近(22)日，美國麻省理工學院(MIT)的科學家，開發出一項以3D列印製作的客製化心臟仿生模型，除了可幫助醫生量身定做個人化的療法，未來更可望用於創新的心臟醫材開發，該研究發表於期刊《Science Robotics》。

這項研究由MIT醫學工程與科學副教授Ellen Roche所領導，透過這項客製化的「軟性機器人模型」(soft robotic model)，能模仿患者特定的血流動力學情況，幫助醫師在主動脈瓣置換手術中，提高人工瓣膜的血液動力學性能、耐用性和長期安全性等。

這項模型是依每位患者的心臟解剖構造，以3D列印方式做出的複製品；該團隊首先將患者心臟的影像轉換為3D的演算模型，再以特殊的聚合物墨水進行列印，便能製作出柔軟的心臟與主動脈模型。

接者，為了進一步模仿心臟打出血液的動作，該團隊也製作出類似血壓袖帶的套筒，將心臟和主動脈模型包裹起來，而該套筒底部有一個個氣泡膜，可透過調整空氣流動，有節奏地讓套筒膨脹、使心臟收縮。

研究人員表示，在套著主動脈的套筒部分，除了能模仿血管平時的收縮外，也能模仿主動脈狹窄的病情，因此，這項發明對主動脈狹窄相關手術也特別有潛力。

該研究中，團隊共使用了15名主動脈瓣狹窄患者的醫學影像，來打造各自的心臟模型。最後實驗顯示，對於每個心臟模型，他們都能準確地重建出在患者身上直接量測到的血壓與血液流量。

在主動脈狹窄手術中，醫生通常會透過植入可加寬主動脈天然瓣膜的合成瓣膜，來進行治療。該團隊表示，未來若透過這項創新的模型，先列印出患者的心臟和主動脈，再將各種候選的人工瓣膜放入模型中，就能測試哪種瓣膜最適用於患者。

此外，這項3D列印心臟複製品，也能提供學術實驗或醫材業者，來測試各項心血管疾病療法。

論文共同作者之一的Christopher Nyugen表示，由於心臟的醫學影像已是臨床上必進行的檢測項目，因此使用其來製作模型系統也並不困難，未來可望在一天內就能完成模型，讓患者盡快使用於治療。

參考資料：

1. 論文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.ade2184

2. https://www.sciencedaily.com/releases/2023/02/230222141222.htm

(編譯/巫芝岳)