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医学工程师开发软机器人来帮助心脏跳动

作者:时间:2018-03-14来源:脑洞创意吧收藏

  柔软的机器人袖套与跳动的心脏同步扭曲和压缩,增强心脏衰竭减弱的心血管功能。与现有的辅助心脏功能的设备不同,哈佛的套管不直接接触血液。这减少了凝血的风险,并且消除了患者需要服用潜在危险的血液稀释剂的药物。该装置有一天可以桥接患者进行移植或帮助心脏康复和康复。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201803/376877.htm

  “这项研究表明,越来越多的领域可以应用于临床需求,并有可能减轻心脏病的负担,并改善患者的生活质量,”该论文的第一作者和前博士埃伦·罗切说。 D.哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)和Wyss生物启发工程学院的学生。罗氏目前是爱尔兰国立大学的博士后研究员。

  这项研究发表在Science Translational Medicine上,由SEAS,Wyss研究所和波士顿儿童医院合作完成。

  “这项工作代表了这个的一个令人兴奋的概念验证结果,证明它可以安全地与软组织相互作用并导致心脏功能的改善。我们设想了许多其他未来的应用,其中这些设备可以在体内和体外进行机械疗法,“该论文的高级作者Conor Walsh说,SEAS工程和应用科学副教授John L. Loeb以及核心教员Wyss研究所。

  全球有4100万人患有心力衰竭。今天,一些治疗选择是称为心室辅助装置(VAD)的机械泵,其将血液从心室泵入主动脉和心脏移植。虽然VAD持续改善,但患者仍有高血栓和中风的风险。

  为了创造一种不会与血液接触的全新设备,哈佛大学的研究人员从心脏中获得灵感。薄硅胶套使用放置在心脏周围的柔性气动致动器来模仿哺乳动物心脏的外部肌肉层。执行器扭转并压缩套筒,使其运动与跳动的心脏类似。

  该设备被连接到一个外部泵,该泵使用空气为软执行器供电。

  罗氏表示,这种袖子可以为每位患者定制。例如,如果患者的心脏左侧有更多弱点,则可以调整执行器以在那里提供更多帮助。随着患者病情的发展,执行器的压力也会随着时间增加或减少。

  使用吸引装置,缝合线和凝胶界面的组合将套管附着到心脏以帮助装置和心脏之间的摩擦。

  SEAS和Wyss工程师与波士顿儿童医院的外科医生合作开发该设备,并确定在动物模型上进行植入和测试的最佳方法。

  “由于技术限制,心脏领域已经摆脱了开发心脏压缩的想法,而不是抽血的VADs,但现在随着软机器人技术的进步,是时候扭转局面了,”心胸外科医生兼共同作者Frank Pigula说。该研究曾担任波士顿儿童医院儿科心脏外科临床主任,现在是路易斯维尔大学的教师和诺顿儿童医院儿科心脏外科主任。“大多数心衰患者仍然有一些功能,有一天机器人套可以帮助他们的心脏工作得足够好,以便恢复他们的生活质量。“

  在将套筒植入人体之前需要做更多的研究,但这项研究是迈向可以增强器官功能的可植入软机器人的重要第一步。

  哈佛技术开发办公室已提出专利申请并正在积极寻求商业化机会。

  “这项研究目前非常重要,因为越来越多的人幸存心脏病发作,最终导致心力衰竭,”罗氏说。“柔软的机器人设备非常适合与软组织相互作用,并提供帮助来增强功能,甚至有助于愈合和恢复。”



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