Self-unfolding RV-PA 3D Printed Conduits

自展开 RV-PA 3D 打印导管

基本信息

  • 批准号:
    9245197
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.72万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-12-19 至 2018-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Right ventricle–to–pulmonary artery (RV-PA) conduits are frequently used as a surgical palliative treatment for a variety of congenital heart diseases in infants and children. Due to the growth of the infant or child, or complications like kinking or thrombosis of the device, these conduits require replacement which may involve several major open heart surgery before adulthood. We propose to utilize 3D printing to design and develop a novel RV-PA conduit that increases its size via tailored self-unfolding triggered by flow and time so that fewer complications as well as surgeries are required to maintain and develop normal pulmonary blood flow from infancy to adulthood. It is envisioned that 3D printing will also allow for improved precision in patient customization and on-demand design changes to enable better functionality. We anticipate that self- unfolding mechanisms and associated shape changes will result in operation of the conduits over longer periods of infant and child growth into adulthood. In the R21 phase, we will design, fabrication, surface modification, and in-vitro testing of self-unfolding RV- PA conduits. We will first conduct printing parameter studies for 3D printing of FDA-approved materials for fabrication of RV-PA conduits with variable dimensions. Simultaneously, we will utilize numerical simulations to determine design parameters that allow size changes and validate these using in-vitro tests for functionality and biocompatibility. In the R33 phase, we will upgrade our 3D printer and refine the RV-PA conduits to enable printing with better resolution and with fluoropolymer inks to eliminate the need for surface modification. Finally, we will validate in- vivo operation using comprehensive hemodynamic evaluations and post-mortem gross-histological evaluation in a sheep model. We will analyze extracellular matrix formation, characterize endothelial cell function and white blood cell activation, and quantify immunohistochemistry for inflammation analysis. We anticipate that these studies will enable a new class of RV-PA conduits as well as serve as a model for designing patient-specific shape changing biomedical implants for infants that are capable of growing at the same rate to reduce the number of follow up operations.
项目概要/摘要 右心室至肺动脉 (RV-PA) 导管经常用作手术姑息治疗 适用于婴幼儿及儿童的多种先天性心脏病。由于婴儿或儿童的成长,或 装置扭结或血栓形成等并发症,这些导管需要更换,这可能涉及 成年前进行过几次重大的心脏直视手术。我们建议利用3D打印来设计和开发 一种新颖的 RV-PA 导管,通过流量和时间触发的定制自展开来增加其尺寸,因此 维持和发展正常肺功能所需的并发症和手术较少 血液从婴儿期到成年期的流动。预计 3D 打印还将提高制造精度 患者定制和按需设计更改以实现更好的功能。我们预计自 展开机制和相关的形状变化将导致导管的运行时间更长 婴儿和儿童成长到成年的过程。 在R21阶段,我们将设计、制造、表面改性和体外测试自展开RV- PA 导管。我们将首先对 FDA 批准的材料进行 3D 打印的打印参数研究 制造各种尺寸的 RV-PA 导管。同时,我们将利用数值模拟 确定允许尺寸变化的设计参数,并使用体外功能测试来验证这些参数 生物相容性。 在R33阶段,我们将升级我们的3D打印机并改进RV-PA导管,以实现更好的打印 分辨率并使用含氟聚合物墨水,无需表面改性。最后,我们将验证- 使用综合血流动力学评估和死后大体组织学评估进行体内操作 在绵羊模型中。我们将分析细胞外基质的形成、表征内皮细胞功能和白细胞 血细胞活化,并量化免疫组织化学以进行炎症分析。 我们预计这些研究将实现新型 RV-PA 导管,并作为模型 为能够在婴儿体内生长的婴儿设计特定于患者的形状改变生物医学植入物 同样的速度减少后续操作的次数。

项目成果

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    $ 23.72万
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