心臟病依然是全球主要的疾病和死亡原因之一。雖然微創手術已改善心臟護理，但心臟的複雜解剖結構和不斷運動，使得進行嚴謹的手動訓練成為必要，以減少手術過程中的錯誤。為了解決這個問題，研究人員開發了一種 3D 打印的動態心臟模型，能夠模擬心臟左側的複雜運動。這個模型包括心房、心室和二尖瓣，為外科醫生提供了一個真實的平臺，以進行病人特定的術前模擬練習。
過去的動態心臟模型主要依賴動物組織來模擬泵送機制，然而這種方法引發了重大倫理問題，並面臨政策限制。雖然存在合成模型，但要完整複製心臟跳動的動態一直非常具有挑戰性。這項新研究利用柔性材料的 3D 打印技術，準確重現解剖特徵。為了增強結構的真實感，模型中的縫合線將心室與二尖瓣連接，模仿支持瓣膜功能的心弦。這些特徵確保了模型在操作過程中能夠像真實組織一樣運作。
這個模型的一個關鍵創新是使用 McKibben 驅動器，這些柔性機器部件安裝在心肌壁內，能夠收縮以複製心室的運動和二尖瓣的自然動作。為了在使用過程中提供反饋，研究團隊增添了定制的柔性壓力傳感器。這些傳感器能夠追蹤模型內部的壓力變化，使其成為研究血流的有用工具。根據研究，心臟的解剖複雜性和動力學要求在病人特定的術前模型上進行適當的手動訓練，以減少手術過程中的錯誤。
結合柔性機器人技術與 3D 打印，這項研究提供了一種合成選擇，避免了與動物測試相關的倫理問題，同時保持了醫療訓練所需的物理真實感。這一進展是個性化醫療的一個重要步驟，有助於使外科實踐儘可能準確，以改善病人的治療效果。該模型旨在支持邊緣對邊緣修復的模擬，這是一種用於修復心房與心室瓣膜漏水的方法。透過在模擬心臟循環和收縮的模型上進行練習，醫生可以在手術前提高他們在複雜瓣膜修復方面的技術。
