В нижней части нашей груди находится небольшая, но мощная мышечная структура, называемая диафрагмой. Когда он сокращается, он давит вниз, создавая вакуум в нашей груди. Как губка, наши легкие расширяются, чтобы впитать свежий, жизненный воздух. Когда диафрагма расслабляется, воздух вытесняется, позволяя нашим легким постоянно обновляться.
Те, кто страдает тяжелыми хроническими респираторными заболеваниями, БАС или травмами диафрагмы, испытывают затруднения при самостоятельном дыхании: состояние, которое может быть причиной более серьезных проблем и даже смерти. Исследователи Массачусетского технологического института создали сложный миниатюрный робот-вентилятор имплантируемый, который может выступать в роли «помощника диафрагмы». Он состоит из двух мягких трубок, похожих на воздушные шары: при использовании внешнего насоса для надувания трубок они действуют как искусственные мышцы, которые толкают диафрагму вниз, помогая легким расширяться. Систему можно откалибровать в соответствии с естественным ритмом диафрагмы, обеспечивая жизненно важную поддержку дыхания.
Глоток свежего воздуха
Команда Эллен Рош, доцент кафедры машиностроения и член Института медицинской инженерии и науки Массачусетского технологического института, возглавляет этот проект, призванный продемонстрировать осуществимость этой совершенно новой вспомогательной дыхательной системы.
«Мы экспериментируем с новым способом доставки кислорода в наш организм, основанным на биомеханике человеческого дыхания», — объясняет Рош в интервью. в журнал Массачусетского технологического института. «В то время как традиционные аппараты искусственной вентиляции легких нагнетают воздух в легкие через маски или трахеостомы, эта технология может поддерживать дыхание более естественным, изнутри. Мы пока не можем имплантировать это устройство людям. Некоторые элементы необходимо миниатюризировать и определить правильный процесс их установки. Но интересно видеть, что возможен новый способ облегчения дыхания».
«Имплантируемый» помощник диафрагмы: испытания
В настоящее время Рош и его команда тестируют систему на анестезированных свиньях, имплантируя устройство, контролируя уровень кислорода и используя ультразвук для наблюдения за движением диафрагмы. Результат: Аппарат искусственной вентиляции легких значительно увеличивал объем воздуха, который легкие свиней могли всасывать при каждом вдохе, особенно когда диафрагма и искусственные мышцы работали синхронно. Это позволило легким свиней без посторонней помощи вдыхать в три раза больше воздуха. Ключом к достижению этих результатов является способность устройства дополнительно толкать диафрагму вниз при ее естественном сокращении, без необходимости точно имитировать ее движение.
Команда надеется, что это нововведение решит проблемы, с которыми сталкиваются люди, страдающие хроническими заболеваниями диафрагмы в ближайшем будущем. Заболевания, часто вызванные нервно-мышечными заболеваниями, такими как БАС, мышечная дистрофия или повреждение диафрагмального нерва. Рош и его коллеги надеются, что это решение поможет тем, кто слишком долго боролся с этими трудными условиями. И мы тоже на это надеемся.
