オハイオ州の医師らが患者の治療に3Dプリント大動脈を使用

Antarctic Bearによると、オハイオ州立大学の医師と生体医学エンジニアは最近、CTスキャンデータを使い、柔軟な素材の上に患者の大動脈を3Dプリントしたという。これらの 3D プリントされた大動脈モデルは、心臓シミュレーターでテストされ、患者にとって最適な治療法を決定することができます。
心臓シミュレーターで 3D プリントされた大動脈をテストする患者が大動脈弁置換を必要とする理由は多数あります。しかし、最も一般的な原因の 1 つは、弁の開口部が狭くなる大動脈弁狭窄症です。この狭窄は、石灰化により弁の「弁葉」が硬くなり、左心室が大動脈に十分な量の血液を送り出すことが妨げられることで発生します。このように弁が病気になると、医師は適切な処置方針を決定する必要があります。通常は、危険な開胸手術（胸を開く必要がある）で病気の弁を完全に取り替えるか、血管を通して生体弁を挿入するより安全な経カテーテル法を使用するかのどちらかです。

しかし、どの方法を選択すればよいのでしょうか?オハイオ州立大学ウェクスナー医療センターの医師たちにとって、3D プリント技術は、より情報に基づいた方法でこの難しい決断を下すのに役立っています。
人工血液を使用した心臓シミュレーターで 3D プリントされた大動脈。CT スキャナーを使用して患者の大動脈の 3D 画像を取得し、レプリカ大動脈を 3D プリントしてから、柔軟な 3D プリントフィラメントを使用します。これらの 3D プリントされた大動脈弁は、実際の心臓シミュレーターに取り付けることができ、患者が新しい大動脈弁や経カテーテル手術にどのように反応するかについての洞察を提供します。

「ほとんどの患者にとって、現在利用可能な弁は十分に機能します」と、オハイオ州立ロスハート病院の構造的心疾患プログラムの共同ディレクターで介入心臓専門医のスコット・リリー博士は語った。「しかし、場合によっては、患者の解剖学的構造上、追加の考慮が必要になることがあります。たとえば、患者は弁の弁尖や弁付近の冠動脈に石灰化した結節を持っている可能性があります。弁が位置する領域を再建する能力は非常に重要です。」

リリーは、オハイオ州立大学デイビス心臓肺研究所の生物医学工学および外科の准教授であるラクシュミ・プラサド・ダシ氏が率いる研究チームと協力し、これらの 3D プリントモデルを、驚くべきことに完全に透明な人工血液を使用した心臓シミュレーターにロードしました。観察しやすいように。
スコット・リリー医師が経カテーテル大動脈弁置換術を実施（写真：オハイオ州立大学）
心臓シミュレーターを設置することで、医療チームはレーザーと高速カメラを使用して、置換弁の有無にかかわらず血流速度と渦パターンを測定できます。「冠動脈の漏れ、血栓、閉塞などの問題をより深く理解するために、さまざまな治療法、位置、弁の種類をシミュレーションすることができます」とダシ氏は語った。「さまざまな弁が狭窄を緩和するだけでなく、弁尖に血栓が形成される可能性も減らすことがわかりました。これが治療の目的です」。コンピューターモデルは、血流と、経カテーテル弁と患者の解剖学的構造との相互作用を分析するためにも使用されました。「3Dモデリングを使用すると、展開中に血管が保護されているかどうか、さらには弁置換を進めることができるかどうかを判断できます」とリリー氏は説明した。「これらの議論は、多くの弁置換手術へのアプローチ方法に直接影響します。」

ダシ氏のチームは現在、耐久性が限られている独自の生体弁を改良する計画を立てている。将来の合成バージョンは生体分子で強化され、将来の経カテーテル心臓弁はより安価で長持ちするようになる可能性がある。

出典: 中国3Dプリンティングネットワーク

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