Учёные разработали напечатанную на 3D-принтере модель бьющегося сердца для обучения кардиохирургов

Исследователи представили инновационную трёхмерную модель человеческого сердца, созданную при помощи технологии 3D-печати. Устройство способно воспроизводить сложные движения левых отделов органа и имитировать его естественные сокращения. По мнению специалистов, такая разработка может существенно улучшить подготовку хирургов и повысить безопасность кардиохирургических операций.


Проблема сердечно-сосудистых заболеваний остаётся одной из наиболее серьёзных для мировой медицины. Несмотря на развитие малоинвазивных методов лечения, операции на сердце требуют высокой точности и большого опыта. Это связано со сложным строением органа и его непрерывным движением, что затрудняет обучение врачей и увеличивает риск ошибок во время вмешательств.

Новая модель призвана решить эту проблему. В отличие от предыдущих динамических тренажёров, которые часто создавались с использованием тканей животных или не могли достоверно воспроизводить механику сердечных сокращений, разработка основана на технологиях мягкой 3D-печати. Такой подход позволяет создать синтетическую, но при этом анатомически точную систему, максимально приближенную к настоящему сердцу.

Конструкция модели включает основные элементы левых отделов органа: предсердие, желудочек и митральный клапан. Для повышения реалистичности исследователи напечатали внутри структуры, имитирующие сухожильные хорды — тонкие волокна, которые поддерживают работу клапанного аппарата и обеспечивают правильное движение створок.

Одной из ключевых технологических особенностей стали мягкие роботизированные приводы Маккибена, встроенные в стенки искусственных мышц. Эти элементы способны сокращаться и расслабляться, копируя работу сердечной мышцы. Благодаря этому модель воспроизводит движения желудочка и функционирование митрального клапана, максимально приближенные к физиологическим.

Для контроля процессов внутри модели инженеры оснастили её гибкими датчиками давления. Они позволяют отслеживать изменения давления и моделировать движение крови, что делает тренажёр ещё более полезным для практического обучения. Система обратной связи помогает исследователям и врачам наблюдать за тем, как изменяются потоки жидкости при различных манипуляциях.

Авторы проекта отмечают, что сочетание мягкой робототехники и технологий 3D-печати позволило создать эффективную альтернативу экспериментам на животных. Такая модель обеспечивает высокий уровень реалистичности и одновременно избавляет исследовательскую практику от этических вопросов, связанных с использованием живых тканей.

Тренажёр предназначен прежде всего для отработки хирургической методики «край-в-край», применяемой при коррекции недостаточности атриовентрикулярных клапанов. Этот вид вмешательства требует высокой точности и детального понимания механики работы клапанного аппарата.

Использование модели, способной имитировать как сокращения сердца, так и движение крови, даёт врачам возможность многократно отрабатывать сложные манипуляции ещё до проведения операции на пациенте. По мнению разработчиков, подобные технологии приближают медицину к более персонализированному и безопасному подходу в лечении, повышая вероятность успешного исхода хирургических вмешательств.

Читайте также: