机器人时代来临,维系心脏跳动的机器人即将诞生

作者 | 发布日期 2017 年 12 月 10 日 10:11 | 分类 医疗科技 , 机器人
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【Technews科技新报】绿野仙踪里少了心的机器人,在桃乐丝及朋友们协助下找回了心脏,但要如何维持这颗心跳动?别担心,最新的一项科技,将设置一项机器设备于心脏上,以维系心脏的正常跳动。



近期刊登于科学机器人期刊(Science Robotics) 的一项研究显示,这个新型的机器人设备能够维系心脏持续正常跳动:它能够像摇篮一般包覆住器官,并运用其探头固定于心室壁上。这个迷你机器人能够精准的操控特定心室,未来很有机会取代心脏移植,成为医师们维系病患心脏正常运作的另一选择。有别于今年稍早发布的另一种心脏机器人,这个新的机器人能够作用在已无法正常运作的特定单一心室。

近年来,医师们主要利用一种心室辅助设备(ventricular assist device)来维系心脏如帮浦般打出血液以循环全身,这个体外的帮浦设备被用在无法正常自我控制的心脏,但这项设备存在一个严重的问题,因血液必须流经这项机械设备, 因此使用的病患必须要稀释血液以避免操作时结块阻塞的问题,而医师们在非必要情况下,并不乐于将病患的血液稀释。

这个新研发的机器人能够直接在心脏上作用,器官在它辅助之下得以正常的运作。由于这个机器人的材质为聚合物,也就是说它柔软的材质能够更温和的作用在器官上且不刺激到组织,同时它在操作上也相当温和,传统的电动设备相当复杂且占空间,新的机器人则运用一种较温和、由气压改变而启动的方式(pneumatically activated)来控制心脏跳动。

(Source:PAYNE ET AL., SCI. ROBOT. 2, EAAN6736)

另一个不同点是,这个机器人会进入到心脏并且固定于心室壁上,如同中膈般将两个心室分开。 一个像探针一般的结构会钻进中膈,同时像手把般的结构会在心室壁的另一侧打开锚,像开伞一般,手术操作者再将一片小圆盘(disk)安装在另一侧即完成锚的设备。

这个柔性软式的机器人,除了在心室外包覆并提供如同帮浦般的作用外,把手会将中膈往心室壁的方向拉,挤压心室以让血液循环,如果没有拉住中膈,这项设备将无法真正的复制心跳,“中膈在心室收缩扮演相当重要的角色。”这项研究的作者之一 Nikolay Vasilyev 说,目前服务于波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)心脏外科的他表示,“当心脏收缩时,不只是心室壁(free wall)会移动,中膈在收缩过程中会变厚并向内往心室内部方向移动。”

由于软式机器人能够同时由外包覆器官、由内固定于中膈,这项设备能够更精准的帮助心脏压缩出血液:这个系统能够解读来自心脏或是心室内压力改变时的发电讯号(electrical signals)来调整它的活动,以协调地与器官一同正常运作。

研究团队目前已在活体猪成功的应用这项机器人设备,下一步就是要尝试长期植入于活体动物体内,进行为期数月的长时间观察。

“以科技发展的角度来看,我相信这项研究成果已接近被大公司或是投资人收购的阶段,并进一步将这项科技推入产品化。”英国利兹大学的机械人研究专家 Pietro Valdastri 说,虽然他没有参与这项研究,但他表示,“我由衷希望能够很快发生,因为这项科技对我来说已经相当成熟。”

(首图来源:pixabay

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Hsu CF

总是对世界抱持一颗好奇心的大孩子。热衷吸取科技新知,喜爱学习并分享所知。结合了对科技及英语学习的热忱,著有《科技人迈向国际》一书。关心人文社会,对于生医产业有深度了解,期待透过文字带来正面的力量。

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