉形的冠狀結構，形成閥門的薄片。
下一步，擠壓打印機在其表面沉積堅硬的硅樹脂膏體，以打印特定圖案的細線。它們對應天然心臟瓣膜上的膠原纖維，硅膠螺紋加強了閥瓣，延長了更換閥的使用壽命。研究人員用同樣的方法打印連接到心臟瓣膜的血管根部，最後用網狀支架覆蓋，這是連接置換硅膠瓣膜和患者心血管系統所必需的。
初步測試表明，這種新型閥門的性能非常理想。材料科學家的目標是將替換閥門的壽命延長到10-15年。這是目前的該類模型在病人需要更換之前的持續時間。
然而，這種新型人工心臟瓣膜至少還需要10年時間才能投入臨床使用，因為它們首先必須經過詳盡的臨床試驗。
學家們還在繼續試驗可以延長心臟瓣膜壽命的新材料。如果有一天，能製造出可以使用一生的心臟瓣膜，甚至可以和病人一起生長，這樣它們也可以移植到年輕人身上，那將是了不起的。
這項研究發表在《Matter》雜誌上。
參考資料：
1. Custom 3D-printed heart valves fit perfectly
2. Bioinspired Heart Valve Prosthesis Made by Silicone Additive Manufacturing
3. 百度百科
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