想象未来，医疗机构可以拍摄患者的CT扫描，快速3D打印血管模型，测试血液反应，甚至利用人工智能提前数年预测中风风险。这正是悉尼大学一组研究人员提出的未来，他们最近设计了一项用于3D打印血管的新技术。该方法发表在《高级材料》期刊上，能够制造出能近似真实解剖结构以及血流复杂流体动力学的血管。其目标是提供一个工具，用于研究中风成因，并可能支持针对患者的治疗方法的开发和测试。

这并非研究人员首次使用3D打印血管，但该项目的独特之处在于手术速度。研究人员利用中风患者的CT扫描制作了微型模型，将原始颈动脉三维模型缩小到200至300微米，而全尺寸颈动脉则为5至7毫米。然后，他们将这些模型打印在玻片上，制作出健康和病变血管区域的准确复制品。这包括中风患者常见的特征，如受损血管壁上的凹陷和凹陷。由于模型极为微型，这些容器可在两小时内完成印刷，而非十小时。

“在心脏病发作和中风诊断中，速度和准确性至关重要。” 来自工程学院生物医学工程学院的博士候选人赵查尔表示。“临床医生通常在症状出现后有大约12小时的决策时间窗口。”

悉尼的研究人员利用数字光处理（DLP）3D打印技术在玻璃基板上制造了这些血管，他们称之为“患者专用颈动脉芯片装置”。通过使用经过处理的玻璃玻片作为打印基材并采用定制机械夹紧，成功率约为100%。

血管模型揭示的中风情况

血管经过3D打印后，看起来像玻璃上的精细雕刻。但在这些精细结构中，研究人员可以看到精准的血流模拟，产生类似的流体动力学和自然血流运动。团队表示，重现并能够可视化这些流体动力学是该领域最大的挑战之一，因此实现这一目标意义重大。

研究人员能够实时观察到血栓形成和血小板的行为，血小板是导致中风的血液凝固中的关键组成部分。该技术揭示了血流摩擦血管内膜产生的摩擦力极大地影响血小板运动，而血小板调节凝血。这种情况发生在高血压和动脉粥样硬化（动脉疾病）中。研究人员发现，在血管承受高压力区域，血小板的运动量是7到10倍。

利用这对患者血管的“物理孪生”，研究人员未来致力于打造个性化血管医学。“我们的下一个前沿是将人工智能与生物制造平台整合，打造真正的'数字孪生'，能够在中风事件发生前预测，从被动治疗转向主动预防。”MBL博士后数字科学家兼运营经理赵海伦补充道。归根结底，这种生物制造方法是患者特定器官芯片技术的重大进展。想了解更多关于这项研究的信息，请点击这里阅读。

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封面照片来源：悉尼大学