醫(yī)學(xué)工程師開發(fā)軟機(jī)器人來幫助心臟跳動

　　柔軟的機(jī)器人袖套與跳動的心臟同步扭曲和壓縮，增強(qiáng)心臟衰竭減弱的心血管功能。與現(xiàn)有的輔助心臟功能的設(shè)備不同，哈佛的軟機(jī)器人套管不直接接觸血液。這減少了凝血的風(fēng)險，并且消除了患者需要服用潛在危險的血液稀釋劑的藥物。該裝置有一天可以橋接患者進(jìn)行移植或幫助心臟康復(fù)和康復(fù)。

　　“這項研究表明，越來越多的軟機(jī)器人領(lǐng)域可以應(yīng)用于臨床需求，并有可能減輕心臟病的負(fù)擔(dān)，并改善患者的生活質(zhì)量，”該論文的第一作者和前博士埃倫·羅切說。 D.哈佛大學(xué)John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)和Wyss生物啟發(fā)工程學(xué)院的學(xué)生。羅氏目前是愛爾蘭國立大學(xué)的博士后研究員。

　　這項研究發(fā)表在Science Translational Medicine上，由SEAS，Wyss研究所和波士頓兒童醫(yī)院合作完成。

　　“這項工作代表了這個軟機(jī)器人的一個令人興奮的概念驗證結(jié)果，證明它可以安全地與軟組織相互作用并導(dǎo)致心臟功能的改善。我們設(shè)想了許多其他未來的應(yīng)用，其中這些設(shè)備可以在體內(nèi)和體外進(jìn)行機(jī)械療法，“該論文的高級作者Conor Walsh說，SEAS工程和應(yīng)用科學(xué)副教授John L. Loeb以及核心教員Wyss研究所。

　　全球有4100萬人患有心力衰竭。今天，一些治療選擇是稱為心室輔助裝置(VAD)的機(jī)械泵，其將血液從心室泵入主動脈和心臟移植。雖然VAD持續(xù)改善，但患者仍有高血栓和中風(fēng)的風(fēng)險。

　　為了創(chuàng)造一種不會與血液接觸的全新設(shè)備，哈佛大學(xué)的研究人員從心臟中獲得靈感。薄硅膠套使用放置在心臟周圍的柔性氣動致動器來模仿哺乳動物心臟的外部肌肉層。執(zhí)行器扭轉(zhuǎn)并壓縮套筒，使其運動與跳動的心臟類似。

　　該設(shè)備被連接到一個外部泵，該泵使用空氣為軟執(zhí)行器供電。

　　羅氏表示，這種袖子可以為每位患者定制。例如，如果患者的心臟左側(cè)有更多弱點，則可以調(diào)整執(zhí)行器以在那里提供更多幫助。隨著患者病情的發(fā)展，執(zhí)行器的壓力也會隨著時間增加或減少。

　　使用吸引裝置，縫合線和凝膠界面的組合將套管附著到心臟以幫助裝置和心臟之間的摩擦。

　　SEAS和Wyss工程師與波士頓兒童醫(yī)院的外科醫(yī)生合作開發(fā)該設(shè)備，并確定在動物模型上進(jìn)行植入和測試的最佳方法。

　　“由于技術(shù)限制，心臟領(lǐng)域已經(jīng)擺脫了開發(fā)心臟壓縮的想法，而不是抽血的VADs，但現(xiàn)在隨著軟機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，是時候扭轉(zhuǎn)局面了，”心胸外科醫(yī)生兼共同作者Frank Pigula說。該研究曾擔(dān)任波士頓兒童醫(yī)院兒科心臟外科臨床主任，現(xiàn)在是路易斯維爾大學(xué)的教師和諾頓兒童醫(yī)院兒科心臟外科主任。“大多數(shù)心衰患者仍然有一些功能，有一天機(jī)器人套可以幫助他們的心臟工作得足夠好，以便恢復(fù)他們的生活質(zhì)量。“

　　在將套筒植入人體之前需要做更多的研究，但這項研究是邁向可以增強(qiáng)器官功能的可植入軟機(jī)器人的重要第一步。

　　哈佛技術(shù)開發(fā)辦公室已提出專利申請并正在積極尋求商業(yè)化機(jī)會。

　　“這項研究目前非常重要，因為越來越多的人幸存心臟病發(fā)作，最終導(dǎo)致心力衰竭，”羅氏說。“柔軟的機(jī)器人設(shè)備非常適合與軟組織相互作用，并提供幫助來增強(qiáng)功能，甚至有助于愈合和恢復(fù)。”