哈佛大學(xué)研究小組聯(lián)合波士頓兒童醫(yī)院以及其他參與機(jī)構(gòu)發(fā)布了可植入軟體機(jī)器人的相關(guān)細(xì)節(jié)，據(jù)說(shuō)這款機(jī)器人可以為衰竭的心臟在無(wú)需接觸血液的情況下泵血。
本周出版的 Science Translational Medicine 公布了這項(xiàng)研究，其中也包括在活體豬身上所做的一些概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
傳統(tǒng)而言，我們會(huì)將心室輔助裝置（VAD）作為衰竭心臟的血液分流支路。 該裝置會(huì)將血液從心臟中直接引出，然后將之泵回分布在身體周圍的主動(dòng)脈或肺動(dòng)脈。 由于 VAD 內(nèi)的血液會(huì)與管、泵等一些人體器官表面接觸從而增加凝血風(fēng)險(xiǎn)，那些基于 VAD 治療的患者往往必須服用血液稀釋劑與一些需要仔細(xì)查看的藥物——余生都是如此。
所以 2012 年初，當(dāng)哈佛大學(xué)研究生 Ellen Roche 與她的哈佛生物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室顧問(wèn) Conor Walsh一起，和心臟外科醫(yī)生 Frank Pigula 相遇之時(shí)，Pigula 就在波士頓兒童醫(yī)院內(nèi)向他們講述了自己關(guān)于研究輔助心衰患者治療而無(wú)需接觸血液裝置的想法。
“頭腦風(fēng)暴之后我們認(rèn)為這也許是軟體機(jī)器人的一個(gè)很好的應(yīng)用，”現(xiàn)任愛(ài)爾蘭國(guó)立大學(xué)戈?duì)栱f博士后研究員的 Roche 說(shuō)到。一般來(lái)講軟體機(jī)器人由柔性材料制成，重量輕、適用度高，而且還能實(shí)現(xiàn)如扭曲、向心臟中注入壓力等各種復(fù)雜動(dòng)作。
三年來(lái)，研究人員為解決心臟排異的問(wèn)題進(jìn)行了機(jī)器人的多次迭代。這個(gè)的圓柱形裝置由小于 1 毫米厚的硅制成，與形成制動(dòng)器的筒外圓環(huán)和自下而上的螺旋分層。這些機(jī)械環(huán)就是在填充加壓空氣時(shí)起膨脹和收縮作用的管，這就使得機(jī)器人與眾不同——它能夠根據(jù)需要執(zhí)行各種動(dòng)作，一次性完成心臟一側(cè)收縮也沒(méi)問(wèn)題。
Roche 說(shuō)：“即使病患狀況發(fā)生了變化，你也可以通過(guò)這些套管調(diào)整治療程度深淺。”
在合成心臟和死豬體上進(jìn)行測(cè)試之后，該團(tuán)隊(duì)利用減緩心臟跳動(dòng)的藥物在心力衰竭的活豬體內(nèi)進(jìn)行了概念驗(yàn)證性研究，設(shè)備與心臟接觸時(shí)成功將血流量恢復(fù)到基準(zhǔn)水平。然而，雖說(shuō)這樣的模型實(shí)驗(yàn)證明了方案的可行性，但將機(jī)器人植入人體進(jìn)行試驗(yàn)尚需時(shí)日研究。
此外，該團(tuán)隊(duì)在如何減少心臟表面炎癥方面也開(kāi)展了相關(guān)研究。他們測(cè)試了哈佛 David Mooney 實(shí)驗(yàn)室（也是 Roche 的博士期間的合作顧問(wèn)與論文聯(lián)合作者）研發(fā)的水凝膠。凝膠作為套管和心臟之間的保護(hù)層，能向我們提供一些減少炎癥的可能性。
這種裝置需要加壓空氣，Roche 想出了在背包中存儲(chǔ)壓縮空氣進(jìn)行原料供應(yīng)的方法使得系統(tǒng)更為便攜。今年秋天，Roche 將返回波士頓并在麻省理工學(xué)院任職。她計(jì)劃延長(zhǎng)研究期限并開(kāi)始為長(zhǎng)期動(dòng)物研究尋找資金。
Roche 最終目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)不僅能夠在患者等待移植期間提供幫助，而且能夠減少心臟負(fù)荷從而使其有足夠的時(shí)間治愈的套管，“這是一項(xiàng)假設(shè)，但也許你最終可以憑借它快速恢復(fù)甚至痊愈，”Roche說(shuō)。“但我也不是說(shuō)自己一定能成功。”
