近年来，3D打印技术可谓飞速发展，并在数月内上升到新的高度。最近，在《科学进展》上发表的一项新研究中，美国明尼苏达大学的研究人员在Medtronic的支持下，开发了一项突破性技术，该技术使用多材料3D打印技术来产生逼真的心脏主动脉。和周围的结构模型，可以模仿真实患者的外观。这些特定于患者的器官模型，包括集成到结构中的3D打印的软传感器阵列，是使用专用油墨和定制的3D打印过程制造的。这种类型的模型可用于准备微创手术，它将改善全世界成千上万患者的预后。研究人员3D打印了主动脉根。主动脉根是最靠近心脏并与心脏连接的部分。它由主动脉瓣和冠状动脉开口组成。它有三个瓣膜，称为小叶，被纤维环包围。该模型还包括左心室肌和升主动脉的一部分。该研究的通讯作者和明尼苏达大学机械工程教授Michael McAlpine表示：“我们使用这些3D打印模型的目标是，通过提供针对患者的工具，帮助医生了解特定患者心脏的确切解剖结构和机械特性。从而降低医疗风险。并减少并发症。在实际手术之前，医生可以对瓣膜植入物进行测试和试验。这些模型还可以帮助患者更好地了解心脏的解剖结构和手术本身。 “该器官模型主要用于帮助医生进行导管主动脉瓣置换术（TAVR）的准备工作，这涉及将新的瓣膜插入患者自己的主动脉瓣膜中。这种手术用于治疗主动脉瓣狭窄，这是老年人常见的心血管疾病之一。与心脏直视手术相比，TAVR手术修复瓣膜受损的侵入性较小。主动脉根部模型是通过对患者进行CT扫描以匹配确切形状而制成的。然后，研究人员使用专用的硅基墨水对模型进行3D打印。明尼苏达大学视觉心脏实验室的这种墨水可以匹配真实心脏组织的感觉。当前市场上的商用打印机可以3D形式打印形状，但是所使用的墨水通常太硬，无法匹配实际心脏组织的柔软度。另一方面，明尼苏达大学的专业3D打印机可以通过打印类似于修补干墙和灰泥的斑点糊状油墨，来模拟模型的软组织成分和瓣膜上的硬钙化。医生可以使用这些模型来确定手术期间瓣膜装置的尺寸和位置。由医生在模型中集成3D打印传感器提供的电子压力反馈可用于指导和优化患者解剖结构中瓣膜的选择和定位。但是McAlpine认为这不是这种3D打印模型的终结。明尼苏达大学机械工程系的McAlpine教授说：“随着我们的3D打印技术的不断改进，我们发现了集成电子部件以模拟器官功能的新方法。这些模型本身可用作人工替代器官。也许有一天，这些仿生器官将与生物器官相同，甚至更好。