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大师级DIY巨献:主动脉“安全套”

心脏病 DIY 大师级DIY巨献:主动脉“安全套”

Luna3.0 发表于  2011-02-06 06:26
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DIYer:Tal Golesworthy
制作难度:★★★★★
GEEK指数:★★★★★

一个严重的心脏疾病促使英国程序工程师Golesworthy发明了一个安全套管形状的装置,不仅挽救了自己,也造福了数以万计遭受相同境遇的患者。

2000年,Golesworthy很遗憾地被告知他的心脏主动脉已经被扩张到4.8cm,随时有破裂的危险——即让人闻风丧胆的“主动脉瘤破裂”。摆在他面前的有两个选择:要么接受手术植入一个机械瓣膜,不然就等待致命心脏病的突然爆发。
第一个选项其实并不比第二个轻松多少。人工机械瓣膜容易引起血液凝结形成血栓,必须使用一种叫Warfarin的血液稀释药物来抗凝血,其风险是可能引发严重的大出血。

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Warfarin需终生服用,定期监测凝血功能,可能会造成皮肤黏膜出血、消化道出血、脑出血等并发症。


“我可不能指望下半辈子靠这不靠谱的玩意儿活着” Golesworthy,“对这的惶恐比手术本身更让我犯怵!”
先打个岔,让我们先来了解一下老高的病情:

1   速读“马凡氏”综合症

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Golesworthy得的是马凡氏(Marfan)综合症,一种影响身体结缔组织的遗传性疾病,能对身体的许多相关组织包括脊椎,关节,眼睛等造成病变,当然它的“主打”破坏还是在升主动脉——使它扩张,最终断裂,悲剧就是这么发生的。 英国大约有12000人据说有相同的遭遇,一般情况下,假如他们的主动脉似乎扩张太快了,就被提供一种名为Bentall的手术,这是当时治疗马凡氏综合症的主流解决方案,继续打岔:


2   “开心”手术不轻松

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心内直视手术(Open-heart surgery)可没它的直译(“开心”手术)听上去那么欢乐,是用泛着白光的锃亮手术刀生生拉开你震颤的小心肝的过程。


Bentall手术耗时5小时,涉及心肺旁路,包括切除部分受损动脉,整个摘除主动脉替换以机械瓣膜等一系列复杂血腥的过程。

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传统的主动脉瓣膜更换手术一般是这种架势——所有手术缝合线牵扯着瓣膜各就各位,在这大排场中新瓣膜被小心翼翼地深入病人的主动脉。


3   艺高人胆大

要是别人也就听天由命了,但是拥有专业技术且浑身都是DIY细胞和“敢折腾”精神的Golesworthy就拒绝乖乖上手术台,他坚信能够找出更保险更靠谱的解决方案。

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磁共振成像

磁共振成像(MRI)和计算机辅助设计(CAD)让他灵光一闪——再跟快速成型技术(RP)联手,他设想能够制造出一种量身定制的支持部件,作用是能够像体内绷带一样把主动脉固定在它该待的位置,提供贴身保护~
广告:近期将有介绍3D快速成型技术的小文在DIY站发表,敬请期待~(不用谢剧透)
通过这个概念,他希望能够减少使用机械瓣膜造成血栓的风险(因为这样的套套不接触血液,不会形成血栓,可谓安全省心),自然也就不必使用危险的Warfarin了。
想法虽妙,但是时间紧迫,假如他想自救就不得不使萌生的想法尽快落地生根,至少敢在不期然的心脏病突发之前。于是在2001年,他拉拢了两位“外援”—— 心血管手术医师Tom Treasure教授和皇家Brompton医院的外科医生John Pepper教授。
比起上一位汤姆·宝藏教授,这位约翰·胡椒教授的名字听上去更欢乐……当然这不是重点,重点在于我们的工程师很明智地请了两位给力的场外援助,毕竟在医学领域工程师是门外汉,跨领域强强联手才是王道!

4   跨领域攻坚战

“整个过程在我看来顺理成章不过了:你先扫描心脏结构,再用CAD进程建模,最后用RP(在这靠"人品"没用,得用快速成型Rapid Prototyping)出一个实体模型,基于这个模型就能够进一步生产管套了。” Golesworthy解释说,“对吧?小菜一碟的事情,但是实际的工程实施过程却复杂得多。”

首先获取扫描原型的过程就不顺利:心脏的运动使得画面边缘模糊,位置也没法确定。与放射线技师并肩作战的工程师们提出了他们的要求——他们希望图像以一种他们能够解读的方式显示,比方说能建坐标能获取尺寸数据的。

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通过在心跳周期的每个固定点扫描心脏,DIY团队得以消除一些不准确的噪声信息,一旦获取稍精准的数据就经CAD程序处理,转换成真人主动脉大小的复制品数据。也测试了多种快速成型技术,最终敲定了激光烧结技术(SLS)。
“快速成型出来的这个模具不能被最终塞到人体内,但是我们好歹能够先制作出一个完美的3D热塑模型,接下来的挑战就是寻找一种方法来在模具上编织适合放入体内的移植物了。”
最后用标准的医用高分子——聚对苯二甲酸乙二醇酯的编织解决方案,能够在模具上直接形成一层致密的网状结构。该网不足5g,与主动脉完美契合,可以通过手术缝合到位。整个研发过程,从提案到成品,只花了不到两年——放眼全球的工业界,这样的效率也已经跻身一流之列。

