Les modèles 3D-printed artificiels Neufs imitent le regard et la sensation des organes réels

Une équipe de recherche aboutie par l'Université du Minnesota a les modèles réalistes estampés par 3D d'organe artificiel qui imitent la structure anatomique exacte, les propriétés mécaniques, et le regard et la sensation des organes réels. Ces modèles patient-particuliers d'organe, qui comprennent les senseurs mous intégrés, peuvent être employés pour que des cabinets de consultation de pratique améliorent des résultats chirurgicaux dans les milliers de patients mondiaux.

La recherche a été publiée aujourd'hui en Technologies des Matériaux Avancées par tourillon. Les chercheurs soumettent un brevet sur cette technologie.

« Nous développons les modèles de la deuxième génération d'organe pour la pratique préopératoire. Les modèles d'organe que nous sommes l'impression 3D sont presque une reproduction parfaite en termes de regard et sensation de l'organe d'une personne, utilisant nos imprimantes 3D sur commande, » a dit le chercheur Michael McAlpine, un professeur agrégé de plomb de l'industrie mécanique à l'Université de l'Université de Minnesota du Scientifique et Technique et d'un bénéficiaire 2017 de la Première Récompense de Carrière Présidentielle pour les Scientifiques et les Ingénieurs (PECASE).

« Nous pensons que ces modèles d'organe pourraient être « des jeu-commutateurs » pour le régime et la pratique en matière de aide de chirurgiens mieux pour la chirurgie. Nous espérons que ceci sauvera des durées de vie en réduisant des erreurs médicales pendant la chirurgie, » McAlpine a ajouté.

McAlpine a dit que son équipe a été initialement contactée par M. Robert Sweet, un urologue à l'Université de Washington qui a précédemment fonctionné à l'Université du Minnesota. Le Bonbon recherchait des modèles estampés par 3D plus précis de la prostate pour pratiquer des cabinets de consultation.

Actuel, la plupart des modèles d'organe estampés par 3D sont effectués utilisant les plastiques ou les caoutchoucs durs. Ceci limite leur demande de prévision précise et de réplication du comportement matériel de l'organe pendant la chirurgie. Il y a des différences important de la manière que ces organes examinent et se sentent comparés à leurs homologues biologiques. Il peut être trop difficiles de couper ou de les suturer. Elles manquent également d'une capacité de fournir le contrôle par retour de l'information quantitatif.

Dans cette étude, l'équipe de recherche a prélevé des IRMs et des prélèvements de tissu de trois prostates des patients. Les Chercheurs ont testé le tissu et ont développé les encres silicone-basées personnalisées qui peuvent « être ajustées » pour apparier avec précision les propriétés mécaniques du tissu de la prostate de chaque patient. Ces seules encres ont été utilisées dans une imprimante 3D sur commande par des chercheurs à l'Université du Minnesota. Les chercheurs ont alors fixé le doux, senseurs estampés par 3D aux modèles d'organe et ont observé la réaction des prostates modèles pendant les essais de compressibilité et l'application des outils chirurgicaux variés.

« Les senseurs pourraient donner les chirurgiens le contrôle par retour de l'information qu'en temps réel sur combien de force ils peuvent utiliser pendant la chirurgie sans endommager le tissu, » a indiqué Kaiyan Qiu, une Université de chercheur post-doctoral d'industrie mécanique de Minnesota et d'auteur important du papier. « Ceci pourrait changer comment les chirurgiens pensent au médicament personnalisé et à la pratique préopératoire. »

À l'avenir, les chercheurs espèrent utiliser cette méthode neuve aux modèles réalistes de l'impression 3D des organes plus compliqués, utilisant les encres multiples. Par exemple, si l'organe a une tumeur ou un défaut de forme, les chirurgiens pourraient voir que dans un modèle patient-particulier et testent des stratégies variées pour retirer des tumeurs ou rectifier des complications. Ils espèrent également explorer un jour des applications au delà de la pratique chirurgicale.

« Si nous pourrions reproduire le fonctionnement de ces tissus et organes, nous pourrions un jour même pouvoir produire « les organes bioniques » pour des greffes, » McAlpine a dit. « J'appelle ceci « projet de X Humain le ». Cela ressemble un peu à de la science-fiction, mais si ces organes synthétiques ressemblent, ressentent, et agissent au tissu ou aux organes réels, de nous ne voient pas pourquoi nous ne pourrions pas 3D les estamper sur demande pour remonter les organes réels. »

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