علماء يطورون قلبا حيويا نابضا لدراسة اضطرابات القلب

طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا جهاز محاكاة لصمام القلب لدراسة القلس التاجي، وهو اضطراب يتضمن التدفق العكسي للدم من الحجرة اليسرى للقلب.

وتتضمن هذه الأداة المبتكرة قلبا حيويا يشتمل على قلب بيولوجي ومضخة روبوتية من السيليكون.

ومن اللافت للنظر أن هذا القلب الاصطناعي يكرر إيقاعات القلب الحقيقي. وقد يحاكي الإطلاق أيضا بدقة البنية والوظيفة والحركات المرتبطة بالقلوب السليمة والمريضة.

Biorobotic hybrid heart as a benchtop cardiac mitral valve simulator by Ellen Roche & co-workershttps://t.co/vpQrkTJLRyHighlights:• Development of a high-fidelity beating heart simulator• Biohybrid integration of preserved intracardiac tissue and soft robotic cardiac… pic.twitter.com/5zEHAzCoBD

— Device (@Device_CP) January 10, 2024

وقد يسمح هذا النهج الجديد للجراحين والباحثين بمراقبة الإجراءات المختلفة عن كثب أثناء جمع البيانات في الوقت الفعلي.

وقالت إلين روش، كبيرة المؤلفين ومهندسة الطب الحيوي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "لجهاز المحاكاة فائدة كبيرة كأداة بحث لأولئك الذين يدرسون حالات وتدخلات صمامات القلب المختلفة".

Combining a pig heart and a silicone robotic pump, researchers create a #biorobotic heart that simulates valve function. Study now published in @Device_CP:https://t.co/IZ0xI12paZ@ellentrochepic.twitter.com/e4TN3j5rk2

— Cell Press (@CellPressNews) January 10, 2024

وأضافت روش في البيان الصحفي: "يمكن أن يكون بمثابة منصة تدريب جراحي للأطباء وطلاب الطب والمتدربين، ويسمح لمهندسي الأجهزة بدراسة تصميماتهم الجديدة، وحتى مساعدة المرضى على فهم مرضهم وعلاجاتهم المحتملة بشكل أفضل".

الحاجة إلى القلب الحيوي

يتمتع جهاز محاكاة صمام القلب الذي تم تطويره مؤخرا بإمكانيات كبيرة في جوانب مختلفة.

وأثناء الاختبارات قبل السريرية، غالبا ما يتم تقييم الأجهزة الجديدة بدقة باستخدام أجهزة محاكاة القلب والنماذج الحيوانية. ومع ذلك، فإن أجهزة محاكاة القلب الموجودة لديها قيود في تكرار التعقيد الكامل لقلب الإنسان، وغالبا ما يكون عمرها الافتراضي قصيرا نسبيا، حيث يستمر من ساعتين إلى أربع ساعات فقط.

ومن ناحية أخرى، تقدم الأبحاث على الحيوانات رؤى مفيدة، ويمكن أن تكون مكلفة وتستغرق وقتا طويلا، وقد لا تكون النتائج بالضرورة قابلة للتطبيق بالكامل على علم الأحياء البشري.

ويقدم جهاز محاكاة القلب الحيوي حلا واعدا من خلال معالجة هذه التحديات. وكبديل أقل تكلفة، فإنه يوفر تمثيلا أكثر شمولا ودقة لتعقيدات القلب البشري مقارنة بأجهزة المحاكاة التقليدية.

وعلاوة على ذلك، فإن مدة صلاحيته الأطول التي تصل إلى أشهر تتيح إجراء اختبارات مكثفة، ما يجعله أداة مهمة وفعالة من حيث التكلفة للباحثين.

وأجرى الباحثون اختبارات على القلب الحيوي عن طريق إحداث تلف في الصمام التاجي، ومحاكاة حالات القلس التاجي،. وهذا سمح لهم بملاحظة ودراسة خصائص مثل هذه الحالة.

وبعد الضرر الناجم، طلب الفريق من جراحي القلب إصلاح المشكلة باستخدام ثلاث تقنيات مختلفة، في المقام الأول "تثبيت أنسجة سدائل الصمام المتطايرة بأحبال صناعية، واستبدال الصمام بصمام صناعي، وزرع جهاز للمساعدة في إغلاق سدائل الصمام (وريقات أو شرفات تفتح وتغلق مرة واحدة أثناء كل نبضة قلب)".

والمثير للدهشة أن الطرق الثلاث أثبتت فعاليتها في استعادة الظروف الطبيعية. وكانت التدابير التي تم تنفيذها ناجحة في تطبيع الضغط وتدفق الدم ووظيفة القلب بشكل عام.

وقالت روش: "لقد كان من المثير للاهتمام حقا بالنسبة للجراحين أن يروا كل خطوة. عندما تعمل مع المرضى، لا يمكنك تصور العملية لأن هناك دما في القلب".

نشرت النتائج في مجلة Device.