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#Neues aus der Industrie
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Patientenspezifische weiche robotische Herzrepliken für die Behandlungsplanung
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Forscher am MIT haben weiche Roboter-Herznachbildungen entwickelt, die der Anatomie echter Menschen sehr nahe kommen.
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Die Forscher verwendeten medizinische Bilder von Patientenherzen, um Computermodelle zu konstruieren, die sich für den 3D-Druck eignen. Die mit einem weichen Material gedruckten patientenspezifischen Herzmodelle können mit externen aufblasbaren Manschetten im Stil von Blutdruckmanschetten betätigt werden, so dass das Team die Blutfluss- und Druckparameter des ursprünglichen Herzens nachbilden kann. Mit diesen Modellen können Kliniker die Anatomie, Physiologie und Mechanik des Herzens eines einzelnen Patienten genau modellieren und die Auswirkungen verschiedener therapeutischer Eingriffe auf diese Parameter testen. Bisher haben die Forscher gezeigt, dass die Konstrukte eine Aortenstenose und therapeutische Eingriffe, einschließlich des Einsetzens einer Aortenklappe zur Erweiterung der Aorta, genau modellieren können.
Die grobe Anatomie ist zwar eine Art versteinerte Disziplin, da die wichtigsten Strukturen in unserem Körper seit langem beschrieben und katalogisiert sind, aber unsere Anatomie kann sich dennoch von Mensch zu Mensch stark unterscheiden. Wir können diese Vielfalt begrüßen, aber sie kann Ärzten, die Behandlungen für Patienten entwerfen müssen, Kopfzerbrechen bereiten, auch denen, die Herzkrankheiten behandeln. Diese Probleme haben die MIT-Forscher dazu inspiriert, eine Methode zu entwickeln, um das Herz eines Menschen zu modellieren und dann anhand des Modells die beste Behandlung auf der Grundlage seiner einzigartigen Anatomie zu finden.
"Alle Herzen sind unterschiedlich", sagt Luca Rosalia, ein an der Studie beteiligter Forscher. "Es gibt enorme Unterschiede, vor allem, wenn Patienten krank sind. Der Vorteil unseres Systems ist, dass wir nicht nur die Form des Herzens eines Patienten nachbilden können, sondern auch seine Funktion sowohl in der Physiologie als auch im Krankheitsfall."
Die Methode beginnt mit einem medizinischen Scan des Herzens eines Patienten, der dann in ein 3D-Computermodell umgewandelt wird. Die Forscher können dieses Modell dann mit einer Polymertinte in 3D drucken, wodurch ein weiches und flexibles Konstrukt entsteht, das der Anatomie des Patienten genau entspricht. Die Modelle können auch nahe gelegene Blutgefäße, wie die Aorta, enthalten, so dass Kliniker Aortenerkrankungen modellieren können.
Anschließend fügen die Forscher dem Modell aufblasbare Hülsen hinzu, mit denen sie es sehr präzise steuern können. Dabei kann auch eine Hülse hinzugefügt werden, die die gedruckte Aorta verengt, um eine Aortenstenose nachzuahmen. Wenn dem System Flüssigkeit zugeführt wird, kann das Modell diese pumpen, und mit ein wenig Feinabstimmung können die Forscher die Blutfluss- und Druckparameter des Originalpatienten tatsächlich erreichen.
Die Forscher hoffen, dass die Technik es Klinikern ermöglichen wird, Eingriffe zu optimieren, bevor sie beginnen. So könnten sie beispielsweise versuchen, verschiedene synthetische Aortenklappen einzubauen, um diejenige zu finden, die am besten passt und die besten Ergebnisse bringt.
"Es war sehr ermutigend, dass wir in der Lage waren, die Strömungen und Drücke der Patienten anzupassen", sagte Ellen Roche, eine weitere an der Studie beteiligte Forscherin. "Wir drucken nicht nur die Anatomie des Herzens, sondern auch seine Mechanik und Physiologie nach. Das ist der Teil, der uns am meisten begeistert