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《國際要聞》仿生矽膠心臟模擬心跳週期 可望推展心衰竭治療研究
2022-08-05

※愛爾蘭皇家外科學院和都柏林國家藝術與設計學院共同開發出仿生矽膠心臟,可模擬完整心臟周期並幫助心衰竭治療研究 (Photo credit: RCSI)

愛爾蘭皇家外科學院(the Royal College of Surgeons)和都柏林國家藝術與設計學院(National College of Art and Design)合作開發了一種仿生矽膠心臟,以建立正常收縮分率心衰竭(preserved ejection fraction)的心臟模型。該裝置是一個模擬的循環系統,包括一個左心房和左心室,而每個腔室都可以獨立控制,以模擬整個心跳週期(cardiac cycle)。研究人員透過周圍腔室中的氣壓使該模型做動,這與橫膈膜透過改變胸腔中的氣壓來控制呼吸的方式很類似。研究人員希望該模型將有助測試治療心衰竭的工具,如機械輔助裝置。 

心衰竭的情形愈來愈多,特別是在開發中國家,因此研發新型療法非常重要。一部分就是透過新的方式來測試治療手段,包括透過新型醫療設備。研究人員已經嘗試從實驗動物身上摘除心臟,並盡可能維持它們的跳動。但是一旦從體內取出,器官就會迅速衰退,限制其使用。     

準確模擬希望治療的心衰竭類型也很重要。在約一半的心衰竭病例中,左心室射出率(left ventricular ejection fraction)大部分為正常收縮分率,並保持在50%以上。而透過豬的活體心臟來模擬這些細微差別非常具有挑戰性的。因此,研究人員已經轉向人工心臟模型,而該最新模型對於左心室和左心房的模型來說是一大突破。

研究員Aamir Hameed表示:「有一半心衰竭的病人都是正常收縮分率心衰竭,特別是在已開發國家,且由於危險因子的增加,這個數字正在增加。這種情況可能難以用藥物治療,並給全球醫療帶來相當大的負擔。這個模型是心衰竭研究的一個里程碑,因為醫療設備就能夠透過該模型來進行測試。」

該模型可以透過限制舒張和充血以模擬健康心臟的功能,還可以模擬正常收縮分率心衰竭。由於治療這種類型的心衰竭可能需要同時針對心房和心室,因此該技術提供了一個測試新療法的絕佳平台。

另一位研究員Andrew Malone表示:「到目前為止,還沒有開發出既能模仿心跳週期,又具有兩個獨立控制腔室的實驗室模型,來完全模擬心臟舒張時左心房和左心室的血液流動。因此這個模型在治療研究以及醫療設備的測試都向前邁進了一大步。」

(來源:Medgadget 生策中心編譯)

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