近日，杜克大學(xué)的研究人員們通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)創(chuàng)建了一個(gè)極具現(xiàn)實(shí)感的人體血管網(wǎng)，可模擬整個(gè)人體的血液流動(dòng)。為了檢驗(yàn)其精確性，他們3D打印了其中的主動(dòng)脈。
利用3D打印動(dòng)脈，研究人員將虛擬動(dòng)脈中的血液流動(dòng)與3D打印復(fù)制品中的真實(shí)流動(dòng)進(jìn)行了比較。結(jié)果證明，他們?cè)趯?shí)體復(fù)制品中看到的流動(dòng)模式與模擬軟件匹配得很好。
據(jù)悉，實(shí)驗(yàn)中用到的血液流動(dòng)方式分為兩種：脈動(dòng)方式，以及模擬人體內(nèi)由心臟推動(dòng)血液循環(huán)的方式。兩種方式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都沒(méi)讓人失望。這個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)被命名為“Harvey”——主要是為了紀(jì)念17世紀(jì)最先發(fā)現(xiàn)人體血液循環(huán)的醫(yī)生William Harvey。實(shí)際上Harvey計(jì)算機(jī)代碼的核心是一個(gè)3D框架，它是在對(duì)一位病人進(jìn)行全身CT和MRI掃描的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的。
研究人員借助系統(tǒng)模擬每一個(gè)大于1毫米的動(dòng)脈里的血液流動(dòng)，其分辨率可以達(dá)到9微米（0.009毫米），這是一個(gè)大的進(jìn)步。
在治療心血管疾病過(guò)程中，往往會(huì)使用到支架等植入物，該項(xiàng)目的目標(biāo)之一就是測(cè)試這些干預(yù)措施會(huì)對(duì)整個(gè)血液系統(tǒng)產(chǎn)生哪些影響。為了進(jìn)行物理比較，研究人員利用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了主動(dòng)脈的一個(gè)塑料版本，流體可以在其中活動(dòng)，為了便于跟蹤它的流動(dòng)，研究小組還在里面加入了發(fā)光顆粒。
最終的結(jié)果如下圖所示，Harvey的模擬與物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果非常一致：
據(jù)了解，研究人員接下來(lái)希望用毛細(xì)血管把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，進(jìn)一步從流體建模發(fā)展到預(yù)測(cè)所有單個(gè)血細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，3D打印也將繼續(xù)發(fā)揮其不可替代的作用。如果這項(xiàng)目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)的話，意味著模擬單個(gè)癌細(xì)胞血液擴(kuò)散也將成為現(xiàn)實(shí)。
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