科學(xué)技術(shù)：3D打印動(dòng)脈瘤


圖片來(lái)源：Pixabay
每50人里面就有一人飽受腦動(dòng)脈瘤疾病的困擾。血管壁一旦病變隆起，就極有可能破裂導(dǎo)致病人死亡。如今，科學(xué)家已在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)明了一種3D動(dòng)脈瘤模型，讓醫(yī)生可以在模型上預(yù)演“手術(shù)”。這些模型可量身定制，復(fù)制出每個(gè)病人的血管。醫(yī)生可以根據(jù)不同的情況嘗試不同的治療方法，從而選出最佳的治療方案。
當(dāng)腦外科醫(yī)生治療動(dòng)脈瘤時(shí)，有時(shí)會(huì)在膨脹的血管處植入一種金屬夾子，避免血液在膨脹處聚集。還有一種創(chuàng)傷較小的手術(shù)，會(huì)利用導(dǎo)管將微型金屬圈植入動(dòng)脈瘤內(nèi)，誘發(fā)血液凝結(jié)成塊，封住這個(gè)動(dòng)脈瘤。此前，大部分治療設(shè)備都是在動(dòng)物身上做試驗(yàn)的，它們的血管與人的血管并不完全相似。另外，實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出的動(dòng)脈瘤也無(wú)法完全模擬活體血管的特征。負(fù)責(zé)研究3D打印動(dòng)脈瘤的蔣林迪（Lindy Jang，音譯）表示：“這或許是一次更好的機(jī)會(huì)，我們可以進(jìn)一步檢測(cè)這些治療設(shè)備?！笔Y林迪是美國(guó)得克薩斯州農(nóng)工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程的研究生，相關(guān)研究發(fā)表于《生物制造》（Biofabrication）雜志。


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首先，蔣林迪和同事會(huì)以水凝膠為材料3D打印出動(dòng)脈瘤結(jié)構(gòu)，然后再用人體腦血管內(nèi)壁的細(xì)胞鋪滿這個(gè)結(jié)構(gòu)。接下來(lái)他們就需要執(zhí)行動(dòng)脈瘤手術(shù)，在凸出的血管里植入鉑金彈簧圈。最后，他們需要在血管里填充血漿（血液成分之一），血漿會(huì)變成血凝塊，封住凸起的部分。


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威廉·里克·海恩斯（William Rick Hynes，這項(xiàng)研究的共同作者）是美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的生物制造研究工程師，他具體操刀執(zhí)行了這項(xiàng)手術(shù)。海恩斯說(shuō)：“我們?cè)谂?jiǎn)化動(dòng)脈瘤的治療過(guò)程，想讓設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。我們的目標(biāo)就是通過(guò)模擬驗(yàn)證治療方案。患者做過(guò)3D掃描后，就能根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)造出一個(gè)仿真模型。當(dāng)我們重新提供血流后，就能確定患者是否需要治療現(xiàn)有的動(dòng)脈瘤，或者只是繼續(xù)觀察?！?br> 美國(guó)馬薩諸塞州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的生物醫(yī)學(xué)工程師馬修·古尼斯（Matthew Gounis，并未參與這項(xiàng)研究）評(píng)價(jià)道，這個(gè)新模型“意義非常重大”。雖然已有其他團(tuán)隊(duì)陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了不少動(dòng)脈瘤模型，但這個(gè)模型非常令人興奮，因?yàn)樗ㄟ^(guò)添加活體細(xì)胞，更好地復(fù)原了人體血管的特征。這樣，外科醫(yī)生就可以在給患者執(zhí)行手術(shù)前在模型上實(shí)踐。他說(shuō)：“如果遇到特別麻煩棘手的病例，醫(yī)生可以把患者的動(dòng)脈瘤打印出來(lái)，反復(fù)實(shí)踐后再給患者提供治療。”
撰文：莫妮克·布魯耶特（Monique Brouillette）
翻譯：杜永航
文章來(lái)源：環(huán)球科學(xué)


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