Команда ученых из США и Германии, под руководством Николая Васильева из детской больницы Бостона, создала роботизированное устройство, которое помогает сердцу биться. Устройство крепится к межжелудочковой перегородке и его мягкие элементы механически провоцируют сокращения и расслабления сердца. Устройство протестировано на бьющемся свином сердце, результаты опубликованы в журнале Science Robotics.

При сердечной недостаточности сердце оказывается неспособным эффективно прокачивать кровь, и один из способов помочь пациенту в ожидании пересадки – это стимулировать сокращения механически. Для этого нужны устройства, которые мягко обволакивают сердце, способны на сложные тонкие движения, и при этом не вредят здоровью пациента, поскольку главным риском подобных устройств является возникновение тромбов из-за контактов крови с небиологическими элементами. 

Christopher Payne et al., Science Robotics, 2017

Они создали робота, который крепится к межжелудочковой перегородке, и способен стимулировать один из желудочков при помощи мягких подвижных элементов, которые действуют снаружи на свободную стенку желудочка. Устройство синхронизируется с сердцем с помощью чувствительного катетера, который программирует работу робота и позволяет ему действовать автономно. При этом устройство смоделировано так, чтобы контакт его элементов с кровью пациента был минимальным.

Устройство протестировали на четырех свиньях, симулируя разные модели сердечной недостаточности как на правом, так и на левом желудочке. Робот должен был нормализировать показатели сердечных ритмов.

После симуляции сердечной недостаточности снижается циркуляция крови и показатели давления. Когда ученые симулировали сердечную недостаточность правого желудочка, пульмонарный поток снизился на 52 процента (p < 0.001), но робот восстановил его до базовой линии (увеличение оказалось значимым, p < 0.001). Ток крови в аорте также значительно снизился от симуляции (p < 0.001), но с роботом вернулся на прежний уровень. Симуляция на левом желудочке также оказалась успешной, в результате потоки крови значительно снизились, а давление в желудочке увеличилось (p < 0.001). Робот восстановил эти показатели до нормального уровня.

Несмотря на успешное тестирование устройства, авторы отмечают, что на данном этапе они использовали небольшую выборку, быструю и довольно грубую симуляцию. Однако устройство справилось с задачами, и теперь его ждут дальнейшие тесты. В частности, новые прототипы будут созданы из биологически совместимых материалов, которые уже широко применяются в медицине. Благодаря этому мягкий робот должен стать более безопасным в плане возникновения тромбов, а проверит это разработчики рассчитывают в дальнейших тестах.

В начале этого года мы писали о роботе, который также помогает сердцу качать кровь. Также о мягких роботах и перспективах их примерения можно почитать в нашей заметке.

Автор: Анна Зинина