In fondo al nostro petto c’è una piccola ma potente struttura muscolare chiamata diaframma. Quando questa si contrae, spinge verso il basso, creando un vuoto nel nostro petto. Come una spugna, i nostri polmoni si espandono per aspirare aria fresca e vitale. Quando il diaframma si rilassa, l’aria viene espulsa fuori, permettendo ai nostri polmoni di rinnovarsi continuamente.
Chi è affetto da gravi patologie respiratorie croniche, SLA o lesioni al diaframma, ha difficoltà a respirare autonomamente: una condizione che può essere concausa di problemi più gravi ed anche di morte. I ricercatori del MIT hanno creato un sofisticato ventilatore robotico miniaturizzato impiantabile, che può fungere da “assistente al diaframma”. È costituito da due tubi morbidi come palloncini: usando una pompa esterna per gonfiare i tubi, questi agiscono come muscoli artificiali che spingono il diaframma verso il basso, aiutando i polmoni ad espandersi. Il sistema può essere calibrato per adattarsi al ritmo naturale del diaframma, fornendo un supporto vitale per la respirazione.
Una boccata d’aria
Il team di Ellen Roche, professore associato di ingegneria meccanica e membro dell’Institute for Medical Engineering and Science del MIT, è a capo di questo progettato nato per dimostrare la fattibilità di questo sistema ausiliario di respirazione totalmente nuovo.
“Stiamo sperimentando un nuovo modo di fornire l’ossigeno al nostro corpo, basato sulla biomeccanica della respirazione umana”, spiega Roche in un’intervista al giornale del MIT. “Mentre i ventilatori tradizionali spingono l’aria nei polmoni attraverso maschere o tracheostomie, questa tecnologia è in grado di supportare la respirazione in modo più naturale, dall’interno. Non siamo ancora in grado di impiantare questo dispositivo nell’essere umano. Alcuni elementi vanno miniaturizzati e va individuato un processo corretto per la sua installazione. Ma è emozionante vedere che un nuovo modo di assistere la respirazione è possibile”.
L’assistente al diaframma “impiantabile”: i test
Al momento, Roche e il suo team hanno testato il sistema su maiali anestetizzati impiantando il dispositivo, monitorando i livelli di ossigeno e usando l’ecografia per osservare il movimento del diaframma. Il risultato è stato sorprendente: il ventilatore ha aumentato significativamente la quantità d’aria che i polmoni dei maiali potevano aspirare ad ogni respiro, specie quando il diaframma e i muscoli artificiali lavoravano in sincronia. Questo ha permesso ai polmoni dei maiali di respirare il triplo dell’aria senza assistenza. La chiave per ottenere questi risultati è la capacità del dispositivo di dare una spinta in più verso il basso al diaframma quando si contrae naturalmente, senza dover imitare esattamente il suo movimento.
Il team si augura che questa innovazione possa risolvere nel prossimo futuro le sfide affrontate da coloro che soffrono di disturbi cronici del diaframma. Disturbi spesso causati da malattie neuromuscolari come SLA, distrofia muscolare o danni al nervo frenico. Roche e colleghi sperano che questa soluzione possa fornire una via d’uscita a chi ha lottato per troppo tempo con queste condizioni difficili. E lo speriamo anche noi.
