Tutkimus osoittaa ensimmäistä kertaa innovatiivisen omavoimaisen sydämentahdistimen, joka on testattu menestyksekkäästi sioilla
Meidän sydän ylläpitää vauhtia sisäistensä kautta sydämentahdistin kutsutaan sinoatriaaliseksi solmuksi (SA-solmuksi), jota kutsutaan myös sinussolmuksi, joka sijaitsee oikeassa yläkammiossa. Tämä sisäinen sydämentahdistin vapauttaa sähkövarauksen 60-100 kertaa minuutissa ja tämä energia suorittaa sydänlihasten supistuksia, joiden ansiosta sydämemme voi pumpata verta koko kehossamme. Ikääntyessämme tai sairastuessamme tämä sisäinen sydämentahdistin ei pysty pitämään sydäntä lyömällä kunnolla. Epäsäännöllinen syke johtuu myös rytmihäiriöstä, joka hidastaa sydämen normaalia sykettä. Tämän menetyksen korvaamiseksi perinteinen sydän sydämentahdistin – paristokäyttöinen elektroninen laite – voidaan implantoida kirurgisesti potilaaseen sydämen sykkeen tasaamiseksi ja sydämen lyömisen tasaiseksi pitämiseksi.
Perinteinen sydämentahdistin
Laite koostuu akkukäyttöisestä pulssigeneraattorista, joka istutetaan ihon alle lähelle kaulusluuta. Siinä on myös eristetyt johdot, jotka yhdistävät laitteen sydämeen. Elektroninen piiri tuottaa sähköisiä signaaleja, jotka toimitetaan sydämeen elektrodien kautta. Tahdistin on hengenpelastuslaite; Eräs nykyisten tahdistinten merkittävä rajoitus on kuitenkin se, että ne on vaihdettava milloin tahansa 5–12 vuoden kuluttua ensimmäisestä asennuksesta, koska akun käyttöikä on rajoitettu. Implantaatio voidaan tehdä vain invasiivisella leikkauksella paikallispuudutuksessa, mikä itsessään on haastavaa, koska potilaan rintaontelo on avattava. Leikkaus ei ole vain kallista, vaan se lisää myös potilaan komplikaatioiden, infektioiden tai jopa verenvuodon riskiä. Toisen tyyppinen pieni sydämentahdistin on suunniteltu, joka voidaan implantoida katetrin kautta välttäen leikkausta, mutta sitä testataan edelleen.
Tutkijat ovat keskittyneet rakentamiseen sydämentahdistimet joka voisi vaihtoehtoisesti käyttää luonnollista energiaa ihmisen omasta sydämenlyönnistä akun sijaan. Teoriassa tällaista sydämentahdistinta ei tarvitsisi vaihtaa, kun se on istutettu potilaaseen. Plutoniumkäyttöisiä sydämentahdistimia on valmistettu vuosikymmeniä aikaisemmin. Uusien sydämentahdistimien kokeellinen suunnittelu on toistaiseksi kohdannut useita rajoituksia – kuten jäykkä rakenne, joka rajoittaa sen tehoa ja komplikaatioita miniatyrisoinnin myötä.
Innovatiivinen paristoton sydämentahdistin ainutlaatuisella muotoilulla
Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin ACS Nano Shanghain Kiinan kansallisen tiede- ja teknologialaboratorion tutkijat päättivät suunnitella uuden pienen sydämentahdistin laitetta, joka saa virtaa oman sydämenlyönnistä ja he testasivat tätä laitetta menestyksekkäästi sioilla. Uusi laite voidaan työntää sydämen alle mieluummin kuin kaulusluun lähelle, kuten perinteisillä sydämentahdistimilla. Tahdistin perustuu ihanteelliseen symbioottiseen suhteeseen sydämen ja laitteen välillä.
Tämän uuden sydämentahdistimen suunnittelu aloitettiin tekemällä ensin pieni joustava muovikehys. Tämä kehys sidottiin pietsosähköisillä kerroksilla, jotka taivutettaessa tuottavat energiaa. Tämä energia "harvesteriksi" kutsuttu osa asetettiin sirulle. Laite istutettiin sioihin ja havaittiin, että eläinten oma sydämenlyönti saattoi muuttaa (taivuta) rungon muotoa tuottaen siten riittävästi energiaa (tehoa), joka vastaa akkukäyttöistä. sydämentahdistin. Laitteen joustava muovikehys mahdollistaa sen, että se sieppaa enemmän energiaa sydämestä verrattuna perinteisiin sydämentahdistimiin, joissa on kova kotelo.
Koska ihmisillä on hyvin samanlainen fysiologia kuin sioilla, tämä sydämentahdistin voi toimia hyvin myös ihmisillä. Tutkijat korostavat joitain teknisiä kysymyksiä, joihin on puututtava, esimerkiksi laite koostuu kolmesta erillisestä teknologiasta – energianharvesterin, sydämentahdistin siru ja johdot – jotka on integroitava yhteen laitteeseen. Lisäkokeet eläimillä ja sitten ihmisillä voivat vahvistaa laitteen pitkäaikaisen vakauden. Jos tällainen laite onnistuu, se vaatii invasiivista leikkausta vain kerran, mikä vähentää potilaan komplikaatioiden riskiä. Yksi tämän uuden laitteen suuri rajoitus voi olla se, että lääkärit eivät ehkä pysty valvomaan potilaita etänä, kuten paristokäyttöisten sydämentahdistimien tapauksessa.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
Ning L et ai. 2019. Suoraan todelliseen sydämentahdistimeen virtaa luonnollisella sydämenlyönnillä. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
