心臓手術訓練用の拍動する3Dプリント心臓モデルを開発(Researchers develop beating, 3D-printed heart model for surgical practice)

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2026-03-04 ワシントン州立大学(WSU)

米ワシントン州立大学(WSU)の研究チームは、外科手術の訓練に利用できる拍動する3Dプリント心臓モデルを開発した。従来の医療トレーニング用モデルは静的で、実際の心臓の動きや血流を再現することが難しかった。研究では柔軟な材料と3Dプリント技術を組み合わせ、心臓の構造だけでなく拍動運動や血流条件を再現できるリアルなモデルを作製した。このモデルは心臓弁の手術やカテーテル治療などの医療訓練に利用でき、医師が安全に技術を習得するための実践的な教育ツールとなる。さらに患者個別の医療画像データを基にカスタマイズしたモデル作製も可能であり、手術計画や医療教育の高度化にも貢献することが期待されている。

<関連情報>

左心房の解剖学的構造と統合センサーを備えた3Dプリントの動的心臓モデルで、端から端までの修復と逆流の軽減を実現 3D-Printed Dynamic Heart Model With Left-Side Anatomy and Integrated Sensor for Edge-to-Edge Repair and Regurgitation Reduction

Alejandro Guillen Obando, Hongyi Shen, Myles McGovern, Yusen Zhang, Vivien Lin, Darryl Fu, Ryan Baumwart, Kaiyan Qiu
Advanced Materials Technologies  Published: 26 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/admt.70885

心臓手術訓練用の拍動する3Dプリント心臓モデルを開発(Researchers develop beating, 3D-printed heart model for surgical practice)

ABSTRACT

Heart disease remains a major cause of morbidity and mortality in the United States, accounting for roughly 20% of all deaths. Minimally invasive procedures have been used to treat cardiovascular diseases; however, the heart’s anatomical complexity and dynamics require proper hands-on training on patient-specific presurgical models to reduce procedural errors. Existing dynamic heart models often rely on animal cardiac tissues to support pumping mechanics, introducing ethical and policy concerns. Fully synthetic heart models offer an alternative by using actuation devices to reproduce cardiac circulation and contraction, yet accurately replicating the full dynamics of the heart remains challenging. This research presents a 3D-printed dynamic heart model representing left-side anatomy (atrium, ventricle, and mitral valve) to support minimally invasive procedures. Soft material 3D-printing is employed to replicate key anatomical features. Sutures anchor the ventricle to the mitral valve, replicating chordae tendineae-like structures, adding physiological realism and structural complexity. McKibben actuators are embedded within the myocardial walls, mimicking ventricular contraction and realistic mitral valve motion. Customized flexible pressure sensors are designed and incorporated to monitor pressure changes inside the model. These novel features enable the model to function as a platform for hemodynamic studies and simulation of edge-to-edge repair to mitigate atrioventricular valve regurgitation.

医療・健康
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