I ricercatori del MIT hanno stampato in 3D repliche del cuore che pompano come quelli reali

Un team di ingegneri del MIT ha sviluppato un nuovo modo per creare modelli realistici di cuori umani che possono aiutare i medici a pianificare e testare trattamenti per varie condizioni cardiache, adattando i trattamenti alle forme e alle funzioni cardiache specifiche dei pazienti, con un cuore robotico personalizzato.

Il team ha sviluppato una procedura per stampare in 3D una replica morbida e flessibile del cuore di un paziente. Possono quindi controllare l’azione della replica per imitare l’abilità di pompaggio del sangue di quel paziente. I modelli sono stampati in 3D utilizzando un materiale morbido e flessibile che imita la forma, le dimensioni, la consistenza e la funzione di pompaggio del cuore. I modelli potrebbero essere utilizzati anche per scopi di formazione e istruzione.

“Tutti i cuori sono diversi”, ha detto Luca Rosalia, uno studente laureato del MIT-Harvard Program in Health Sciences and Technology. “Ci sono enormi variazioni, soprattutto quando i pazienti sono malati. Il vantaggio del nostro sistema è che possiamo ricreare non solo la forma del cuore di un paziente, ma anche la sua funzione sia nella fisiologia che nella malattia”.

Rosalia e i suoi colleghi hanno riportato i loro risultati in uno studio pubblicato su Science Robotics. I coautori del MIT includono Caglar Ozturk, Debkalpa Goswami, Jean Bonnemain, Sophie Wang ed Ellen Roche, insieme a Benjamin Bonner del Massachusetts General Hospital, James Weaver dell’Università di Harvard e Christopher Nguyen, Rishi Puri e Samir Kapadia della Cleveland Clinic. nell’Ohio. Puoi anche trovare maggiori informazioni e un video sul sito web del MIT News.

I ricercatori affermano che la loro tecnica potrebbe consentire la medicina personalizzata per i malati di cuore, poiché ogni modello si basa sulle immagini e sui dati medici dell’individuo. Ad esempio, i medici potrebbero utilizzare i modelli per determinare la dimensione e la posizione ottimali delle valvole aortiche per ciascun paziente o per testare in che modo diversi farmaci influenzano la funzione del cuore.

La tecnica prevede prima la conversione delle immagini mediche del cuore di un paziente in un modello computerizzato tridimensionale, che i ricercatori possono quindi stampare in 3D utilizzando l’inchiostro a base di polimero. Per fare questo, usano una stampante su misura in grado di depositare strati di inchiostro con alta precisione e risoluzione.

Per rendere i modelli più realistici, i ricercatori hanno anche progettato un sistema robotico in grado di azionarli con la pressione dell’aria per simulare il loro movimento di battito. Il sistema è costituito da una camera riempita d’aria collegata a tubi fissati a varie parti del modello. Controllando la quantità e la tempistica della pressione dell’aria, il sistema può far contrarre e rilassare il modello come un vero cuore.

I ricercatori hanno testato la loro tecnica su diversi modelli specifici del paziente e hanno scoperto che si avvicinano molto ai cuori reali in termini di forma, dimensione, consistenza e funzione. Hanno anche dimostrato di poter utilizzare i modelli per misurare vari parametri come il flusso sanguigno, la pressione e la tensione.

I ricercatori sperano che la loro tecnica possa aprire la strada a diagnosi e trattamenti più accurati e personalizzati delle malattie cardiache. Hanno anche in programma di migliorare la loro tecnica incorporando più dettagli come vasi sanguigni e valvole nei loro modelli.

“Progettare in modo inclusivo per un’ampia gamma di anatomie e testare interventi in questa gamma può aumentare la popolazione target indirizzabile per procedure minimamente invasive”, ha affermato la professoressa Ellen Roche, coautrice dello studio. Questa ricerca è stata sostenuta, in parte, dalla National Science Foundation, dal National Institutes of Health e dal National Heart Lung Blood Institute.