哈佛大学开发新型软体机器人,让衰竭的心脏恢复跳动

哈佛大学和波士顿儿童医院的研究人员开发出一款置于心脏内并帮助心脏跳动的定制软体机器人,为心脏衰竭的患者带来一种新的治疗选择。


该款软体机器人套能随着心脏跳动一起曲动压缩,增强心脏衰竭导致的衰弱的心血管功能。与目前其他的心脏辅助设备不同的是,哈佛的软体机器人不会直接接触到血液。这就降低了凝血的风险,病人也无需再服用带有潜在危险的血液稀释剂。该装置有一天或许可以帮助心脏康复。

“这项研究表明,软机器人领域中有越来越多的应用可以应用到临床需要,并具有降低心脏疾病的负担的潜力,提高患者的生活质量,”该研究的第一作者,哈佛大学保尔森工程与应用科学学院(SEAS)及哈佛大学生物启发工程 Wyss研究所前博士生Ellen T.Roche说到。Roche目前是爱尔兰国立高威大学(National University of Ireland Galway)博士后研究员。


“该研究很好地证明了软体机器人可以安全地与软组织相互作用,有助于改善心脏功能。我们设想了很多未来的应用,比如这种设备可以在人体内外实现机械治疗,”论文的资深作者、SEAS的工程与应用科学John L.Loeb副教授、Wyss研究所核心教员Conor Walsh说到。

心脏衰竭影响着全球4100万名患者。目前的治疗手段是利用一种叫心室辅助装置(VAD)机械泵将血液从心室泵入主动脉以及移植的心脏中。虽然VAD这种装置在不断改善中,但患者依然还要承担很高的血液凝块和中风风险。

为了造出一种不与血液接触的全新设备,哈佛大学的研究者从心脏本身中找到了灵感。他们研发的这种薄硅套将软气动执行器放置在心脏周围,去模仿哺乳动物心脏的外层肌肉层。该装置连着一个外部泵,通过它来使用空气驱动软致动器。

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心脏辅助机器人在猪急性心力衰竭模型中的体内演示


该设备可以每个病人做定制款,Roche说。如果病人的心脏左侧更加虚弱,气动执行器可以给这一侧更多的动力。执行器的压力也可以根据病情的发展增大或减小。该套设备使用抽吸装置缝合线与凝胶界面连接到心脏,以此来帮助减少设备和心脏之间的摩擦。



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