Nature Biomed. Eng.：辅助呼吸的软机器人

Natt

2022-12-29

呼吸是一个基本的机械过程。膈肌是一种圆顶形肌肉，可驱动高达70%的呼吸。严重的膈肌功能障碍可导致呼吸衰竭，需要永久性机械通气。然而，通过口腔或气管造口术永久性地束缚在机械呼吸机上会阻碍患者的言语、吞咽能力和行动能力。

鉴于此，麻省理工学院Ellen T. Roche等人展示了在一个不同呼吸功能不全的猪模型中，植入隔膜上方的可收缩软机器人致动器在吸气期间增强了其运动。

作为概念验证，研究人员在每只动物体内模拟一系列呼吸功能不全，具体而言，研究人员通过麻醉诱导呼吸抑制，并通过切断膈神经诱导膈肌麻痹，然后证明辅助系统增加呼吸流量、容量和压力的能力。

隔膜辅助植入物的同步驱动与自然呼吸努力增加了潮气量，并将通气流速保持在正常范围内。机器人植入物介入膈肌而不是上气道，并增加通气的生理指标，可以在不牺牲生活质量的情况下恢复呼吸性能。

通过以仿生方式增强膈肌功能，研究人员证明了呼吸的自然生物力学的复制和增强，其中胸膜和肺泡负压驱动气流，与标准机械通气的正压通气相反。

参考文献：

Hu, L., Bonnemain, J., Saeed, M.Y. et al. An implantable soft robotic ventilator augments inspiration in a pig model of respiratory insufficiency. Nat. Biomed. Eng (2022).

https://doi.org/10.1038/s41551-022-00971-6