یک ضربان ساز بدون باتری با ضربان قلب طبیعی

مطالعه برای اولین بار نشان می دهد که یک ضربان ساز قلب خلاقانه با موفقیت روی خوک ها آزمایش شده است.

قلب از طریق درونی خود یک سرعت را حفظ می کند راهنما گره سینوسی دهلیزی (گره SA) نامیده می شود که به آن گره سینوسی واقع در اتاق فوقانی سمت راست نیز گفته می شود. این ضربان ساز داخلی 60 تا 100 بار در دقیقه بار الکتریکی آزاد می کند و این انرژی باعث انقباضات ماهیچه های قلب می شود که به قلب ما اجازه می دهد خون را در سراسر بدن پمپاژ کند. با افزایش سن یا ابتلا به یک بیماری، این درونی است راهنما نمی تواند ضربان قلب را به درستی نگه دارد. ضربان قلب نامنظم نیز به دلیل وضعیتی به نام آریتمی ایجاد می شود که ضربان طبیعی قلب را کاهش می دهد. برای جایگزینی این از دست دادن، یک قلب سنتی راهنما – یک دستگاه الکترونیکی با باتری – می‌تواند با جراحی در داخل بیمار کاشته شود تا ضربان قلب را منظم کرده و ضربان قلب را ثابت نگه دارد.

ضربان ساز سنتی قلب

این دستگاه از یک ژنراتور پالس با باتری تشکیل شده است که در زیر پوست نزدیک استخوان یقه کاشته می شود. همچنین دارای سیم های عایق است که دستگاه را به قلب متصل می کند. مدار الکترونیکی سیگنال های الکتریکی تولید می کند که از طریق الکترودها به قلب می رسد. ضربان ساز یک دستگاه نجات دهنده زندگی است. با این حال، یکی از محدودیت های قابل توجه ضربان ساز فعلی این است که به دلیل عمر محدود باتری، آنها باید در هر زمانی بین 5 تا 12 سال از اول نصب شوند، تعویض شوند. کاشت فقط از طریق یک جراحی تهاجمی با استفاده از بی حسی موضعی انجام می شود که خود چالش برانگیز است زیرا حفره قفسه سینه بیمار باید باز شود. جراحی نه تنها گران است، بلکه خطر عوارض، عفونت یا حتی خونریزی را در بیمار افزایش می دهد. نوع دیگری از ضربان ساز کوچک طراحی شده است که می توان آن را از طریق کاتتر کاشت کرد و از جراحی اجتناب کرد، اما هنوز تحت آزمایش است.

محققان بر روی ساخت و ساز تمرکز کرده اند ضربان سازهای قلبی که می تواند به جای باتری از انرژی طبیعی ناشی از ضربان قلب خود فرد استفاده کند. از نظر تئوری، چنین ضربان ساز پس از کاشت در داخل بیمار نیازی به تعویض ندارد. ضربان سازهای پلوتونیومی چندین دهه قبل از آن ساخته شده اند. طراحی آزمایشی پیس میکرهای جدید تاکنون با چندین محدودیت روبرو بوده است - مانند ساختار طراحی سفت و سخت که قدرت و عوارض آن را با کوچک سازی محدود می کند.

یک ضربان ساز نوآورانه بدون باتری با طراحی منحصر به فرد

در یک مطالعه جدید منتشر شده در ACS نانو محققان آزمایشگاه ملی کلید علم و فناوری، شانگهای، چین تصمیم گرفتند تا یک رمان کوچک را طراحی کنند راهنما دستگاهی که می تواند از انرژی ضربان قلب خود تامین شود و آنها با موفقیت این دستگاه را روی خوک ها آزمایش کردند. دستگاه جدید را می‌توان در زیر قلب قرار داد و نه نزدیک استخوان یقه مانند ضربان‌سازهای معمولی. ضربان ساز بر اساس یک رابطه همزیستی ایده آل بین قلب فرد و دستگاه است.

طراحی این ضربان ساز جدید ابتدا با ساخت یک قاب پلاستیکی انعطاف پذیر کوچک آغاز شد. این قاب با لایه های پیزوالکتریک پیوند خورده بود که پس از خم شدن انرژی تولید می کند. این قسمت به نام «دروگر انرژی» روی یک تراشه قرار داده شد. این دستگاه در خوک ها کاشته شد و مشاهده شد که ضربان قلب خود حیوانات می تواند شکل قاب را تغییر دهد (خم شود) و در نتیجه انرژی (قدرت) کافی معادل یک باتری باطری تولید کند. راهنما. قاب پلاستیکی منعطف دستگاه به آن اجازه می دهد تا در مقایسه با پیس میکرهای سنتی که دارای کیس های سخت هستند، انرژی بیشتری را از قلب جذب کند.

از آنجایی که انسان فیزیولوژیکی بسیار شبیه به خوک دارد، این است راهنما می تواند در انسان نیز به خوبی کار کند. محققان به برخی از مسائل فنی اشاره می کنند که باید به آنها پرداخته شود، به عنوان مثال این دستگاه از سه فناوری جداگانه تشکیل شده است - برداشت کننده انرژی، راهنما تراشه و سیم - که باید در یک دستگاه ادغام شوند. آزمایشات بیشتر بر روی حیوانات و سپس در انسان می تواند پایداری طولانی مدت دستگاه را تایید کند. چنین وسیله ای در صورت موفقیت تنها یک بار نیاز به جراحی تهاجمی دارد که خطر عوارض بیمار را کاهش می دهد. یکی از محدودیت‌های اصلی این دستگاه جدید می‌تواند این باشد که پزشکان مانند ضربان‌سازهای باطری قادر به نظارت از راه دور بیماران نباشند.

***

{شما می‌توانید مقاله پژوهشی اصلی را با کلیک بر روی پیوند DOI که در فهرست منابع ذکر شده در زیر آمده است بخوانید}

منبع (ها)

نینگ ال و همکاران 2019. تغذیه مستقیم یک ضربان ساز واقعی قلب با انرژی طبیعی یک ضربان قلب. ACS نانو. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567