2018年12月12日，南极熊从外媒获悉，哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的研究人员创建了一个3D打印工作流程，允许心脏病专家预测人工心脏瓣膜的性能，并评估不同瓣膜尺寸与每个患者独特解剖结构的相互作用，然后才能实现医疗程序执行。
患者主动脉心脏瓣膜的多材料物理模型，每个都有自己独特的大小，形状和钙化量。图片来源：哈佛大学
在美国，超过八分之一的75岁及以上的人在其心脏中发生中度至重度的主动脉瓣阻塞。许多老年患者使用称为经导管主动脉瓣置换术（TAVR）的手术将人工瓣膜植入其心脏，该手术通过插入主动脉的导管展开瓣膜。然而，该程序的挑战是创建适合患者解剖结构的高度准确的置换心脏瓣膜。
将CT扫描心脏解剖结构进行3D重建之后，很容易看到主动脉的外壁和任何相关的钙化沉积物，但是打开和关闭瓣膜的精细“小叶”通常太薄而不能显示很好。 Wyss Institute高级研究科学家James Weaver博士说：“通常看起来钙化的沉积物只是在阀门内部浮动，对部署的TAVR阀门如何与它们相互作用提供很少或根本没有见解，”
为了解决这个问题，研究人员创建了一个软件，该软件使用参数化建模来生成虚拟3D模型，使用每个患者瓣膜上的七个坐标，这些坐标在CT扫描中可见。然后将数字小叶模型与CT数据合并并进行调整，以使它们正确地适合瓣膜。然后将得到的模型（其中包含小叶及其相关的钙化沉积物）3D打印成物理多材料模型。
该团队还3D打印了一个定制的“sizer”设备，该设备适合3D打印的阀门模型，并进行扩展和收缩，以确定最适合每位患者的人造瓣膜尺寸。
将定制的“sizer”装置放置在每个3D打印的心脏瓣膜模型内并逐渐扩展直到达到适当的配合。 图片来源：哈佛大学
研究人员发现，三维打印的瓣膜模型的多材料设计，将柔性小叶和刚性钙化沉积物整合成完全整合的形状，可以更准确地模拟真人心脏瓣膜在人工瓣膜展开过程中的行为。
该团队根据已经接受过TAVR手术的30名患者的数据对他们的系统进行了测试，其中15名患者因阀门太小而发生泄漏。 通过应用sizer和建模软件，Wyss团队证明能够以60-73％的准确度预测这些情况下的泄漏率。
将定制的“sizer”装置放置在每个3D打印的心脏瓣膜模型内并逐渐扩展直到达到适当的配合。 图片来源：哈佛大学
共同作者医学博士 Beth Ripley说：“能够识别中心和低风险患者，其心脏瓣膜解剖结构使他们更容易发生TAVR并发症，这是至关重要的，我们以前从未有过一种非侵入性的方法来准确地确定这种情况，这些患者可能会通过手术获得更好的服务，因为不完美的TAVR结果的风险可能超过其益处。”
论文链接：https://www.journalofcardiovascularct.com/article/S1934-5925(18)30172-2/fulltext
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