儿童心力衰竭、凝血可由机器人软系统控制

科学家设计了一种带有人工肌肉的软机器人系统，可以帮助患有单侧心脏疾病的儿童的心脏功能。软机器人执行器，设计和编程以执行逼真的运动，最近成为一种有吸引力的替代方案，以取代传统的生物医学设备中使用的更刚性的组件。

今年早些时候，美国波士顿儿童医院的研究人员开发了一种概念验证性的软机器人套筒，可以支持衰竭心脏的功能。然而，研究人员认识到，许多儿童心脏病患者有更多的单侧心脏疾病。这些患者并没有经历整个心脏的衰竭--相反，先天性疾病导致了心脏右室或左心室的疾病，但不是两者都有。

波士顿儿童医院的研究人员尼古拉·瓦西里耶夫（Nikolay Vasilyev）说：“我们着手开发新技术，当患者处于孤立的左心或右心衰竭时，该技术将帮助患病的心室将血液吸入腔内，然后有效地将其泵入循环系统。”包括美国哈佛大学在内的研究人员展示了他们的软机器人解决方案。

虽然其他现有的机械泵可以帮助推动血液通过心脏，但它们的设计使血液必须通过泵本身，使血液暴露在其不自然的表面。瓦西里耶夫说：“通过泵血液流动总是需要患者永久地接受抗凝药物治疗，以防止血液凝固。”

“保持药物的正确平衡可能非常困难，尤其是在儿科患者中，他们因此有过度出血或危险凝血的风险，”他说。研究人员利用外部致动器来帮助将血液挤压到心脏自身的腔室中，设计了一种理论上可以在最少使用抗凝剂的情况下工作的系统。

瓦西里耶夫说：“我们将刚性支撑与柔软的机器人致动器结合起来，轻轻地但坚固地帮助患病的心脏腔有效地泵血。”在动物研究中，软机器人系统对患病脑室的血液喷射能力做出了显著贡献。研究人员推测，该系统的有效性部分归功于它与隔膜的结合，隔膜在心脏泵血能力中发挥着关键作用。

该系统在将血液吸入心室的能力方面也有了显著的改善，这与心脏将血液泵出的能力一样重要。基于这些初步的概念验证结果，研究人员正在进行关键的设计修改，以使该系统更接近人类使用，例如组件的便携性和小型化。他们还需要在动物身上进行更长时间的测试，以了解该系统如何在长时间内影响心脏。