心房颤动是一种心脏病，反应出来的症状是不规则且经常快速的心跳。许多患有严重的并发症，需要接受药物甚至是手术治疗。在手术治疗时，医生需要寻找到心脏节律出现问题的点，一种方式是使用心脏导管设备来检测与绘制心脏的电活动，以此来找到患者心脏中节律紊乱的区域，并进行除颤治疗。
图片来源：Stanford University Kevin Cyr
但是目前在这种设备中与心脏表面接触的带有电极的装置是一种标准化产品，斯坦福大学生物工程专业的研究人员正在研发一种3D打印定制化的电极装置，以此来进一步提高房颤区域的检测准确性。
精确跟踪心脏的电活动
具体的做法是根据MRI或CT扫描得到的心脏影像，定制化设计带电极的装置，然后通过3D打印进行制造，通过这种方式可以得到与患者解剖结构相匹配的装置。
这是一种小而薄的柔性硅树脂膜，具有网状结构的小孔，每个孔都有一个微小的电极。当该装置被放置在心脏心房表面时，可以测量心脏特定区域的电活动。通过这种方式获取的数据被传输到计算机，计算机将对数据进行记录，并显示出电活动的热图，医生通过这种方式来识别需要治疗的心脏区域。
图片来源：Stanford University Kevin Cyr
3D打印定制设备可以非常精确地跟踪心脏相关区域的电活动。研究人员表示，定制化电极装置具有经过详细绘制的矩形信息网格，使用者不必担心信号丢失、接触不良等情况导致的错误。
心脏表面电活动热图，图片来源：Stanford University Kevin Cyr
这些3D打印定制装置目前用于心脏的心外膜层或外层。研究者正在研究3D打印装置是否可以用于绘制心脏内部表面的电活动热图，如果可以的话，心脏节律干扰将能够得到更加准确的测量。
这项研究的基本目标是确定心脏发生不规则电活动的问题点，以便将其消除，使心脏恢复正常。
3D打印技术为心脏疾病治疗提供了多维度的技术解决方案，根据3D科学谷的市场观察，从用于手术规划或医学研究的心脏模型，到心脏微创手术器械，再到心脏修复用的补片都存在着3D打印技术的应用空间。
心脏医疗模型
体素化多色彩3D打印技术为制造更为精确、逼真的心脏医疗模型提供了技术解决方案。例如Stratays 的Polyjet 3D打印技术可以制造多色彩、多材料的心脏模型，用于手术预规划与复杂手术训练。
Stratasys 多色彩多材料3D打印技术制造的心脏模型
哈佛大学Wyss实验室和麻省理工学院多媒体实验室的研究人员通过一种基于半色调的3D打印方法来创建医疗模型，该方法能够忠实地保存原始MRI数据中存在的所有细节层次，几乎与人眼可区分的分辨率相同。使用这种方法，能够使用瓣膜组织的不同材料与瓣膜内形成的钙沉积物相对应地打印出人体心脏瓣膜的可变刚度模型，从而产生表现出机械性能梯度的模型，方便医生深入了解钙沉积对瓣膜功能的实际影响。
心脏微创手术器械
Sutrue 公司和英国皇家Brompton医院的心脏专家合作拓展了金属3D打印技术在微创心脏手术缝合器和心脏稳定器制造中的应用。
Concept Laser Mlab 设备3D打印的缝合器零件，一次打印数量可达600个
这款缝合器非常的微小，用于心脏内窥镜手术，在手术时缝合器将穿过一个像饮水吸管一样细的管子，并移动到指定位置，其头部可以灵活旋转，以便到达任何所需的方位。在进行缝合时，针头轻柔而精准的旋转。能够实现这些如此精细的功能，得益于缝合器械中复杂的微型齿轮零件。而这些复杂、微小而精密的齿轮正是Suture公司通过Concept Laser 粉末床激光熔融金属3D打印设备制造的。
生物3D打印的心脏补片
美国一家生物企业BIOLIFE4D在今年5月通过生物3D打印机和干细胞制造出了用于心脏修复的补片。3D打印的心脏补片可用于治疗急性心脏衰竭患者，帮助患者恢复失去的心肌收缩力。
生物3D打印心脏补片的制造材料有多种，例如干细胞聚集体、含有蛋白质的凝胶。通过生物3D打印技术来减少补片制造所花费的时间，并提高精度和增加稳定性，将为心脏疾病治疗带来实质性好处。生物3D打印技术制造补片的便利性在于，通过更换打印材料和修改设计模型，可以在短时间内制造出不同的补片。
来源：3D科学谷
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