麻省理工学院的3D打印机器人心脏的外观和泵血方式就像真的一样

麻省理工学院的3D打印机器人心脏的外观和泵血方式就像真的一样该团队已经开发出一种程序，可以3D打印出病人心脏的柔软和灵活的复制品。然后他们可以控制该复制品的行动，以模仿该病人的血液泵送能力。该程序包括首先将病人心脏的医学图像转换成一个三维计算机模型，然后研究人员可以使用一种基于聚合物的墨水进行3D打印。其结果是一个柔软、灵活的外壳，与病人自己的心脏形状完全相同，研究小组还可以用这种方法来打印病人的主动脉--将血液从心脏输送到身体其他部位的大动脉。为了模仿心脏的泵送动作，该团队制作了类似于血压袖套的袖子，包裹着打印的心脏和主动脉。每个袖子的底面都类似于精确图案的气泡膜。当套筒连接到一个气动系统时，研究人员可以调整流出的空气，使套筒的气泡有节奏地膨胀，并收缩心脏，模仿其泵送动作。研究人员还可以给一个围绕着打印的主动脉的独立套筒充气，以收缩该血管。他们说，这种收缩可以被调整为模仿主动脉狭窄--一种主动脉瓣变窄的情况，导致心脏更努力地工作以迫使血液通过身体。医生们通常通过手术植入一个合成瓣膜来治疗主动脉狭窄，旨在拓宽主动脉的天然瓣膜。该团队表示，在未来，医生有可能使用他们的新程序，首先打印出病人的心脏和主动脉，然后将各种瓣膜植入打印的模型中，以观察哪种设计对该特定病人的功能和适应性最好。研究实验室和医疗设备行业也可以使用这些心脏复制品，作为测试各种类型心脏病疗法的现实平台。"所有的心脏都是不同的，"麻省理工学院-哈佛大学健康科学与技术项目的研究生LucaRosalia说。"它们有大量的变化，特别是当病人生病的时候。我们系统的优势在于，我们不仅可以重现病人的心脏形态，还可以重现其在生理和疾病方面的功能。"在这项新的研究中，该团队利用3D打印技术来生产实际病人的心脏的定制复制品。他们使用了一种基于聚合物的墨水，一旦打印和固化，就可以挤压和拉伸，类似于真正跳动的心脏。作为他们的原始材料，研究人员使用了15名被诊断为主动脉瓣狭窄的患者的医疗扫描。研究小组将每个病人的图像转换成病人的左心室（心脏的主要泵房）和主动脉的三维计算机模型。他们将这个模型输入3D打印机，以生成一个柔软的、解剖学上准确的心室和血管外壳。该团队还制作了袖子来包裹打印出来的模型。他们对每个套筒的口袋进行了定制，当包裹在各自的模型上并与一个小型空气泵系统相连时，套筒可以分别进行调整，以真实地收缩和紧缩打印的模型。研究人员表明，对于每个心脏模型，他们可以准确地重现之前在每个病人身上测量的相同的心脏泵送压力和流量。更进一步，该团队旨在复制少数患者所接受的一些干预措施，以观察打印的心脏和血管是否以同样的方式作出反应。一些患者已经接受了旨在拓宽主动脉的瓣膜植入。罗切和她的同事在以每个病人为模型的打印主动脉中植入了类似的阀门。当他们激活打印的心脏进行泵送时，他们观察到植入的瓣膜产生了类似于实际患者手术植入后的流量改善。最后，该团队使用了一个激活的打印心脏来比较不同尺寸的植入物，看看哪一个会产生最佳的配合和流量--他们设想临床医生将来有可能为他们的病人做这些事情。最终，病人特定的复制品可以帮助开发和确定具有独特和挑战性的心脏几何结构的个人的理想治疗方法。为大范围的解剖结构进行设计，并在此范围内测试干预措施，可能会增加微创手术的目标人群。罗萨利娅和他的同事在今天发表在《科学机器人》上的一项研究中报告了他们的成果。麻省理工学院的共同作者包括CaglarOzturk、DebkalpaGoswami、JeanBonnemain、SophieWang和EllenRoche，还有麻省总医院的BenjaminBonner、哈佛大学的JamesWeaver，以及俄亥俄州克利夫兰诊所的ChristopherNguyen、RishiPuri和SamirKapadia。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346721.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346721.htm

