3D打印醫(yī)療模型有助于更好地監(jiān)測(cè)心室裝置和血流量

Date：2019-05-31 08:38:02

       在“創(chuàng)新的左心室輔助裝置的建模技術(shù)和3D打?。簭膶?shí)驗(yàn)臺(tái)到臨床實(shí)踐的橋梁”中，美國(guó)研究人員研究了更好地監(jiān)測(cè)左心室輔助裝置（LVAD）和故障排除警報(bào)的新技術(shù)。由于近30年來(lái)LVAD一直是一項(xiàng)發(fā)展中的技術(shù)，因此有必要改變其流動(dòng)動(dòng)力學(xué)。
3D打印醫(yī)療模型有助于更好地監(jiān)測(cè)心室裝置和血流量 
      作者研究了臨床上尚未使用的新發(fā)展方法，但未來(lái)可能具有重要意義，因?yàn)樗鼈兡軌蚋纳菩呐K病患者的治療，他們可能有低心輸出量，甚至是終末期心力衰竭。由于LVAD為移植或進(jìn)一步治療提供了“橋梁”，某些模型可能會(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題：
高血栓形成
瓣膜失敗率
流量增加
出血并發(fā)癥
腦卒
      即使采用了高級(jí)設(shè)計(jì)，也可能由于LVAD放置在體內(nèi)而出現(xiàn)問(wèn)題。在這里，研究人員進(jìn)一步研究預(yù)測(cè)左心室流出的技術(shù)。這些技術(shù)不僅可以帶來(lái)更好的故障排除，而且還可以在3D打印指南的幫助下更好地進(jìn)行手術(shù)計(jì)劃。
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)用于創(chuàng)建LVAD原型并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試：
 
LVAD患者的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）分析工作流程。
      在進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬之前，需要定義物體的精確3D幾何形狀，通常來(lái)自心臟CT或3D超聲心動(dòng)圖。在這種情況下，液體、血液和周圍邊界的物理特征是確定的。在這些計(jì)算機(jī)模擬中，血液被假定為理想的液體。通過(guò)'入口'（左心室）和'出口'（主動(dòng)脈）的血流量可以來(lái)自心臟導(dǎo)管插入術(shù)或超聲心動(dòng)圖。這些幾何和邊界條件是計(jì)算機(jī)模擬的輸入，其基本上用作虛擬流動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。然后，該信息可用于生成剪切應(yīng)力，散熱和壁壓的信息。還可以生成用于溶血和血小板活化的模型以測(cè)試裝置的血液相容性。
 
CFD模擬具有相對(duì)于主動(dòng)脈弓的不同流出套管角度和絕對(duì)壓力的變化（以帕斯卡為單位）以及在主動(dòng)脈弓和大血管上的分布。流體結(jié)構(gòu)相互作用（FSI）允許研究人員檢查“可變形結(jié)構(gòu)”周圍的流體流動(dòng)，通過(guò)CFD模擬，可以評(píng)估以下血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)：
壓力
速度
壁面剪切應(yīng)力
移位
     模擬使研究人員能夠觀察到擾動(dòng)的血流，這可能與動(dòng)脈粥樣硬化和血栓形成的問(wèn)題有關(guān)。作者指出，大多數(shù)CFD研究缺乏所需的特定患者幾何結(jié)構(gòu)，以及長(zhǎng)期結(jié)果。研究人員表示，“CFD可以證明是一種有用的技術(shù)，可以臨床用于LVAD種植體規(guī)劃，監(jiān)測(cè)和LVAD患者并發(fā)癥的故障排除。評(píng)估與不良長(zhǎng)期臨床結(jié)果相關(guān)的不良流體特征可能為手術(shù)植入技術(shù)提供重要見解?！?/span>
在粒子圖像測(cè)速（PIV）中，研究人員研究了用于計(jì)算速度矢量和流體動(dòng)力學(xué)的快速連續(xù)成像。PIV建模涉及設(shè)置：
透明的幻影器官
激光器
相機(jī)
顆粒
圖像處理軟件
     作者發(fā)現(xiàn)了PIV在理解LVAD放置和流體動(dòng)力學(xué)方面的潛力。
3D打印模型現(xiàn)在也在使用，以便研究人員可以更多地了解心臟病。它們可能有助于手術(shù)計(jì)劃，也有助于放置心室輔助裝置（VAD）。心臟模型也有助于虛擬植入，以及兒童的VADS。研究人員指出，3D打印心臟模型確實(shí)改善了解剖學(xué)定位和手術(shù)技術(shù)，它們不如連續(xù)流動(dòng)泵模擬。他們建議使用CFD或PIV建模的更好的仿真模型。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，人們希望開發(fā)能夠復(fù)制解剖學(xué)和生理學(xué)特征的患者特異性模型，用于LVAD手術(shù)計(jì)劃。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，改善流體動(dòng)力學(xué)可能有助于改善植入技術(shù)并減輕重大不良事件的負(fù)擔(dān)。
一個(gè)流量循環(huán)回路的例子，其LVAD連接到調(diào)節(jié)室和流量計(jì)。

      因?yàn)橛腥绱硕嗟男呐K病影響著世界上許許多多的人，他們可能是致命的，研究人員一直在尋找更好的方法來(lái)治療患者。借助3D打印模型和設(shè)備，患者特定護(hù)理更容易獲得，這意味著醫(yī)療專業(yè)人員可以更輕松地診斷心臟病，治療心臟病，并解釋患者和家人的情況。醫(yī)學(xué)生也有更廣泛的培訓(xùn)機(jī)制，包括先進(jìn)的3D打印心臟模型和手術(shù)指南。

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