Das Herz, das ein biologisches Herz mit einer Silikon-Roboter-Pumpe kombiniert, konzentriert sich insbesondere auf eine Klappe auf der linken Seite des Herzens. Dieser Herzklappensimulator ist darauf ausgelegt, die Struktur, Bewegung und Funktionalität eines gesunden oder erkrankten Herzens nachzubilden. Diese Fähigkeit ermöglicht es Chirurgen und Forschern, verschiedene Interventionen durchzuführen und Echtzeitdaten zu sammeln, was ein beispielloses Niveau an Studien und Verständnis für Herzerkrankungen bietet.
Die leitende Autorin Ellen Roche, eine renommierte Biomedizintechnikerin am Massachusetts Institute of Technology, hob das enorme Potenzial des Simulators hervor. “Es ist ein leistungsstarkes Forschungswerkzeug für das Studium verschiedener Herzklappenbedingungen und -interventionen”, sagte sie. Neben dem Nutzen für Forscher verspricht der Simulator eine unschätzbare Ressource für die chirurgische Ausbildung zu sein. Er bietet eine praktische Plattform für Kliniker, Medizinstudenten und Auszubildende, um ihre Fähigkeiten zu verbessern. Darüber hinaus bietet er Geräteingenieuren eine einzigartige Gelegenheit, neue Entwürfe zu testen, und hilft sogar Patienten, ihre eigenen Erkrankungen und mögliche Behandlungen besser zu verstehen.
Teil 2: Überbrückung der Lücke in der kardialen Interventionsforschung
Traditionelle Methoden zum Testen neuer kardialer Interventionen haben sich stark auf Herzsimulatoren und Tierversuche gestützt. Diese Ansätze haben jedoch erhebliche Einschränkungen. Aktuelle Herzsimulatoren, obwohl nützlich, erfassen nicht vollständig die Komplexität eines Herzens und haben in der Regel eine sehr kurze Nutzungsdauer von zwei bis vier Stunden. Tierversuche sind nicht nur kostspielig und zeitaufwendig, sondern liefern auch oft Ergebnisse, die sich nicht genau auf den Menschen übertragen lassen.
Das biorobotische Herz begegnet diesen Herausforderungen, indem es eine kostengünstigere und langlebigere Alternative bietet, mit einer Haltbarkeit von mehreren Monaten. Das Forschungsteam, das sich auf die Mitralklappeninsuffizienz konzentrierte – eine Erkrankung, von der weltweit etwa 24,2 Millionen Menschen betroffen sind – demonstrierte die Wirksamkeit des biorobotischen Herzens. Diese Erkrankung, die durch eine unzureichende Schließung der Klappe zwischen den linken Herzkammern gekennzeichnet ist, kann zu schweren Komplikationen führen, einschließlich Herzversagen. Aufgrund der Komplexität der Klappenstruktur sind Operationen zur Korrektur dieser Störung äußerst kompliziert, was die Notwendigkeit fortschrittlicher Technologie und präziser chirurgischer Techniken unterstreicht.
Um die Mitralklappe in gesunden und kranken Zuständen besser zu verstehen, konstruierte das Team ein biorobotisches Herz auf Basis eines Schweineherzens. Sie ersetzten den Muskel in der linken Kammer durch ein weiches robotisches Pumpsystem aus Silikon, das mit Luft betrieben wird. Dieses System ahmt die natürlichen Bewegungen des Herzens nach, indem es sich dreht und zusammenzieht, um künstliches Blut durch ein simuliertes Kreislaufsystem zu pumpen, wodurch effektiv der Rhythmus eines biologischen Herzens simuliert wird.
Als das Team die Mitralklappe im biorobotischen Herz beschädigte, zeigte es Merkmale einer undichten Herzklappe. Diese Simulation bot eine einzigartige Gelegenheit für Herzchirurgen, den Schaden mit drei verschiedenen Techniken zu korrigieren: das flatternde Klappengewebe mit künstlichen Sehnen zu verankern, die Klappe durch eine Prothese zu ersetzen und ein Gerät zu implantieren, das das Schließen der Klappen unterstützt. Alle drei Verfahren stellten erfolgreich normalen Druck, Fluss und Herzfunktion wieder her.
Bemerkenswerterweise ermöglicht das biorobotische Herz die Sammlung von Echtzeitdaten während chirurgischer Eingriffe. Seine Kompatibilität mit aktuellen Bildgebungstechnologien, die in Kliniken üb
lich sind, erhöht weiter seine Praktikabilität und Nützlichkeit in medizinischen Umgebungen. Dieses innovative Gerät ist bereit, die Art und Weise, wie kardiale Interventionen erforscht und durchgeführt werden, zu revolutionieren und bietet einen neuen Horizont in der kardialen Gesundheitsversorgung und Forschung.
