哈佛大学研发新型软体机器人 或让衰竭的心脏恢复跳动

中研股份2017年2月5日讯  心脏好像一个「机械泵」,周而复始的泵出血液来满足身体的需要,而心力衰竭(简称「心衰」)就好比心脏「泵」功能出现了故障(医学上称为心脏收缩或舒张功能障碍,对应的就是充血性心力衰竭和舒张性心力衰竭),从而导致心脏这个泵不能把静脉里的血抽回到心脏里,同时也不能把心脏里的血「泵」出去,从而引起的一些不适感。轻者仅自觉乏力、腹胀、活动后气短,重者则下肢浮肿、肝脾肿大、甚至出现呼吸困难、不能平卧。

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哈佛大学研发新型软体机器人 或让衰竭的心脏恢复跳动

哈佛大学工程与应用科学学院Conor J. Walsh副教授研究团队与波士顿儿童医院心外科医生Frank A. Pigula团队,首次将软体机器人技术用到了可植入医疗设备中。他们给心脏发明了一个套子,这个套子可以让处于衰竭的心脏恢复正常的工作能力。Walsh和Pigula团队团队的这一重要成果以封面的形式刊登在著名医学期刊《科学转化医学》上。

Pigula在给很多心力衰竭(心衰)的患者做治疗时总会感到很无奈,因为传统治疗心衰的设备叫做心室辅助装置(ventricular assist devices,VADs)。这个设备对于心脏而言是有创的,在治疗的过程中,VADs会抽出心脏中的血液,然后将血液泵入主动脉或肺动脉。这种做法虽然可以在一定的程度上缓解心力衰竭,但是由于血液会与设备接触,血液凝结的风险极大,很容易导致患者中风。为了避免凝血,患者在余生中都要服用抗凝血的药物,而且需要监控药物的浓度变化。这个患者带来了更大的痛苦。

三年来,他们客服了重重困难,从心脏的外形上找到灵感,最终设计了这个由空气驱动的软体机器人。而且这个套子子还可以根据患者的心脏形状和疾病状况定制。将这个软体机器人套套在心脏上,由外界空气泵为其提供收缩的动力。这样的软体机器人套不至于给患者带来二次伤害。

同时,为了尽可能减小软体机器人套在收缩的过程中对心脏的损害,Roche团队给心脏和套子之间加了一层水凝胶。这样一来就很好的解决了心外科医生Pigula提出的难题。

接下来,Pigula和Walsh在猪体内做了临床前的动物试验。他们找了6头猪,用药物处理,使它们患上心力衰竭,心脏的功能直接衰竭到基础水平的47%,当研究人员给猪的心脏套上之后,奇迹发生了,心脏的功能恢复到药物处理前的97%,几乎是完全恢复了心脏的功能。

据统计,目前全世界有超过4100万人受心衰的困扰,仅美国就有500万患者,每年医疗费用高达320亿美元。实际上,大多数心衰患者的心脏还是有一定功能的,我相信总有一天,这个软体机器人可以帮助患者心脏恢复功能,且切实提高他们的生活质量。心外科医生的Pigula说。

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