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心脏病专家使用3D打印来个性化心脏病治疗

人工智能 2021-04-13 15:03:52

墨尔本大学的医生和工程师正在使用超级计算机为心脏病患者创建3D模型,并使用比人的头发还细的相机拍摄的照片。在常规血管造影过程中收集的图像被送入超级计算机。在24小时内,将对人的动脉模型进行3D打印。这为心脏病专家从内部提供了有关血流行为和动脉精确结构的重要信息。

它还可以帮助他们决定要插入的最佳支架(用于张开塌陷或阻塞的动脉的装置)。

该技术还可以检测斑块的“热点”,斑块是在动脉中累积并引起心脏病的蜡状物质。使用传统技术很难找到其中一些斑块。

在《欧洲心脏杂志》上发表的一篇学术论文中描述了超级计算机在个性化医学中的潜在用途 。

心脏病仍然是澳大利亚的头号杀手,每六个成年人中就有一个受到影响。每九分钟,一个人就会心脏病发作。预测心脏内斑块形成的新技术对于减少这种疾病至关重要。

墨尔本大学副教授彼得·巴利斯(Peter Barlis)是第一作者,是圣文森特和北部医院的介入心脏病学家。

“使用我们的超灵敏心脏扫描技术,再结合使用超级计算机得出的模型,我们现在能够打印出患者动脉的各个部分,并希望定制适合他们的设备,” Baroc副教授说。

“没有两个动脉的形状相同。我们都是不同的,动脉具有不同的分支和大小,从大到小逐渐变细。而且就像碎片在河岸上积聚一样,斑块可能会粘在人的动脉的某些区域。因此,这项技术确实使我们对这些领域有了更清晰的了解。

“理想情况下,我们希望使用模型来预测患者的最佳支架类型。一旦简化了此过程,我们就可以让患者坐在桌子上,并打印和建模3D动脉以指导手术。”

识别哪些斑块继续引起心脏病发作仍然是心脏病学的“圣杯”。

“使用称为光学相干断层扫描(OCT)的超高分辨率相机扫描心脏内部,可以使胆固醇斑块成像变得更加容易,但是目前尚不清楚这些斑块中的哪一种会继续发生引起心脏病。

“如果我们能够更准确,更早地识别出这些高风险斑块,我们也许能够在心脏病发作之前预防它们。”

Barlis副教授于2009年将OCT引入澳大利亚,此后一直在完善该技术以使心脏病患者受益。他说3D建模具有非常有前途的潜力,可以预测斑块在哪里形成,最终将帮助心脏病专家预测心脏病发作。

墨尔本大学的合著者兼研究员维卡斯·桑达普博士(Vikas Thondapu)说,有关危险胆固醇斑块的线索在于血液流动方式的某些紊乱。

“我们的工作涉及使用超级计算机来模拟动脉中的血流。目标是利用血流模式和紊乱来潜在地预测高危斑块的未来发展。” Thondapu博士说。

Barlis副教授及其团队现在获得了两项ARC赠款,可与大学工程学院合作,以找到一种与3D打印心脏支架兼容的生物相容性聚合物,以精确匹配人的身体组成,从而减少支架塌陷或并发症的风险。

他们还对新型聚合物感兴趣,这些聚合物将使支架随着时间的流逝而缓慢崩解,并将药物直接递送至斑块位置。

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