德克萨斯大学奥斯汀分校心血管生物力学研究的快速成型微型夹具

计算机模拟是开发新型医疗设备和治疗方法的有力工具。在德克萨斯大学奥斯汀分校的心血管模拟中心 (CCS)，Michael Sacks 博士的团队致力于提供先进的心血管模拟，以便医生和生物医学工程师开发更有效的心血管疾病治疗方法。具体研究旨在模拟心血管系统的生物力学功能，从连续细胞和微纤维组织到整个器官水平。

为了使这些生物力学计算机模型准确发挥作用，研究人员必须首先了解他们所建模材料的机械特性。自 20 世纪 60 年代以来，研究人员一直使用双轴测试设备对组织进行循环拉伸测试，通常针对约 10 x 10 厘米见方或更大的样本。

然而，CCS 研究人员 John Lesicko 需要设计一种微型双轴测试设备。John 解释说，动物试验最终将在动脉较小的老鼠身上进行，因此需要双轴测试，以处理小至 3 毫米 x 3 毫米见方的样本。

新的双轴测试装置突破了设计极限。使用直径为 200 微米的不锈钢棒来拉伸材料，并且需要独立驱动各个附着点，而钢棒之间不能互相接触。

很明显，组织附着元件需要一个支架或固定装置才能使整个机制正常工作。但所需的尺寸非常小。“Potomac 是我联系的第一家能够处理我所需的小空间规模的3D 打印公司”，John 解释道。“而且他们能够以合理的价格交付。其他机械技术的价格高得离谱。”

与大多数新设计一样，需要对原型进行多次修改以优化配置，因此项目对价格敏感。在数字制造中，例如 3D 打印或激光微加工，所有设计更改都发生在计算机辅助设计阶段。

然后，John 可以以低廉、快速且简单的方式修改原型设计并尝试不同的想法。他说：“我们现在已经经历了几次迭代，才找到完美的设计，这是无价的！”例如，在第一次迭代中，设计没有为杆提供足够的支撑，因此它们会弯曲，而不是保持刚性。“在一周之内，”John 说，“我们就有了具有必要支撑的设计。”

借助动物体外建模，CCS 的研究人员将能够测试心血管系统的机械行为，然后生成特定人群的数据，为生物技术界提供准确的研究模型。CCS 的最终目标是患者特定建模，有趣的是，这与 3D 打印独特的大规模定制功能相结合，可直接制造个性化医疗设备。与此同时，Potomac 的 3D 打印功能正在帮助 CCS 制作新的微型测试设备原型，以便为任何患有心血管疾病的人带来未来改善治疗的可能性。