Мягкий робот из силикона поможет сердцу сокращаться

22.01.2017 10:23

Разработан мягкий робот из силикона, который, плотно обволакивая сердце, позволяет поддерживать его нормальную работу при сердечной недостаточности. В отличие от доступных сегодня систем вспомогательного кровообращения, робот не соприкасается с кровью и, как результат, не требует приема антикоагулянтов. Первые испытания устройства провели на свиньях.

Группой ученых из Гарвардского Университета и Бостонской детской больницы разработан мягкий робот (также именуемый «рукав»), который, как ожидается, позволит предложить новые методы лечения для людей, страдающих сердечной недостаточностью. Рукав из силикона способен плотно обволакивать сердце и поддерживать его работу, помогая сокращаться. При этом, в отличие от компенсаторных механизмов, применяемых для поддержания деятельности сердца, робот не соприкасается с кровью. Это, в свою очередь, снижает риск образования тромбов и избавляет пациента от необходимости принимать потенциально опасные препараты для разжижения крови, передает ScienceDaily.

Источником вдохновения для создания подобного роботизированного устройства послужило само сердце. Имитировать движения внешних мышечных слоев сердца тонкому «рукаву» помогают мягкие пневмоприводы, размещенные вокруг сердца. Пневмоприводы скручивают и сжимают рукав в такт сокращениям сердца, улучшая кровообращение. В свою очередь, приводы приводятся в движение внешним насосом, подсоединенным к рукаву. К сердцу устройство крепится посредством наложения швов с применением отсасывателя и геля – для уменьшения трения между внутренней поверхностью рукава и сердца. По убеждению ученых, робот будет полезен, прежде всего, пациентам, ожидающим пересадки сердца, а также как средство кардиореабилитации.

Уже были проведены клинические испытания робота на свиньях с острой сердечной недостаточностью, в ходе которых «рукав» стимулировал сердечную деятельность подопытных. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

«Испытания показали, что развивающаяся область мягкой робототехники (Soft Robotics) может быть полезной для решения клинических задач, и мягкие роботы могут применяться для уменьшения бремени сердечно-сосудистых заболеваний и улучшения качества жизни пациентов», – считает Эллен Т. Роше (Ellen T. Roche), соавтор исследования, в прошлом аспирант Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences/SEAS) и Института биологической инженерии Висса Гарвардского университета (The Wyss Institute of Biologically Inspired Engineering at Harvard University).

«Проделанная работа позволила получить впечатляющие результаты, демонстрирующие, что мягкий робот способен безопасно взаимодействовать с мягкими тканями и способствовать улучшению сердечной функции. Мы полагаем, что существует много других областей применения для подобных устройств, с помощью которых в будущем можно будет проводить механотерапию как внутри, так и снаружи тела», – заявил Конор Уолш (Conor Walsh), соавтор исследования, доцент-стипендиат Джона Леба в Гарвардской школе инженерных и прикладных наук (the John L. Loeb Associate Professor of Engineering and Applied Sciences at SEAS), основной преподаватель в Институте Висса.

По официальным данным, сердечной недостаточностью страдает 41 млн человек по всему миру. При острых формах сердечной патологии применяют механические насосы, или аппараты вспомогательного кровообращения, которые позволяют разгрузить левый и(или) правый желудочек, помогая качать кровь. Однако несмотря на постоянное совершенствование данной технологии, пациенты с имплантированными насосами всё равно подвержены риску тромбообразования и кровоизлияния. Свести риск на нет и призван мягкий робот, принцип работы которого исключает прямое соприкосновение с кровью.

Кроме того, по словам Роше, рукав можно адаптировать под требования каждого пациента. К примеру, если у пациента более слабой является левая сторона сердца, приводы могут быть настроены таким образом, чтобы оказывать большее воздействие именно на эту область. Сила воздействия также может со временем уменьшаться или увеличиваться в зависимости от состояния больного.

Конструкторы Гарвардской школы инженерных и прикладных наук совместно с хирургами Бостонской детской больницы разработали оптимальные способы имплантации мягкого робота и его тестирования на подопытных животных. Однако прежде чем роботизированный рукав можно будет «примерять» людям, потребуется еще много испытаний. Тем не менее, текущее исследование стало важным первым шагом на пути к конечной цели.

Перевод: Короткова Татьяна

Наверх