个性化3D打印心脏植入设备 心脏病的新克星

2014-03-06 18:40:37来源: 互联网

每个心脏有着不同的形状,而目前的设备制作成的心脏外膜尺寸不是适合所有人,不是所有符合患者的心脏的几何形状,但3D打印技术完全可以通过特殊定制来解决这个问题。近来美国研究人员研发出一种新型个性化心脏传感器,可克服众多传统问题,为预防心脏病发作提供新的方法。

由于心脏的大小因人而异,而目前向心脏起搏器和除颤器等医疗设备的尺寸趋于一致,对治疗心脏病带来了一定的影响。除此之外,这种设备虽然会挽救病人的生命,但是获取的信息却十分有限。

近来美国研究人员研发出一种新型个性化3D打印心脏传感器,可克服众多传统问题,为预防心脏病发作提供新的方法。研究人员使用3D打印机利用动物心脏图片制出了心脏模型。然后将富有弹性的电子元件安装在模型上方。这种弹性材料能够剥离打印出来的模型并完全包覆在真的心脏上。

研究小组还将大量的部件整合到这种设备中,如弹性阵列传感器、氧化探测器、变形测量器、电极和温度计,这些小部件都能够完全包覆住心脏。对病人来说这种治疗方法更加彻底,能够提供更个性化的监控和治疗。

华盛顿大学心脏生理学家和生物工程师Igor Efimov表示,植入除颤器就是一种非常需要改进的医疗设备,这是一种附加在心律不齐心脏上的一种设备,通过一个或两个电极的度数判断心脏是否需要通过电击恢复正常心跳。但是只要有一点或两点的数据不符就可导致设备做出错误的决定,发出不必要的电极为病人带来痛苦。

Efimov表示:“我们接下来不仅局限于安装更多的电子传感器,还将会为设备安装多功能传感器。”例如能够测量酸性条件的传感器,这种传感器能够发送冠状动脉阻塞的早期信号。同时发光二极管和光感应器还可通过识别含氧量差的血液提供心脏组织健康程度的信息。光传感器甚至还可帮组检测心脏病发作。

研究人员使用兔子心脏的光图像进行实验。要想制成患者可用的设备研究人员需要使用CT和MRI对每一名患者的心脏进行扫描。

截至目前为止,研究人员已经在体外跳动的兔子心脏上对该技术进行了检测。下一步将在活体动物上进行实验,最终进行人体临床实验。

研究人员表示,这种新型薄膜可以用于心脏下方腔室的疾病治疗,可以在未来直接植入心脏,从而可以治疗多种疾病,其中就包括心房颤动等。据了解,美国大约有300万至500万人患有该疾病。

这种革命性电子薄膜不但能让兔子心脏在体外跳动,也可以让人类心脏以完美速率跳动,从而挽救许多生命。

这张薄薄的可伸缩电路薄膜由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和华盛顿大学圣路易斯分校的科学家团队负责开发,在未来的10-15年里,我们就很可能看到这种心脏薄膜应用在人身上。

为了能让薄膜薄膜做成完全贴合兔子心脏的形状,科学家们想出了非常完备的操作过程,具体如下:

第一步:趁兔子还活着,用计算机辅助断层成像术扫描出兔子心脏的3D模型;

第二步:科学家打印出心脏的3D模型;

第三步:利用3D模型制作薄膜;

第四步:取出兔子心脏,覆上薄膜,心脏完美跳动。

值得提醒大家的是,这个薄膜并不算是定制的起搏装置。伊利诺伊州大学材料研究专家John Rorgers,也是这项研究的领队之一,他说薄膜的作用类似心包膜,只不过是人造的。

这张人造心包膜带有高质量的人造电子设备,可以感知心脏数据,能够以各种方式作用于心脏,具有很高的临床价值。

华盛顿大学生物医药工程学学者Igor Efimov说,这项发明是医学界的巨大进步。薄膜表面的电路是许多感受器,可以持续追踪心脏的运动和电极变化,起到稳定心脏肌肉运动的作用。

如果感受器侦测到心脏病或心率失常这种突发紧急状况,感受器会对心脏采取高精度治疗手段。薄膜可以从不同部位向心脏发出最优化的电刺激信号,阻断心率失常,防止突发性心脏病导致的死亡。

关键字:植入  设备  克星

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2014/0306/article_4543.html
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