Tyrimas rodo, kad pirmą kartą naujoviškas savarankiškai maitinamas širdies stimuliatorius sėkmingai išbandytas su kiaulėmis
mūsų širdis palaiko tempą per savo vidų širdies stimuliatorius vadinamas sinoatrialiniu mazgu (SA mazgu), dar vadinamas sinusiniu mazgu, esančiu viršutinėje dešinėje kameroje. Šis vidinis širdies stimuliatorius atpalaiduoja elektros krūvį 60-100 kartų per minutę, o ši energija atlieka širdies raumenų susitraukimus, kurie leidžia mūsų širdžiai pumpuoti kraują visame kūne. Kai mes senstame ar susergame, tai vidinė širdies stimuliatorius nesugeba tinkamai plakti širdies. Nereguliarų širdies plakimą taip pat sukelia būklė, vadinama aritmija, kuri lėtina normalų širdies ritmą. Norėdami pakeisti šį praradimą, tradicinė širdis širdies stimuliatorius – baterijomis valdomas elektroninis prietaisas – gali būti chirurginiu būdu implantuojamas paciento viduje, kad būtų sureguliuotas širdies plakimas ir širdis plaktų tolygiai.
Tradicinis širdies stimuliatorius
Prietaisą sudaro baterijomis maitinamas impulsų generatorius, kuris implantuojamas po oda šalia apykaklės kaulo. Jame taip pat yra izoliuoti laidai, jungiantys įrenginį su širdimi. Elektroninė grandinė generuoja elektrinius signalus, kurie elektrodais perduodami į širdį. Širdies stimuliatorius yra gelbėjimo prietaisas; Tačiau vienas reikšmingas dabartinio širdies stimuliatoriaus apribojimas yra tas, kad juos reikia pakeisti bet kuriuo metu nuo 5 iki 12 metų pirmą kartą, kai jie yra sumontuoti, nes baterijos veikimo laikas yra ribotas. Implantacija gali būti atliekama tik taikant invazinę operaciją taikant vietinę nejautrą, kuri pati savaime yra sudėtinga, nes reikia atidaryti paciento krūtinės ertmę. Chirurgija yra ne tik brangi, bet ir padidina paciento komplikacijų, infekcijų ar net kraujavimo riziką. Sukurtas kito tipo mažas širdies stimuliatorius, kurį galima implantuoti per kateterį išvengiant operacijos, tačiau jis vis dar bandomas.
Tyrėjai daugiausia dėmesio skyrė statybai širdies stimuliatoriai kuri vietoj baterijos galėtų naudoti natūralią energiją iš paties žmogaus širdies plakimo. Teoriškai tokio širdies stimuliatoriaus nereikėtų keisti, kai jis implantuojamas paciento viduje. Plutoniu varomi širdies stimuliatoriai buvo gaminami daug dešimtmečių anksčiau. Eksperimentinis naujų širdies stimuliatorių dizainas iki šiol susidūrė su keliais apribojimais, pavyzdžiui, griežta konstrukcijos struktūra, kuri riboja jo galią ir miniatiūrizavimo komplikacijas.
Novatoriškas, unikalaus dizaino širdies stimuliatorius be baterijų
Naujame tyrime, paskelbtame XNUMX m ACS Nano mokslininkai iš Nacionalinės pagrindinės mokslo ir technologijų laboratorijos Šanchajuje (Kinija) nusprendė sukurti naują mažą širdies stimuliatorius prietaisą, kuris gali būti maitinamas iš savo širdies plakimo energijos ir sėkmingai išbandė šį įrenginį su kiaulėmis. Naująjį prietaisą galima kišti po širdimi, o ne šalia apykaklės kaulo, kaip naudojant įprastus širdies stimuliatorius. Širdies stimuliatorius yra pagrįstas idealiu simbiotiniu ryšiu tarp širdies ir prietaiso.
Šio naujo širdies stimuliatoriaus dizainas buvo pradėtas pirmiausia pagaminus nedidelį lankstų plastikinį rėmą. Šis rėmas buvo sujungtas su pjezoelektriniais sluoksniais, kurie lenkdami generuoja energiją. Ši dalis, vadinama energijos kombainu, buvo dedama ant lusto. Prietaisas buvo implantuotas kiaulėms ir buvo pastebėta, kad pačių gyvūnų širdies plakimas gali pakeisti (sulenkti) rėmo formą ir taip generuoti pakankamai energijos (galios), atitinkančios baterijomis maitinamą. širdies stimuliatorius. Prietaiso lankstus plastikinis rėmas leidžia sugauti daugiau energijos iš širdies, palyginti su tradiciniais širdies stimuliatoriais, turinčiais kietus dėklus.
Kadangi žmonių fiziologija labai panaši į kiaulių, tai širdies stimuliatorius gali gerai veikti ir žmonėms. Tyrėjai atkreipia dėmesį į kai kuriuos techninius klausimus, kuriuos reikės išspręsti, pavyzdžiui, įrenginį sudaro trys atskiros technologijos – energijos kombainas, širdies stimuliatorius lustas ir laidai – kuriuos reikia integruoti į vieną įrenginį. Tolesni bandymai su gyvūnais, o paskui su žmonėmis gali patvirtinti ilgalaikį prietaiso stabilumą. Jei toks prietaisas bus sėkmingas, invazinės operacijos reikės tik vieną kartą, sumažinant paciento komplikacijų riziką. Vienas iš pagrindinių šio naujo prietaiso apribojimų gali būti tas, kad gydytojai negalės nuotoliniu būdu stebėti pacientų, kaip tai daroma baterijomis valdomų širdies stimuliatorių atveju.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Ning L ir kt. 2019. Tiesioginis tikro širdies stimuliatoriaus maitinimas natūralia širdies plakimo energija. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