新型泵送可充气尖端导管帮助实现微创心脏手术

新型泵送可充气尖端导管帮助实现微创心脏手术新型机器人导管具有可部署的稳定机制（管内黑色肋条）和灵活的充气操纵器尖端（蓝色）--透明硅胶管代表通往心脏的静脉。一个问题在于，如果导管足够窄，可以顺利通过静脉，但它往往太小，其尖端/工具会被跳动的心脏组织推回。这意味着，将导管伸入心脏，以及在导管进入器官后对其尖端进行遥控操作都非常困难。波士顿大学的托马索-兰扎尼教授及其同事开发的新型机器人导管就是为了解决这一问题。这种导管以兰扎尼以前设计的一种章鱼式装置为基础，带有一个灵活的、可充气的、类似手风琴喇叭的顶端。紧跟在顶端后面的是一个带肋的可膨胀环。当该装置穿过静脉时，尖端保持瘪的状态，而环则保持窄的状态，因此导管整体相对较窄。到达心脏开口时，环会膨胀，将导管支撑在静脉内壁上。然后对顶端充气，使其伸入心脏。由于充气后导管会变得更粗更结实，因此不会被跳动的心脏组织撞击。该原型已被用于在提取的成年猪心脏上成功实施了起搏器导联安置和三尖瓣修复两项手术。在第一项手术中，五名经验不足的操作员完成手术的时间与一名经验丰富的心脏外科医生使用标准导管完成手术的时间相当。兰扎尼说："当我们与在这一领域工作的医生讨论这些结果时，我们看到了高度的热情，并听到越来越多的人应用这项技术。我认为，总体而言，这一战略正引领我们朝着正确的方向前进。"您可以在下面的视频中看到导管在猪心脏中的操作。目前正在计划在活体动物身上进行更复杂的手术。有关这项研究的论文最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404281.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404281.htm

新的移动电子纹身能更好地监测心脏 可帮助预防心脏疾病

新的移动电子纹身能更好地监测心脏可帮助预防心脏疾病电子纹身是3D打印和电路打印技术的结合，代表了下一代可穿戴医疗设备。它们被贴在皮肤上，就像孩子的临时纹身一样，它们的集成传感器记录并传输数据，如心率和节律、血压或压力水平到智能手机或其他连接设备。由德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员领导的一个团队改进了他们之前的设计，在2019年揭晓，使他们的新电子纹身成为无线和可移动的。与早期型号一样，新版电子纹身持续监测心脏的电活动（心电图或ECG）和心脏跳动时发出的声音（地震心电图或SCG），从而显示出心脏的力学特性。当血液流经心脏瓣膜时产生心音，使其打开和关闭。异常的心音，如杂音，可能表明心脏瓣膜有问题。通常情况下，心音是由医生用听诊器测量的。电子纹身提供了一种监测心音的方法，不需要去看医生。研究人员说，其同步测量电气和机械信息的能力对诊断非常重要。该研究的通讯作者NanshuLu说："这两种测量，即电学和机械学可以为心脏的情况提供更全面和完整的图像。还有许多心脏特征可以以无创的方式从这两个同步测量的信号中提取出来"。透明的电子纹身是由一系列精心安排的小电路和传感器组成的，通过可拉伸的连接件连接，这意味着它可以像医疗敷料一样塑在佩戴者的胸部。电子纹身有200微米，大约是两根人类头发的宽度。它的重量只有2.5克，靠一便士大小（0.75英寸/19毫米）的电池运行，可持续40多小时。更重要的是，电池可以很容易地由佩戴者更换。收集到的数据会以无线方式实时传输到一个支持蓝牙的设备上。研究人员说，他们的移动无创监测设备有很多优点。首先，它不需要去医院或诊所，也不需要连接到传统上用于心脏监测的笨重、麻烦的有线设备。此外，在家里佩戴移动设备--而不是在临床环境中被短期监测--更有可能更早地发现问题，从而尽早进行干预。"大多数心脏疾病不是很明显，"Lu说。"损害是在后台进行的，而我们甚至不知道它。如果我们能在家里进行连续的移动监测，那么我们就能进行早期诊断和治疗，如果能做到这一点，80%的心脏病是可以预防的。"研究小组在五名健康病人的日常环境中测试了他们的电子纹身，确认它提供了准确的测量结果且错误率很低。下一步，研究人员将进一步测试该设备，以期将其使用范围扩大到不同类型的患者。该研究发表在《先进电子材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357585.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357585.htm

