Mô hình van tim được in bằng công nghệ 3D

​Với sự hỗ trợ của Medtronic, các nhà nghiên cứu tại Đại học Minnesota đã phát triển một quy trình đột phá để in đa vật liệu bằng công nghệ 3D, tạo được mô hình van động mạch chủ tim và các cấu trúc xung quanh mô phỏng cực kỳ sống động, mô phỏng chính xác van động mạch thực tế của bệnh nhân.

Mô hình nội tạng bao gồm các mảng cảm biến mềm in 3D được tích hợp vào cấu trúc, và được chế tạo bằng mực chuyên dụng cùng quy trình in 3D tùy chỉnh. Các mô hình như vậy có thể được sử dụng để chuẩn bị cho các thủ thuật ít xâm lấn cho hàng nghìn bệnh nhân trên toàn thế giới.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances.

Với công nghệ in 3D, các nhà nghiên cứu đã in được gốc động mạch chủ, phần gần nhất của động mạch chủ gắn liền với tim. Gốc động mạch chủ bao gồm van động mạch chủ và các lỗ mở cho động mạch vành. Van động mạch chủ có ba nắp và được bao quanh bởi một vòng xơ. Mô hình cũng bao gồm một phần của cơ tâm thất trái và động mạch chủ.

"Với các mô hình in 3D này, mục tiêu của chúng tôi là giảm thiểu rủi ro và biến chứng y tế bằng cách cung cấp các công cụ dành riêng cho bệnh nhân, giúp bác sĩ hiểu chính xác cấu trúc giải phẫu và đặc tính cơ học của tim với từng bệnh nhân cụ thể", Giáo sư Michael McAlpine, Đại học Minnesota cho biết. "Các bác sĩ có thể kiểm tra và thử cấy ghép van trước khi làm thủ thuật thực sự. Các mô hình cũng có thể giúp bệnh nhân hiểu rõ hơn về giải phẫu của chính họ và quy trình giải phẫu".

Các mô hình này có thể được sử dụng để chuẩn bị cho các thủ thuật ít xâm lấn, cải thiện kết quả cho hàng nghìn bệnh nhân trên toàn thế giới. Ảnh: McAlpine Group, Đại học Minnesota

“Mô hình in 3D này không phải là kết quả cuối cùng của nghiên cứu”, Giáo sư McAlpine cho biết, "Khi kỹ thuật in 3D được cải tiến, chúng tôi tiếp tục khám phá ra những cách mới để tích hợp cảm biến điện tử nhằm bắt chước chức năng của các cơ quan nội tạng, các mô hình này có thể sẽ được sử dụng làm cơ quan nhân tạo để thay thế".

Mô hình cơ quan này được thiết kế đặc biệt để giúp các bác sĩ chuẩn bị cho một thủ thuật thay thế van động mạch chủ qua da (TAVR), và một van mới sẽ được đặt bên trong van động mạch chủ của bệnh nhân.

Thủ thuật này được sử dụng để điều trị hẹp động mạch chủ, tình trạng này xảy ra khi van động mạch chủ của tim thu hẹp và ngăn van mở hoàn toàn, điều này làm giảm hoặc chặn dòng máu từ tim vào động mạch chính. Hẹp động mạch chủ là một trong những tình trạng phổ biến nhất ở người cao tuổi và ảnh hưởng đến khoảng 2,7 triệu người trưởng thành trên 75 tuổi ở Bắc Mỹ. Thủ thuật TAVR ít xâm lấn hơn so với phẫu thuật tim hở.

Bằng cách sử dụng chụp CT của bệnh nhân, các mô hình động mạch chủ sẽ được thực hiện để phù hợp với hình dạng chính xác như thực tế. Sau đó, chúng được in 3D bằng mực silicone chuyên dụng tạo thành các khớp cơ học giống như của mô tim thật.

Mặt khác, các máy in 3D chuyên dụng tại Đại học Minnesota có thể bắt chước cả các thành phần mô mềm của mô hình, cũng như quá trình vôi hóa cứng trên các nắp van bằng cách in một loại mực tương tự như keo dán được sử dụng để sửa chữa thạch cao trong xây dựng.

Bác sĩ có thể sử dụng các mô hình để xác định kích thước và vị trí của thiết bị van trong quá trình phẫu thuật. Các cảm biến điện tử tích hợp được in 3D trong mô hình cung cấp cho các bác sĩ phản hồi về áp suất có thể được sử dụng để hướng dẫn và tối ưu hóa việc lựa chọn, định vị van trong quá trình giải phẫu cho bệnh nhân.

"Một ngày nào đó, các cơ quan 'sinh học' này có thể tốt bằng hoặc tốt hơn các cơ quan sinh học của chúng ta", McAlpine bày tỏ kỳ vọng.

Theo: https://medicalxpress.com/news/2020-08-d-lifelike-heart-valve.html