Širdies ligos išlieka viena pagrindinių susirgimų ir mirtingumo priežasčių visame pasaulyje. Nors minimaliai invazinės procedūros jau ženkliai pagerino kardiologinę priežiūrą, sudėtinga širdies anatomija ir nuolatinis jos judėjimas lemia tai, kad gydytojams būtinas itin kruopštus praktinis pasirengimas, siekiant sumažinti procedūrinių klaidų riziką.
Siekdami spręsti šią problemą, mokslininkai sukūrė dinaminį, trimačiu (3D) spausdinimu pagamintą širdies modelį, imituojantį sudėtingus kairiosios širdies pusės judesius. Modelyje atkuriami prieširdis, skilvelis ir mitralinis vožtuvas, todėl chirurgai gauna itin realistišką platformą pacientui pritaikytoms priešoperacinėms simuliacijoms.
Realistiška fiziologinė inžinerija
Anksčiau dinaminiai širdies modeliai dažnai būdavo kuriami naudojant gyvūnų audinius, taip bandant atkartoti siurbimo mechaniką. Tačiau toks metodas kėlė rimtų etinių klausimų ir susidurdavo su griežtais reguliavimo apribojimais. Nors egzistuoja ir sintetiniai modeliai, iki šiol buvo labai sudėtinga pilnai atkurti tikro plakiančios širdies dinamiką.
Naujajame modelyje pasitelkiamas minkštųjų medžiagų 3D spausdinimas, leidžiantis itin tiksliai atkurti anatomines struktūras. Siekiant dar didesnio struktūrinio tikroviškumo, skilvelis su mitraliniu vožtuvu sujungiamas siūlėmis, imituojančiomis chorėjas – vadinamąsias „širdies stygas“, kurios palaiko vožtuvo funkciją. Dėl šių sprendimų modelis procedūrų metu elgiasi labai panašiai kaip tikri širdies audiniai.
Širdies susitraukimo imitavimas
Viena iš pagrindinių šio modelio inovacijų – „McKibben“ tipo pavarų (aktuatorių) panaudojimas širdies raumens sienelėse. Šie minkštosios robotikos elementai susitraukia taip, kad kuo tiksliau atkurtų skilvelio judėjimą ir natūralų mitralinio vožtuvo darbą.
Siekdama užtikrinti grįžtamąjį ryšį modelio naudojimo metu, tyrėjų komanda integravo specialius lanksčius slėgio jutiklius. Jie fiksuoja slėgio pokyčius modelio viduje, todėl šis sprendimas tampa vertinga priemone kraujotakos ir srauto dinamikai tirti. Tyrėjų teigimu, sudėtinga širdies anatomija ir jos dinamika reikalauja kokybiško praktinio pasirengimo, naudojant pacientui pritaikytus priešoperacinius modelius, kad būtų sumažinta procedūrinių klaidų tikimybė.
Pagerintos chirurginio gydymo galimybės
Derinant minkštąją robotiką ir 3D spausdinimo technologijas, sukurtas sintetinės kilmės modelis leidžia išvengti su gyvūnų bandymais susijusių etinių dilemų ir kartu išsaugoti būtinas fizines savybes, reikalingas aukštos kokybės medicininiam mokymui. Tai svarbus žingsnis personalizuotos medicinos link, leidžiantis chirurginę praktiką priartinti prie realių operacinių sąlygų ir taip gerinti pacientų gydymo rezultatus.
Modelis sukurtas taip, kad būtų galima simuliuoti „edge-to-edge“ metodiką – vieną iš būdų koreguoti atrioventrikulinių vožtuvų nesandarumą. Treniruodamiesi su modeliu, kuris tikroviškai atkuria širdies kraujotaką ir susitraukimus, gydytojai gali tobulinti sudėtingų vožtuvų taisymo procedūrų techniką dar iki operacijos, taip sumažindami komplikacijų riziką realios intervencijos metu.
