這款“環(huán)抱”心臟的軟體機器人，可讓壞死的心臟重新跳動(dòng)

它不僅打破了現有心臟治療的技術(shù)瓶頸，亦解決了心臟供體不足的問(wèn)題。

在現代社會(huì )中，心臟病已經(jīng)日益成為人類(lèi)健康的主要威脅，而對于末期的充血性心力衰竭，傳統的心臟移植手術(shù)治療手段由于心臟供體的極度缺乏，已經(jīng)遠遠不能滿(mǎn)足患者的需求。

背景|技術(shù)發(fā)展現狀

對于很多心臟功能衰竭的患者，在心臟移植前后，醫生常用心室輔助裝置來(lái)幫助他們渡過(guò)這一艱難期，甚至將其作為永久性治療的一種治療辦法。這就是我們常說(shuō)的“人工心臟”，即用生物機械手段部分或完全替代心臟的泵血機能，維持全身的血液循環(huán)。

按功能劃分，“人工心臟”包括心室輔助血泵（VAD）和全人工心臟（TAH）。這里，心室輔助血泵（VAD）是一種將血液由靜脈系統或心臟引出直接泵入動(dòng)脈系統部分或全部代替心室做功的人工機械裝置，簡(jiǎn)言之，這就是一個(gè)代替心臟回血功能的“泵”。

因為隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)與醫學(xué)的不斷發(fā)展，醫學(xué)研究者還是希望能夠在原有心臟的基礎上進(jìn)行輔助性的恢復，故而心室輔助血泵的研究已成為心臟外科和生物醫學(xué)工程領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。

目前臨床上試用或應用的VAD按植入方式的不同主要分為兩種,可植入式和非植入式：

非植入式心室輔助裝置：非植入式心室輔助裝置對罹患致命性心力衰竭患者的左心、右心或雙心起支持或替代作用。因該裝置使用時(shí)置于患者的腹前壁外,故又叫“體旁型”心室輔助裝置。

植入式心室輔助裝置：即可將裝置部分或全部植入人體內的心室輔助裝置。

與非植入式VAD相比，植入式VAD有許多優(yōu)點(diǎn)：植入式VAD管道短，耗能減少，耐久性好；與血液接觸面積小，抗血栓性能好；結構簡(jiǎn)單、操作直觀(guān)、易于植入，尤其在術(shù)后臨時(shí)輔助具有很大的實(shí)用價(jià)值；因植入式VAD可植入，感染問(wèn)題也可得到較好的解決。

研究|技術(shù)難點(diǎn)與突破性成果

雖然植入式VAD的優(yōu)點(diǎn)很多，但是在制作材料、性能等方面都對心臟會(huì )造成一定的損害。另一方面隨著(zhù)心室輔助血泵研究的不斷深化，在其性能方面，人們越來(lái)越希望能讓它以更加符合自然心臟的工作機制來(lái)運作，從而滿(mǎn)足患者的血液需求。

因此，在心室輔助血泵的研究過(guò)程中，控制系統的研發(fā)是心室輔助血泵研究中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

不同于傳統的心臟輔助血泵，這款由哈佛醫學(xué)院研究團隊和工程師們研發(fā)出的智能心臟輔助裝置是內置在心臟上卻不接觸血液的，且其功能上有大幅改進(jìn)，并且它是以激發(fā)和輔助器官正常功能為主要準則的機器人。

據了解，這款機器人主要是由橡膠和塑料聚合物制成，它纏繞在心臟周?chē)?，通過(guò)擠壓心臟來(lái)幫助血液流入身體。其中，機器人內部的電子元件會(huì )自動(dòng)將機械擠壓和扭動(dòng)的節奏調節到心臟的自然節奏。并且，正因為該機器人材質(zhì)柔軟，所以它能夠更好地與器官契合，而不刺激器官組織。此外，因為該機器人不是采用復雜笨重的傳統電機，而是選用氣動(dòng)方式，所以它的動(dòng)作與也十分柔和。

值得指出的是，除了輔助心臟的外壁抽動(dòng)，該機器人的軸還輔助心臟隔膜向心室壁的運動(dòng)，以此實(shí)現對健康心臟擠壓動(dòng)作的逼真模擬。對此，研究人員Nikolay Vasilyev解釋道：“雖然已經(jīng)存在類(lèi)似的植入式VAD裝置，但是它們只能針對一側的心室進(jìn)行擠壓。而我們這個(gè)采用的是全新的方法，它可以利用心室間隔來(lái)幫助壞死的心室進(jìn)行收縮動(dòng)作。”

此外，關(guān)于這一機器人，它還有另外一個(gè)好處，就是它并沒(méi)有直接接觸到血液流通的過(guò)程，這樣會(huì )大大降低凝血和感染的風(fēng)險。對此，Vasilyev指出，這一軟機器人本質(zhì)上就相當于心臟外部附近的一組肌肉，它可以改善受損肌肉層的功能。

總結|技術(shù)不是問(wèn)題，資金是難點(diǎn)

目前，這一機器人是由外部緊貼心臟壁的套管和內部支撐心室間隔的軸組成，它可以根據患者的情況來(lái)配合擠壓心室而不損壞健康的心室功能。

對于這一技術(shù)的應用，利茲大學(xué)機器人專(zhuān)家Pietro Valdastri表示：“就技術(shù)發(fā)展而言，我相信現在這項技術(shù)已經(jīng)快到了一個(gè)大公司或者一大批投資者把它提高到一個(gè)新水平的階段。坦率說(shuō)，我希望這很快發(fā)生，因為這種技術(shù)看起來(lái)已經(jīng)相當成熟了。”

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