Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили м’який, роботизований і імплантований апарат для ШВЛ. Прилад на основі двох м’яких трубок працює, як штучні м’язи, і підсилює рухи діафрагми. В результаті пацієнт з імплантом може»дихати на повні груди”.
Основа пристрою – це м’які трубки, що нагадують балони. Вони імплантуються під діафрагму – куполоподібний м’яз, розташований в грудній порожнині, рухи якого забезпечують нормальне дихання. Трубки встановлюються поперек діафрагми і прикріплюються до грудної клітки по обидва боки від цього м’яза.
При накачуванні зовнішнім насосом трубки діють як штучні м’язи, натискаючи на діафрагму і допомагаючи легеням розширюватися. При цьому трубки можна надувати з частотою, що відповідає природному ритму діафрагми.
Імплантований ШВЛ. Зображення: M. Scott Brauer, MIT
Автори роботи відзначають, що така система більше відповідає природному диханню, ніж традиційні апарати ШВЛ. Вони створюють позитивний тиск, при якому повітря проштовхується через центральні дихальні шляхи пацієнта і нагнітається в легенях. Діафрагма, навпаки, створює негативний тиск. Коли м’яз скорочується і штовхається вниз, він утворює «вакуум», в який втягується повітря.
- Вакцина від Pfizer показала стовідсоткову ефективність проти Covid-19 у підлітків
- Вчений назвав “найстрашніше” місце в наших будинках
- Люди, які виросли на узбережжі, психічно здоровіші за інших
Дослідники випробували систему на свинях під наркозом, імплантувавши трубки поверх діафрагми тварин і хірургічним шляхом прикріпивши кінці трубок до ребер на обох кінцях м’яза. Вони контролювали рівень кисню у тварин і спостерігали за роботою їх діафрагми за допомогою ультразвукового зображення.
Схема роботи і установки пристрою. Зображення: Lucy Hu et al., Nature Biomedical Engineering
Дослідники встановили, що імплантований апарат ШВЛ збільшує дихальний об’єм свиней або кількість повітря, яке легені можуть втягувати при кожному вдиху. Найбільш значне поліпшення спостерігалося у випадках, коли скорочення діафрагми і штучних м’язів були синхронізовані. У цих випадках вентилятор допоміг діафрагмі втягнути втричі більше повітря.
Розробники вважають, що апарат знайде широке застосування насамперед для підтримки якості життя людей з хронічною дисфункцією діафрагми, що виникає у людей з БАС, м’язовою дистрофією та іншими нервово-м’язовими захворюваннями.