开创性的人工智能方法找到了对心脏功能和疾病进行分类的方法

开创性的人工智能方法找到了对心脏功能和疾病进行分类的方法该团队开发出了一种突破性的人工智能应用，可对心脏功能进行分类，并准确识别瓣膜性心脏病，突显了在整合医学科学和技术以改善患者预后方面取得的长足进步。相关研究成果最近发表在《柳叶刀数字健康》（TheLancetDigitalHealth）杂志上。瓣膜性心脏病是心力衰竭的原因之一，通常使用超声心动图进行诊断。然而，这项技术需要专业技能，因此合格的技术人员也相应短缺。同时，胸片检查也是发现疾病（主要是肺部疾病）最常用的检查方法之一。尽管心脏在胸片上也清晰可见，但迄今为止，人们对胸片检测心脏功能或疾病的能力知之甚少。左：胸片右：人工智能判断依据的可视化。图片来源：OMU，上田大寿许多医院都会进行胸部X光检查，而且只需要很少的时间，因此非常容易获得和复制。因此，大阪都立大学医学研究生院诊断和介入放射学系的上田大洲博士领导的研究小组认为，如果能通过胸部X光片确定心脏功能和疾病，那么这项检查就可以作为超声心动图的补充。上田博士的团队成功开发出一种利用人工智能的模型，可以从胸片上准确地对心脏功能和瓣膜性心脏病进行分类。由于在单一数据集上训练的人工智能可能会出现偏差导致准确率较低，因此该团队将目标放在了多机构数据上。因此，在2013年至2021年期间，研究小组从四家机构的16946名患者中收集了与22551张超声心动图相关的共22551张胸部X光片。将胸片作为输入数据，将超声心动图作为输出数据，对人工智能模型进行了训练，以学习连接这两个数据集的特征。人工智能模型能够精确地对六种选定的瓣膜性心脏病类型进行分类，其曲线下面积（AreaUndertheCurve，简称AUC）在0.83到0.92之间。(AUC是表示人工智能模型能力的评级指标，其数值范围为0至1，越接近1越好）。在检测左心室射血分数（监测心脏功能的一项重要指标）的40%临界值时，AUC为0.92。Ueda博士说："我们花了很长时间才取得这些结果，但我相信这是一项意义重大的研究。除了提高医生的诊断效率外，该系统还可用于没有专家的地区、夜间急诊以及难以接受超声心动图检查的患者。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379911.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379911.htm

真的变身“终结者” 施瓦辛格接受植入了心脏起搏器

真的变身“终结者”施瓦辛格接受植入了心脏起搏器“上周一，我做了个手术，变得更‘机器’了一点：我装了心脏起搏器。首先，我想让大家知道我现在很好！周一做了手术，周五我就已经跟朋友、以及同为健身人士的简·方达一起，参加大型环保活动了。没人能想得到，我的这个星期是以做手术揭开帷幕的。我想感谢我克利夫兰诊所的医疗团队全体人员，所有给予我无微不至的照料、让手术尽量无痛苦的医生和护士们。”施瓦辛格于1997年接受心脏直视手术，换掉了肺动脉瓣和主动脉瓣，此后在2018年和2020年，他又再次对两者进行置换。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425138.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425138.htm

