外科醫生和醫生經常依賴人工模型來練習精細的手術程序。然而，大多數的訓練組織感覺僵硬、簡單，與真實的人體組織相差甚遠。這種訓練模型與真實器官之間的差距，限制了醫療專業人員在進入手術室之前的準備質量。現在，明尼蘇達大學雙城校區的研究人員開發出一種新的 3D 打印技術，能夠創造出栩栩如生的人類組織結構。這項研究有潛力改變外科訓練，提供看起來、感覺和反應更像真實人類組織的模型。
以往的 3D 打印組織缺乏自然器官的複雜性。明尼蘇達團隊找到了一種方法，可以控制打印材料內部微觀圖案的形狀和大小。這些圖案直接影響組織的強度和延展性，賦予它們現實的機械性能。研究人員還建立了一個數學公式，以預測組織在壓力下的行為。團隊在打印過程中添加了類似血液的液體，使模型在視覺和觸感上更具說服力。微膠囊封閉這些液體，防止其蒸發或對打印過程產生干擾。
研究的第一作者 Adarsh Somayaji 表示，這種新方法“為創建更現實的手術訓練模型打開了大門，最終可能改善醫療結果。”他解釋說，擴大這一過程需要時間，但強調這項技術在“低量高複雜度的訓練場景”中具有強大的潛力。研究還對外科醫生進行了模型評估，結果顯示新型組織在觸覺反饋和切割反應上比傳統的複製品更具優勢。對於正在接受訓練的醫生而言，這種差異可能意味著更準確的實踐和更順利地過渡到與真實患者的工作。
研究人員相信，通過縮小訓練模型與活體組織之間的差距，這種新方法能夠提高手術的安全性和有效性。接下來，團隊計劃擴展他們的工作，以模擬不同的器官形狀和功能。他們還探索了開發仿生器官的方法，以及添加能夠對先進手術工具（如使用熱量去除小生長物的電凝器）作出反應的材料。
除了 Somayaji，這項研究還包括來自生物醫學工程的 Matthew Lawler、機械工程的 Zachary Fuenning 和 Michael McAlpine。該研究也得益於與華盛頓大學的 CREST Lab 和 Wang Lab 的合作。資金來自美國國防部，並由明尼蘇達大學的 MnDRIVE 機器人、傳感器及先進製造（RSAM）計劃及明尼蘇達納米中心支持。研究人員將他們的方法視為向真正復制人體的外科模型邁出的關鍵一步。如果成功，他們的做法可能會提高醫療訓練的標準，最終改善患者護理。該研究已發表在《Science Advances》期刊上。
