Pētījums rāda, ka pirmo reizi novatorisks pašdarbināms sirds elektrokardiostimulators ir veiksmīgi pārbaudīts cūkām
mūsu sirds uztur tempu caur savu iekšējo elektrokardiostimulators sauc par sinoatriālo mezglu (SA mezglu), ko sauc arī par sinusa mezglu, kas atrodas augšējā labajā kamerā. Šis iekšējais elektrokardiostimulators atbrīvo elektrisko lādiņu 60-100 reizes minūtē, un šī enerģija veic sirds muskuļu kontrakcijas, kas ļauj mūsu sirdij sūknēt asinis visā ķermenī. Novecojot vai saslimstot ar slimību, šī iekšējā elektrokardiostimulators nespēj uzturēt pareizu sirdsdarbību. Neregulāru sirdsdarbību izraisa arī stāvoklis, ko sauc par aritmiju, kas palēnina normālu sirdsdarbību. Lai aizstātu šo zaudējumu, tradicionālā sirds elektrokardiostimulators – ar akumulatoru darbināma elektroniska ierīce – var ķirurģiski implantēt pacienta iekšienē, lai normalizētu sirdsdarbību un uzturētu sirdsdarbību vienmērīgi.
Tradicionāls sirds stimulators
Ierīce sastāv no ar akumulatoru darbināma impulsu ģeneratora, kas tiek implantēts zem ādas apkakles kaula tuvumā. Tam ir arī izolēti vadi, kas savieno ierīci ar sirdi. Elektroniskā ķēde ģenerē elektriskos signālus, kas caur elektrodiem tiek piegādāti sirdij. Elektrokardiostimulators ir dzīvības glābšanas ierīce; tomēr viens būtisks pašreizējā elektrokardiostimulatora ierobežojums ir tas, ka tie ir jānomaina jebkurā laikā no 5 līdz 12 gadiem, kad tie ir uzstādīti, jo akumulatora darbības laiks ir ierobežots. Implantāciju var veikt tikai ar invazīvu operāciju, izmantojot vietējo anestēziju, kas pati par sevi ir sarežģīta, jo pacientam ir jāatver krūškurvja dobums. Operācija ir ne tikai dārga, bet arī palielina pacienta komplikāciju, infekciju vai pat asiņošanas risku. Ir izstrādāts cita veida mazs elektrokardiostimulators, ko var implantēt, izmantojot katetru, izvairoties no operācijas, taču tas joprojām tiek pārbaudīts.
Pētnieki ir koncentrējušies uz celtniecību sirds elektrokardiostimulatori kas alternatīvi varētu izmantot dabisko enerģiju no cilvēka paša sirdsdarbības, nevis akumulatora. Teorētiski šāds elektrokardiostimulators nebūtu jāmaina, kad tas ir implantēts pacientam. Ar plutoniju darbināmi elektrokardiostimulatori ir ražoti daudzus gadu desmitus agrāk. Jaunu elektrokardiostimulatoru eksperimentālā konstrukcija līdz šim ir saskārusies ar vairākiem ierobežojumiem, piemēram, stingra konstrukcijas struktūra, kas ierobežo tā jaudu un sarežģījumus ar miniaturizāciju.
Novatorisks elektrokardiostimulators bez akumulatora ar unikālu dizainu
Jaunā pētījumā, kas publicēts ACS Nano pētnieki no Nacionālās galvenās zinātnes un tehnoloģiju laboratorijas Šanhajā, Ķīnā, nolēma izstrādāt jaunu mazu elektrokardiostimulators ierīci, kuru var darbināt no paša sirdsdarbības enerģijas, un viņi veiksmīgi izmēģināja šo ierīci cūkām. Jauno ierīci var ievietot zem sirds, nevis pie apkakles kaula, kā ar parastajiem elektrokardiostimulatoriem. Elektrokardiostimulatora pamatā ir ideālas simbiotiskas attiecības starp sirdi un ierīci.
Šī jaunā elektrokardiostimulatora dizains tika uzsākts, vispirms izveidojot nelielu elastīgu plastmasas rāmi. Šis rāmis tika savienots ar pjezoelektriskiem slāņiem, kas pēc saliekšanas rada enerģiju. Šī daļa, ko sauc par enerģijas "kombaini", tika novietota uz mikroshēmas. Ierīce tika implantēta cūkām, un tika novērots, ka dzīvnieku sirdsdarbība var mainīt (saliekt) rāmja formu, tādējādi radot pietiekami daudz enerģijas (jaudas), kas līdzvērtīga ar akumulatoru darbināmai ierīcei. elektrokardiostimulators. Ierīces elastīgais plastmasas rāmis ļauj tai uztvert vairāk enerģijas no sirds, salīdzinot ar tradicionālajiem elektrokardiostimulatoriem, kuriem ir cietie korpusi.
Tā kā cilvēku fizioloģija ir ļoti līdzīga cūkām, šī elektrokardiostimulators var labi darboties arī cilvēkiem. Pētnieki norāda uz dažām tehniskām problēmām, kas būs jārisina, piemēram, ierīce sastāv no trīs atsevišķām tehnoloģijām – enerģijas kombaina, elektrokardiostimulators mikroshēma un vadi – kas jāintegrē vienā ierīcē. Turpmāka pārbaude ar dzīvniekiem un pēc tam ar cilvēkiem var apstiprināt ierīces ilgtermiņa stabilitāti. Ja šāda ierīce būs veiksmīga, invazīva operācija būs nepieciešama tikai vienu reizi, samazinot pacienta komplikāciju risku. Viens no galvenajiem šīs jaunās ierīces ierobežojumiem varētu būt tas, ka ārsti, iespējams, nevarēs attālināti uzraudzīt pacientus, kā tas ir ar akumulatoriem darbināmu elektrokardiostimulatoru gadījumā.
***
Avots (-i)
Ning L et al. 2019. gads. Īsta sirds elektrokardiostimulatora tieša barošana, izmantojot dabisko sirdsdarbības enerģiju. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
***
