华盛顿州立大学的研究人员开发了一种3D打印的左心模型，它可以收缩和跳动，为外科医生和医学生提供了一个可重复使用、针对特定患者的工具，用于排练心脏手术。

目前的培训选择包括动物、尸体和计算机模拟，它们既不可重复使用，也不具有患者特异性，而现有的合成模型存在局限性，无法复制逼真的心脏行为。

该研究的第一作者、华盛顿州立大学机械与材料工程学院博士生Alejandro Guillen Obando表示："还有其他一些合成模型，大多是模铸的，它们的主要局限性之一是无法呈现你在心脏中看到的一些更复杂的曲率。"

构建功能性复制品
研究人员利用真实心脏的扫描图打印了一个复制品，其中包括心房、心室和二尖瓣，其柔软质地与真实器官相似。多个微小的气动执行器驱动模型的跳动运动，而线状材料则管理二尖瓣的运动。当模拟血液在模型中循环时，传感器监测模拟血压。

该论文的通讯作者、华盛顿州立大学机械与材料工程学院Berry Family助理教授Kaiyan Qiu表示："这对医生和外科医生在心脏仍在跳动时进行练习非常有用，尤其是对于微创手术而言。"

"在我们的案例中，这个模型是第一个完全合成的模型，无需借助任何动物模型，就能模拟整个左心。我们能够同时融入解剖特征和动态功能。"

Guillen Obando补充道："我们在3D打印中采用的逐层方法使我们能够增加更多曲率，并使腔室模拟真实心脏。"

从模型到手术
为了验证该模型，研究人员打印了一个有缺陷的二尖瓣，并使用类似于市售产品的设备进行了修复。传感器确认左心室血压升高，表明瓣膜完全关闭，而超声成像显示没有血液回流到心室。

研究团队已通过华盛顿州立大学创新与创业办公室申请了临时专利，目前正在致力于开发一个完整的四腔室、四瓣膜模型。

该团队在《Advanced Materials Technologies》期刊上报告了他们的发现。