Исследователи из Массачусетского технологического института разработали мягкий, роботизированный и имплантируемый аппарат для ИВЛ. Прибор на основе двух мягких трубок работает, как искусственные мышцы, и усиливает движения диафрагмы. В результате пациент с имплантом может «дышать полной грудью».
Основа устройства — это мягкие трубки, напоминающие баллоны. Они имплантируются под диафрагму — куполообразную мышцу, расположенную в грудной полости, движения которой обеспечивают нормальное дыхание. Трубки устанавливаются поперек диафрагмы и прикрепляются к грудной клетке по обе стороны от этой мышцы.
При накачивании внешним насосом трубки действуют как искусственные мышцы, нажимая на диафрагму и помогая легким расширяться. При этом трубки можно надувать с частотой, соответствующей естественному ритму диафрагмы.
Имплантируемый ИВЛ. Изображение: M. Scott Brauer, MIT
Авторы работы отмечают, что такая система больше соответствует естественному дыханию, чем традиционные аппараты ИВЛ. Они создают положительное давление, при котором воздух проталкивается через центральные дыхательные пути пациента и нагнетается в легких. Диафрагма, напротив, создает отрицательное давление. Когда мышца сокращается и толкается вниз, она формирует «вакуум», в который втягивается воздух.
Исследователи протестировали систему на свиньях под наркозом, имплантировав трубки поверх диафрагмы животных и хирургическим путем прикрепив концы трубок к ребрам на обоих концах мышцы. Они контролировали уровень кислорода у животных и наблюдали за работой их диафрагмы с помощью ультразвукового изображения.
Схема работы и установки устройства. Изображение: Lucy Hu et al., Nature Biomedical Engineering
Исследователи установили, что имплантируемый аппарат ИВЛ увеличивает дыхательный объем свиней или количество воздуха, которое легкие могут втягивать при каждом вдохе. Наиболее значительное улучшение наблюдалось в случаях, когда сокращения диафрагмы и искусственных мышц были синхронизированы. В этих случаях вентилятор помогал диафрагме втянуть в три раза больше воздуха.
Разработчики полагают, что аппарат найдет широкое применение прежде всего для поддержки качества жизни людей с хронической дисфункцией диафрагмы, возникающей у людей с БАС, мышечной дистрофией и другими нервно-мышечными заболеваниями.