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上图:用快速成型技术生产的主动脉3D热塑模型。编制结构植入体就是以它为轮廓制作的。

“在这个过程中我的主动脉一直在扩张,”Golesworthy说,“达摩克利斯的手术刀就悬在我胸口,催促我不得不快马加鞭地推进整个进程,好在事实确实如此。”

5   DIYer的胜利

2004年5月,Golesworthy接受手术,成为了他的发明的第一位实验者。从那以后,又有23名患者成功植入了这款主动脉管套(年龄最小的才16岁,全都量身定制了自己独一无二的主动脉保护套),另有7位患者也跃跃欲试。这项技术不久就将替代Bentall手术,还可以应付其他心脏状况。“我们用自己的行动改变了主动脉扩张患者的世界,而且新的方法更加经济实惠!”
这真是个值得所有富于DIY精神同好们撒花欢呼的消息。正如从这一事件反映出来的现象:一个数以百万计的医疗经费倾注进去的医学难题,有的时候只需要一个“外行”的工程师来在医生们的“盲区”中开拓出一条光明大道,顿时就豁然开朗。所以——是该到了让跨学科跨领域的技术交流发挥强势威力造福人类拯救宇宙的时候了!

6   DIYer真相照

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向具有超强心理素质和超乐观心态且富于喜感的DIY大叔致敬!

资料来源1

资料来源2

资料来源3

编译:Luna3.0

果壳DIY站QQ群:132647923

果壳DIY站微博: http://t.sina.com.cn/guokrdiy

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全部评论(41)
  • 1楼
    2011-02-06 09:17 橙子英雄

    沙发~ 强人 DIYER V5

    [1] 评论
  • 2楼
    2011-02-06 10:13 大雄

    太给力的DIY....

    [0] 评论
  • 3楼
    2011-02-06 10:37 大果庄

    这个厉害,怎么会没人想到...就跟吸管一样吧...

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  • 4楼
    2011-02-06 10:54 egalsun

    果然很喜感:)

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  • 5楼
    2011-02-06 11:58 chone

    绝对大师级啊

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  • 6楼
    2011-02-06 12:49 ET民工

    我的读后感是:关键时候,不但要找专家,更要靠自己。为了不被乱七八糟的专家忽悠,自己努力填充各种知识吧。

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  • 7楼
    2011-02-06 17:13 David Lee

    人逼急了真是什么都想得出来,干得出来!

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  • 8楼
    2011-02-06 19:10 Moemon

    这文章像是趣科技的...放在这里正常人也不会制作啊....

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  • 9楼
    2011-02-06 19:12 __子实__
    心内直视手术(Open-heart surgery)可没它的直译(“开心”手术)听上去那么欢乐,是用泛着白光的锃亮手术刀生生拉开你震颤的小心肝的过程。

    额...小心肝鸭梨小了不少

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  • 10楼
    2011-02-06 21:16 cigaring

    大叔的門牙真有喜感

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  • 11楼
    2011-02-06 22:14 白之牙 果壳DIY站翻译

    大师啊!

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  • 12楼
    2011-02-07 00:14 Boris蹦擦擦

    太靠谱了!!

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  • 13楼
    2011-02-07 12:09 元狩

    带套的心脏收缩压会显著升高吧~~

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  • 14楼
    2011-02-07 17:21 马三

    医盲,谁告诉我套套套上后如何缝合?

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  • 15楼
    2011-02-07 22:21 小鱼老了

    真赞,除了图片

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  • 16楼
    2011-02-07 22:30 小乐 手工达人

    大师~~~ 工程界的house~
    不过没带套的附近血管是不是会成为血压的重灾区?

    [0] 评论
  • 17楼
    2011-02-08 21:34 扭扭

    致敬致敬!厉害厉害!

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  • 18楼
    2011-02-09 13:44 Yerik

    治病救人!

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  • 19楼
    2011-02-09 21:26 snowhawkyrf 分子遗传硕士

    膜拜~致敬!

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  • 20楼
    2011-02-11 01:52 modo

    DIY大叔十分强大啊!!!!
    (话说图片有点血腥额~)

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  • 21楼
    2011-02-11 12:40 凉薯

    这实在太猛了!

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  • 22楼
    2011-02-11 22:53 HalaChelsea

    DIY牛人啊!!!

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  • 23楼
    2011-02-11 23:52 ancestor

    临死前的大爆发!

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  • 24楼
    2011-02-13 11:10 窗敲雨 药学硕士

    预告:我下面要写一个有关——》Warfarin 华法林的文章哦
    可以link一下这个文章:)

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  • 25楼
    2011-02-19 15:33 君莫问

    这个绝对值得膜拜!

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  • 26楼
    2011-03-13 21:33 予泓

    “是该到了让跨学科跨领域的技术交流发挥强势威力造福人类拯救宇宙的时候了!”很支持此观点~~

    [0] 评论
  • 27楼
    2011-03-29 18:06 黑夜assassin

    我还以为是神马呢

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  • 28楼
    2011-07-04 19:14 柑橘与柠檬啊

    V5!!!我学医的也佩服了~~~

    [0] 评论
  • 29楼
    2012-02-28 16:33 撸出个黎明

    看标题还以为应该放性情呢……

    [0] 评论
  • 30楼
    2012-11-13 22:18 房小萌的老婆婆

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