软体机器人帮助心脏跳动

哈佛大学和波士顿儿童医院的研究人员开发了一种可定制的软体机器人，它可以安装在心脏周围并帮助它跳动，这可能为患有心力衰竭的人提供新的治疗选择。

柔软的机械套筒随着节拍同步扭动和压缩心增强因心力衰竭而减弱的心血管功能。与目前可用的辅助心脏功能的设备不同，哈佛大学的软机器人袖不直接接触血液。这降低了凝血的风险，并消除了患者服用潜在危险的血液稀释剂药物的需要。该设备可能有一天能够为病人移植或帮助心脏康复和恢复提供桥梁。

该论文的第一作者、哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)和哈佛大学威斯生物工程研究所的前博士生艾伦·t·罗奇说:“这项研究表明，软体机器人这一不断发展的领域可以应用于临床需求，并有可能减轻心脏病的负担，提高患者的生活质量。”罗奇目前是爱尔兰国立大学的博士后研究员。

这项研究发表在科学转化医学，是由SEAS、Wyss研究所和波士顿儿童医院合作完成的。

“这项工作代表了这款软体机器人令人兴奋的概念验证结果，表明它可以安全地与软组织相互作用，并导致心脏功能的改善。我们设想了许多其他未来的应用，这些设备可以在体内和体外进行机械疗法，”该论文的高级作者、SEAS工程与应用科学John L. Loeb副教授和Wyss研究所的核心教师Conor Walsh说。

全世界有4100万人患有心力衰竭。今天，治疗它的一些选择是被称为心室辅助装置(VADs)的机械泵，它将血液从心室泵入主动脉，以及心脏移植。虽然vad在不断改善，但患者仍有较高的血栓和中风风险。

为了创造一种不与血液接触的全新设备，哈佛大学的研究人员从心脏本身获得了灵感。这种薄的硅胶套使用柔软的气动执行器放置在心脏周围，模拟哺乳动物心脏的外层肌肉层。驱动器以与心脏跳动类似的动作扭曲和压缩套筒。

该装置被拴在一个外部泵上，泵使用空气为软执行器提供动力。

罗氏说，这种套筒可以为每位患者定制。例如，如果患者心脏左侧较弱，执行器可以调整为在左侧提供更多帮助。随着患者病情的发展，执行器的压力也会随着时间的推移而增加或减少。

该套筒通过吸力装置、缝合线和凝胶界面的组合连接到心脏上，以帮助减少装置和心脏之间的摩擦。

SEAS和Wyss的工程师与波士顿儿童医院的外科医生合作开发了该设备，并确定了植入该设备的最佳方法，并在动物模型上进行了测试。

“由于技术限制，心脏领域放弃了开发心脏压缩而不是泵血vad的想法，但现在随着技术的进步柔软的机器人心胸外科医生、该研究的共同通讯作者弗兰克·皮古拉(Frank Pigula)说，他曾是波士顿儿童医院儿科心脏外科的临床主任，现在是路易斯维尔大学的教职员工，也是科赛尔儿童医院儿科心脏外科的部门主任。“大多数心力衰竭患者仍然有一些功能;总有一天，机器人袖可以帮助他们的心脏正常工作，从而恢复他们的生活质量。”

在将这种套筒植入人体之前，还需要做更多的研究，但这项研究是向可植入的软体机器人迈出的重要的第一步，它可以增强器官功能。

“这项研究目前意义重大，因为越来越多的人在心脏病发作后存活下来，最终患上了心脏病心脏衰竭罗奇说。“软体机器人设备非常适合与软组织相互作用，并提供帮助，有助于增强功能，甚至可能愈合和恢复。”