نظام روبوتي لإنقاذ مرضى القلب من الموت

يعمل نظام روبوتي متطور في مستشفى الأطفال المرضى (SickKids) على تغيير الطريقة التي يتبعها الأطباء والعلماء في علاج أمراض القلب.

اعتلال عضلة القلب الناجم عن عدم انتظام ضربات القلب (ACM) هو السبب الرئيسي للموت القلبي المفاجئ بين الشباب البالغين. وفي غياب أي علاج، تظل زراعة القلب الخيار العلاجي الوحيد للمصابين بهذه الحالة الوراثية. 

لأول مرة طوّر فريق بحثي بقيادة الدكتور جيسون ماينز من مركز SickKids والدكتورين يو صن وشينيو ليو من معهد الروبوتات بجامعة تورنتو (U of T) تقنية روبوتية تسمح للعلماء باختبار العديد من العلاجات المحتملة، في وقت واحد.

يقول ماينز، رئيس قسم التخدير وطب الألم، ورئيس قسم التخدير وطب الألم، والرئيس المساعد للأبحاث في الخدمات المحيطة بالجراحة وكبير العلماء في برنامج الطب الجزيئي: ”ستسمح لنا هذه التقنية بإيصال الدواء المناسب للشخص المناسب في الوقت المناسب“.

نظام روبوتي للحقن المجهري في أنسجة القلب النابض

لقد ساهمت التطورات التكنولوجية في زيادة الفحص عالي الإنتاجية (القدرة على اختبار عدد كبير من العلاجات المحتملة في وقت واحد) عبر مجموعة من الحالات الصحية.

بما في ذلك علم الأورام. ولكن، على عكس الخلايا السرطانية، يواجه العلماء الذين يدرسون حالات القلب تحديًا فريدًا من نوعه. وهو الحركة الديناميكية ثلاثية الأبعاد (3D) لخلايا القلب. حيث تجعل هذه الحركة من الصعب على تقنيات فحص الأدوية التقليدية حقن الجزيئات بسرعة ودقة في أنسجة خلايا عضلة القلب النابضة دون التسبب في تلفها.

وفي مواجهة هذا التحدي، طور الفريق البحثي حلًا يتمثل في روبوت صغير مزود بماصة دقيقة خاصة على شكل حرف z ونظام تصوير ثلاثي الأبعاد. والذي يمكنه إدخال جزيء فلوري في خلايا القلب النابضة المعالجة بالعقاقير بسرعة ودقة؛ ما يسمح للعلماء بتحليل فعالية الأدوية المرشحة.

نتائج التجربة

نشرت النتائج في مجلة Science Robotics، وتسلط النتائج الضوء على هذه التقنية المبتكرة وتسلط الضوء على قدرتها على إحداث ثورة في العلاجات المتقدمة لأمراض القلب.

يقول المؤلف الأول للدكتور وينكون دو، وهو زميل ما بعد الدكتوراه في SickKids وجامعة تيريزا: ”باستخدام هذا النظام، تمكن فريقنا من تحديد خمسة علاجات محتملة لمرض التصلب اللويحي.“ ويضيف: ”لا يمكن أن يحدث هذا النوع من الاكتشافات إلا عندما يجتمع خبراء من مجالات مختلفة“.

بالتعاون مع المتعاونين في المركز الوطني لبحوث القلب والأوعية الدموية (CNIC) في إسبانيا، ثبت بالفعل أن أحد الأدوية المرشحة يقلل من عدم انتظام ضربات القلب في نموذج ما قبل السريرية لداء التصلب اللويحي الوعائي القلبي الضموري.

بالنسبة للمرضى والعائلات المتأثرين بمرض التصلب اللويحي التاجي الحاد (ACM). كما يحمل هذا البحث إمكانية تسريع اكتشاف علاجات جديدة، ويمكن أن يلغي الحاجة إلى جراحة القلب الجراحية.

ولكن بفضل النهج المخصص للفحص عالي الإنتاجية، يعتقد فريق البحث أن التأثيرات يمكن أن تمتد إلى ما هو أبعد من التصلب العضلي التاجي كجزء من رؤية SickKids لصحة الطفل الدقيقة.

وهي حركة لتقديم رعاية فردية لكل مريض. ويقول ماينز: ”إن القدرة على نمذجة حالات مرضية محددة واختبار العلاجات بسرعة وبكميات كبيرة تعني أنه يمكن تصميم العلاجات حسب الاحتياجات الفردية لكل مريض“.

وقد تم تمويل هذه الدراسة من قبل المعاهد الكندية للأبحاث الصحية (CIHR)، ومجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة في كندا (NSERC)، وصندوق أونتاريو للأبحاث – برنامج التميز البحثي، والوحدة المتوسطة في مقاطعة مونتغمري (MCIU) ومؤسسة SickKids.

نظام روبوتي يحاكي حركة القلب

ويذكر أن في عام 2023 طور مهندسون نسخة روبوتية طبق الأصل من البطين الأيمن للقلب. والتي تحاكي عمل القلب الحي في النبض وضخ الدم. ويمكن استخدام هذا الجهاز لدراسة اضطرابات البطين الأيمن.

ويجمع البطين الآلي بين أنسجة القلب الحقيقية وعضلات اصطناعية تشبه البالون تمكن العلماء من التحكم في انقباضات البطين مع مراقبة كيفية عمل صماماته الطبيعية وغيرها من الهياكل المعقدة.

يمكن ضبط البطين الاصطناعي لمحاكاة الحالات الصحية والمرضية. وقد تلاعب الفريق بالنموذج لمحاكاة حالات ضعف البطين الأيمن. بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم الرئوي، واحتشاء عضلة القلب.

كما استخدموا النموذج لاختبار الأجهزة القلبية. على سبيل المثال. زرع الفريق صمامًا ميكانيكيًا لإصلاح صمام معطل طبيعيًا. ثم لاحظوا كيف تغير ضخ البطين استجابةً لذلك.

ويقولون إن البطين الأيمن الروبوتي الجديد، أو RRV. يمكن استخدامه كمنصة واقعية لدراسة اضطرابات البطين الأيمن واختبار الأجهزة والعلاجات التي تهدف إلى علاج تلك الاضطرابات.

”تقول مانيشا سينغ، وهي طالبة ما بعد الدكتوراه في معهد الهندسة والعلوم الطبية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: ”البطين الأيمن معرض بشكل خاص للخلل الوظيفي في وحدات العناية المركزة. خاصةً لدى المرضى الذين يستخدمون أجهزة التنفس الصناعي”.

كما يمكن استخدام جهاز محاكاة البطين الأيمن في المستقبل. لدراسة آثار التهوية الميكانيكية على البطين الأيمن وتطوير استراتيجيات لمنع فشل القلب الأيمن لدى هؤلاء المرضى المعرضين للخطر“.

ووجدوا أن قوة ضخ البطين الاصطناعي ووظيفة هياكله الداخلية مماثلة لما لاحظوه سابقًا في الحيوانات الحية السليمة. ما يدل على أن النموذج يمكن أن يحاكي بشكل واقعي عمل البطين الأيمن وتشريحه.

كما تمكن الباحثون أيضًا من ضبط تردد وقوة أنابيب الضخ لمحاكاة حالات قلبية مختلفة. مثل عدم انتظام ضربات القلب وضعف العضلات، وارتفاع ضغط الدم.

المقال الأصلي: (من هنـا)