芯片上模拟心脏病发作：科学家复制头号健康杀手的关键方面

芯片上模拟心脏病发作：科学家复制头号健康杀手的关键方面"我们的设备在一个相对简单和易于使用的系统中复制了心脏病发作的一些关键特征，"生物医学工程和干细胞生物学及再生医学副教授MeganMcCain说，他与博士后研究员MeganRexius-Hall开发了该设备。"这使我们能够更清楚地了解心脏病发作后心脏是如何变化的。从那里，我们和其他人可以开发和测试对限制心脏病发作后可能发生的心脏组织的进一步退化最有效的药物，"McCain补充说。他和Rexius-Hall在最近发表在《科学进展》杂志上的一篇文章中详细介绍了他们的发现，题目是"心肌梗塞边界区芯片显示了氧气梯度对心脏组织功能的独特调节。"美国的头号杀手冠心病是美国的头号杀手。根据美国心脏协会的数据，2018年有36.09万美国人患此疾病，严重的冠心病会导致心脏病发作，心脏病发作占美国死亡人数的12.6%。当冠状动脉中的脂肪、胆固醇和其他物质严重减少富含氧气的血液流向心脏的一部分时，就会发生心脏病，2005年至2014年期间，平均每年有80.5万美国人发生心脏病发作。即使病人从心脏病发作中幸存下来，随着时间的推移，他们也会变得越来越疲劳和容易生病；有些人甚至因心脏衰竭而死亡。这是因为心脏细胞不像其他肌肉细胞那样可以再生。相反，免疫细胞出现在受伤的部位，其中一些可能是有害的。此外，疤痕的形成削弱了心脏和它能泵出的血液量。然而，科学家们并不完全了解这一过程，特别是心脏健康和受伤部位的心脏细胞如何相互沟通，以及它们在心脏病发作后如何以及为何发生变化。麦凯恩和Rexius-Hall相信他们的芯片上的心脏病发作可以为这些奥秘带来一些启示："从根本上说，我们希望有一个模型，可以让人们更好地了解心脏病发作的伤害。"芯片上的心脏病发作芯片上的心脏病发作实际上是从头开始建立的。底部是一个22毫米乘22毫米的正方形微流体装置，由一种叫做PDMS的橡胶状聚合物制成，其对立面有两个通道，气体在其中流动。上面有一层非常薄的同样的橡胶材料，它对氧气是可渗透的，芯片的顶部绘制了一层微型蛋白质图案，"这样心脏细胞就会排列起来，形成与我们心脏相同的结构。最后，将啮齿动物的心脏细胞移植到蛋白质上生长。"为了模拟心脏病发作，含氧和不含氧的气体通过微流体装置的每个通道被释放出来，"将我们的心脏暴露在芯片上的氧气梯度中，类似于心脏病发作时的真实情况"，McCain说。由于微流控设备小而清晰，在显微镜下很容易看到，它还允许研究人员实时观察心脏病发作后有时发生的功能变化，包括心律失常或不规则的心跳，以及收缩功能障碍，或心脏收缩强度的下降。在未来，研究人员可以通过添加免疫细胞或成纤维细胞（心脏病发作后产生疤痕的细胞）使模型更加复杂。相比之下，研究人员无法通过动物模型实时观察心脏组织的变化。此外，传统的细胞培养模型将心脏细胞统一暴露在高、中或低水平的氧气中，但没有梯度。Rexius-Hall说，这意味着它们不能模拟心脏病发作后所谓的边界区受损心脏细胞的真实情况。"设想我们的设备在不久的将来对病人的生活产生积极的影响，特别是对心脏病发作来说，这是非常令人兴奋和有意义的，因为心脏病发作是非常普遍的"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334679.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334679.htm