工程师开发软机器人袖套以帮助心跳

柔软的机械手套与跳动的心脏同步扭曲和压缩，增强了因心力衰竭而削弱的心血管功能。与目前可用的辅助心脏功能的设备不同，哈佛大学的柔软机械手套不会直接接触血液。

哈佛大学和波士顿儿童医院的一组研究人员开发了一种可定制的软机器人，该机器人可贴合心脏并帮助心脏跳动，从而可能为心力衰竭患者打开新的治疗选择。

柔软的机械手套与跳动的心脏同步扭曲和压缩，增强了因心力衰竭而削弱的心血管功能。与目前可用的辅助心脏功能的设备不同，哈佛大学的柔软机械手套不会直接接触血液。这降低了凝结的风险，并消除了患者服用潜在危险的血液稀释剂的需要。该设备可能有一天能够桥接患者进行移植或帮助心脏康复和恢复。

该论文的第一作者，原博士学位的艾伦·罗氏（Ellen T. Roche）说：“这项研究表明，软机器人技术的发展领域可以满足临床需求，并有可能减轻心脏病的负担并改善患者的生活质量。” D．哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）和威斯生物启发工程学院的学生。罗氏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》上，是SEAS，Wyss研究所和波士顿儿童医院之间的合作。

“这项工作代表了该软机器人令人兴奋的概念验证结果，表明它可以与软组织安全交互并改善心脏功能。”该论文的高级作者，SEAS工程与应用科学副教授John L. Loeb以及该大学的核心教员Conor Walsh表示，我们预见了此类设备可以在体内和外部进行机械疗法的其他许多未来应用。威斯学院。

心力衰竭影响全球4100万人。如今，一些治疗选择是称为心室辅助设备（VAD）的机械泵，该设备将血液从心室泵入主动脉，并进行心脏移植。尽管VAD持续改善，但患者仍然有血栓和中风的高风险。

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中汲取了灵感。薄的硅胶套使用柔软的气动致动器围绕心脏放置，以模仿哺乳动物心脏的外部肌肉层。致动器以类似于跳动的心脏的方式扭曲和压缩套筒。

该设备拴在一个外部泵上，该外部泵使用空气为软执行器提供动力。

罗氏说，可以为每位患者定制袖子。例如，如果患者的心脏左侧更虚弱，则可以调整执行器以在此处提供更多帮助。随着患者病情的发展，执行器的压力也会随着时间增加或减少。

使用抽吸装置，缝合线和凝胶界面的组合将套管连接到心脏，以帮助减少装置与心脏之间的摩擦。

心脏辅助的体内演示

SEAS和Wyss工程师与波士顿儿童医院的外科医生一起开发了该设备，并确定了将其植入动物模型并对其进行测试的最佳方法。

“由于技术上的局限性，心脏领域已经摆脱了开发心脏压迫而不是抽血VAD的想法，但是随着软机器人技术的发展，现在该倒退了，”心胸外科医师，共同通讯作者弗兰克·皮古拉（Frank Pigula）说。在这项研究中，他曾是波士顿儿童医院小儿心脏外科的临床主任，现在是路易斯维尔大学的教职员工，诺顿儿童医院小儿心脏外科的外科负责人。“大多数心力衰竭的人仍然还有一些功能。有一天，机械臂可以帮助他们的心脏正常运转，从而恢复他们的生活质量。”

在将袖子植入人体之前，需要做更多的研究，但这项研究是迈向可增强器官功能的可植入软机器人重要的第一步。

哈佛大学技术发展局已申请专利，并正在积极寻求商业化机会。

罗氏说：“目前，这项研究确实意义重大，因为越来越多的人幸存于心脏病发作并最终导致心力衰竭。”“软机器人设备非常适合与软组织互动，并提供有助于增强功能，甚至可能治愈和恢复的帮助。”

这项研究是由Markus A. Horvath，Isaac Wamala，Ali Alazmani，Sang-Eun Song，William Whyte，Zurab Machaidze，Christopher J.Payne，James Weaver，Gregory Fishbein，Joseph Kuebler，Nikolay V.Vasilyev和David共同撰写的J.穆尼

它得到了波士顿儿童医院的转化研究计划拨款，惠斯生物启发工程研究所，哈佛大学工程与应用科学学院以及爱尔兰科学基金会的主任挑战跨平台拨款的支持。

出版物：Ellen T. Roche等人，“机器人软袖支持心脏功能”，《科学转化医学》，2017年1月18日：卷9，问题373； DOI：10.1126 / scitranslmed.aaf3925