Мягкий робот спасает сердца: новое желудочковое вспомогательное устройство

Сотрудники Гарвардского университета в Массачусетсе и Бостонской детской больницы (США) разработали мягкий роботизированный рукав, который имитирует функции миокарда и искусственно поддерживает работу сердца на протяжении длительного времени.

Желудочковое вспомогательное устройство нового типа может спасти тысячи людей с сердечной недостаточностью, ожидающих трансплантацию сердца.

Ежегодно только в Соединенных Штатах выполняется более 2000 трансплантаций сердца при общем количестве больных сердечной недостаточностью порядка 5,7 миллиона человек.

Сердечная недостаточность обычно возникает в результате врожденных или приобретенных пороков, которые мешают сердцу эффективно перекачивать кровь по телу. Эти пороки не всегда можно устранить хирургическим путем – порой сердце оказывается сильно поврежденным и требует замены.

Ожидание подходящего донорского органа может быть очень длительным, поэтому для временной поддержки слабого сердца применяют желудочковые вспомогательные устройства (VAD).

Традиционные жесткие устройства состоят из трубок и роторов, через которые пропускается кровь. Из-за постоянного контакта с чужеродным материалом больные с VAD должны принимать антикоагулянты – препараты, не допускающие образования тромбов. Эти лекарства жизненно необходимы, но они же повышают риск геморрагического инсульта на 20%. Не считая других побочных эффектов.

Помимо VAD, кардиохирурги иногда применяют «сердечные рукава» (cardiac sleeves) – особые трубки, которые охватывают сердце, имитируя его мышечные сокращения. Эти устройства также далеко не идеальны, поэтому до последнего времени не получили распространения.

Эпоха мягких роботов в медицине
«Кардиология отвернулась от идеи использования мягких сердечных рукавов в пользу VAD из-за определенных технических ограничений. Но при нынешних достижениях мягкой робототехники нам удалось решить эти проблемы», - говорит доктор Фрэнк Пигула (Frank Pigula) из Детской больницы Нортона в Луисвилле, участвовавший в разработке мягкого роботизированного устройства вспомогательного кровообращения.

В конце прошлой недели журнал Science Translational Medicine опубликовал исследование, которое вновь открыло двери к сердечным компрессионным устройствам. Разработанный гарвардскими инженерами прототип может оборачиваться вокруг сердца таким образом, чтобы максимально имитировать естественные сокращения здоровых желудочков.

Большинство из нас представляет роботов как угловатые металлические коробки из «Трансформеров», но современные биомедицинские роботы являются полной противоположностью этому образу.

Изготовленные из эластомеров, различных волокон и филлеров, нынешние мягкие роботы способны очень деликатно взаимодействовать с нежными структурами человеческого тела.

Новое желудочковое вспомогательное устройство также основано на биосовместимых мягких материалах, может свободно размещаться вокруг сердца, снимает потребность в антикоагулянтах и минимизирует вероятность инфекционных осложнений. Внутри него работают пневматические актуаторы.

«Мягкие пневматические роботы-актуаторы, по сути, являются искусственными мышцами», - пояснил гарвардский исследователь Николай Васильев, соавтор уникального изобретения.

Мягкий робот спасает слабые сердца
Руководитель проекта Эллен Рош (Ellen Roche), ныне работающая на Ирландский национальный университет в Голуэе, считает главным преимуществом новинки независимо контролируемые части, которые сокращаются и расслабляются с требуемой силой.

Если одна камера больного сердца слабее, мягкого робота можно идеально настроить под потребности такого органа.

«Я очень оптимистично смотрю на перспективы мягких роботизированных устройств, которые в скором будущем позволят спасать тысячи людей. Их можно применять как для кратковременной реабилитации, так и для длительного поддержания жизни», - заявила доктор Рош.

Недавно ученые опубликовали результаты экспериментов на свиньях с индуцированной остановкой сердца, которым имплантировали мягкий робот-рукав. Новое устройство позволяло восстановить насосную функцию сердца до 97% от нормы без присущих VAD рисков.

Когда робот-рукав будет доработан, испытан и внедрен в клиническую практику, это может перевернуть судьбы людей с сердечной недостаточностью. Относительно безопасный робот существенно повысит качество их жизни и позволит дождаться спасительной трансплантации.

Сегодня в мире живет более 41 миллиона таких больных, и они ожидают хороших вестей.

medbe.ru