Ключевым нововведением в этой модели является использование актуаторов Маккиббена, размещенных внутри стенок сердечной мышцы.
Сердечно-сосудистые заболевания остаются одной из основных причин заболеваемости и смертности во всем мире. Хотя малоинвазивные процедуры улучшили качество кардиологической помощи, сложная анатомия сердца и его постоянное движение требуют тщательной практической подготовки для снижения количества ошибок во время процедур.
Для решения этой проблемы исследователи разработали динамическую модель сердца, напечатанную на 3D-принтере, которая имитирует сложные движения левой стороны сердца. Эта модель включает предсердие, желудочек и митральный клапан, предоставляя хирургам реалистичную платформу для отработки навыков проведения предоперационных симуляций с учетом индивидуальных особенностей пациента.
Реалистичная физиологическая инженерия
В прошлом динамические модели сердца основывались на использовании тканей животных для имитации механики перекачивания крови. Однако такой подход вызывал серьезные этические опасения и сталкивался с ограничениями со стороны регулирующих органов. Хотя существуют синтетические модели, воспроизвести полную динамику бьющегося сердца оказалось очень сложной задачей.
В этом новом исследовании используется 3D-печать мягкими материалами для точного воссоздания анатомических особенностей. Для повышения структурной реалистичности желудочек соединяют с митральным клапаном швы, имитирующие сухожильные хорды — «сердечные нити», поддерживающие функцию клапана. Эти особенности гарантируют, что модель будет вести себя как настоящая ткань во время практических процедур.
Имитация сокращения сердца
Ключевым нововведением в этой модели является использование актуаторов Маккиббена, размещенных внутри стенок сердечной мышцы. Эти мягкие роботизированные части сокращаются, имитируя движение желудочка и естественное движение митрального клапана.
Для обеспечения обратной связи во время использования команда добавила специальные гибкие датчики давления. Эти датчики отслеживают изменения давления внутри модели, что делает ее полезным инструментом для изучения кровотока. Согласно исследованию, «анатомическая сложность и динамика сердца требуют надлежащей практической подготовки на индивидуальных предоперационных моделях пациентов для снижения количества ошибок во время процедуры».
Улучшение результатов хирургических вмешательств
Благодаря сочетанию мягкой робототехники и 3D-печати, данное исследование предлагает синтетический вариант, позволяющий избежать этических проблем, связанных с тестированием на животных, сохраняя при этом физический реализм, необходимый для медицинского обучения. Этот прогресс является важным шагом на пути к персонализированной медицине, помогая сделать хирургическую практику максимально точной для улучшения результатов лечения пациентов.
Эта модель разработана для моделирования метода «край к краю», используемого для устранения протечки атриовентрикулярного клапана. Практикуясь на модели, имитирующей кровообращение и сокращение сердца, врачи могут улучшить свою технику сложных операций по восстановлению клапанов перед хирургическим вмешательством.
Sourse: interestingengineering.com
