تظهر الدراسة لأول مرة اختبار جهاز تنظيم ضربات القلب المبتكر ذاتي التشغيل بنجاح في الخنازير
قلب يحافظ على وتيرة من خلال الداخلية جهاز تنظيم ضربات القلب تسمى العقدة الجيبية الأذينية (SA Node)، وتسمى أيضًا العقدة الجيبية الموجودة في الحجرة اليمنى العلوية. يقوم جهاز تنظيم ضربات القلب الداخلي هذا بإطلاق شحنات كهربائية 60-100 مرة في الدقيقة وتقوم هذه الطاقة بانقباضات في عضلات القلب مما يسمح لقلبنا بضخ الدم في جميع أنحاء الجسم. مع تقدمنا في السن أو الإصابة بمرض، يصبح هذا الأمر داخليًا جهاز تنظيم ضربات القلب غير قادر على إبقاء القلب ينبض بشكل صحيح. يحدث عدم انتظام ضربات القلب أيضًا بسبب حالة تسمى عدم انتظام ضربات القلب والتي تؤدي إلى إبطاء المعدل الطبيعي للقلب. لتعويض هذه الخسارة، قلب تقليدي جهاز تنظيم ضربات القلب – جهاز إلكتروني يعمل بالبطارية – يمكن زراعته جراحياً داخل المريض لتنظيم ضربات القلب والحفاظ على ثبات القلب.
جهاز تنظيم ضربات القلب التقليدي
يتكون الجهاز من مولد نبض يعمل بالبطارية يتم زرعه تحت الجلد بالقرب من عظمة الترقوة. كما تحتوي على أسلاك عازلة تربط الجهاز بالقلب. تولد الدائرة الإلكترونية إشارات كهربائية يتم توصيلها إلى القلب عبر الأقطاب الكهربائية. جهاز تنظيم ضربات القلب هو جهاز منقذ للحياة ؛ ومع ذلك ، فإن أحد القيود المهمة لجهاز تنظيم ضربات القلب الحالي هو أنه يجب استبداله في أي وقت بين 5 إلى 12 عامًا من أول مرة عندما يتم تركيبها بسبب عمر البطارية المحدود. لا يمكن إجراء عملية الزرع إلا عن طريق الجراحة الغازية باستخدام التخدير الموضعي الذي يمثل تحديًا بحد ذاته حيث يحتاج المريض إلى فتح تجويف صدر. الجراحة ليست باهظة الثمن فحسب ، بل إنها تزيد أيضًا من خطر تعرض المريض للمضاعفات أو العدوى أو حتى النزيف. تم تصميم نوع آخر من أجهزة تنظيم ضربات القلب الصغيرة التي يمكن زراعتها عن طريق قسطرة لتجنب الجراحة ولكنها لا تزال قيد الاختبار.
ركز الباحثون على البناء أجهزة تنظيم ضربات القلب والتي يمكن أن تستخدم بدلاً من ذلك الطاقة الطبيعية من نبضات قلب الشخص بدلاً من البطارية. نظريًا ، لن يحتاج جهاز تنظيم ضربات القلب هذا إلى الاستبدال بمجرد زرعه داخل المريض. تم تصنيع أجهزة تنظيم ضربات القلب التي تعمل بالبلوتونيوم قبل عدة عقود. واجه التصميم التجريبي لأجهزة تنظيم ضربات القلب الجديدة العديد من القيود حتى الآن - مثل هيكل التصميم الصلب الذي يحد من قوته وتعقيداته مع التصغير.
جهاز تنظيم ضربات القلب المبتكر بدون بطارية بتصميم فريد
في دراسة جديدة نشرت في أكس نانو شرع باحثون من المختبر الوطني الرئيسي للعلوم والتكنولوجيا، شنغهاي، الصين في تصميم رواية صغيرة جهاز تنظيم ضربات القلب جهاز يمكن تغذيته بالطاقة من نبضات قلب الشخص وقد نجحوا في اختبار هذا الجهاز على الخنازير. ويمكن وضع الجهاز الجديد تحت القلب وليس بالقرب من عظمة الترقوة كما هو الحال مع أجهزة تنظيم ضربات القلب التقليدية. يعتمد جهاز تنظيم ضربات القلب على علاقة تكافلية مثالية بين قلب الشخص والجهاز.
بدأ تصميم جهاز تنظيم ضربات القلب الجديد هذا من خلال صنع إطار بلاستيكي صغير ومرن أولاً. تم ربط هذا الإطار بطبقات كهرضغطية والتي عند ثنيها تولد الطاقة. تم وضع هذا الجزء، الذي يسمى "حصادة" الطاقة، على شريحة. تم زرع الجهاز في الخنازير ولوحظ أن نبضات قلب الحيوانات يمكن أن تغير (تثني) شكل الإطار وبالتالي تولد طاقة (طاقة) كافية تعادل طاقة تعمل بالبطارية جهاز تنظيم ضربات القلب. يسمح الإطار البلاستيكي المرن للجهاز بالتقاط المزيد من الطاقة من القلب مقارنة بأجهزة تنظيم ضربات القلب التقليدية التي تحتوي على حافظات صلبة.
نظرًا لأن البشر لديهم فسيولوجيا مشابهة جدًا للخنازير، فهذا جهاز تنظيم ضربات القلب يمكن أن تعمل بشكل جيد في البشر أيضا. يشير الباحثون إلى بعض المشكلات التقنية التي يجب معالجتها، على سبيل المثال، يتكون الجهاز من ثلاث تقنيات منفصلة - حصاد الطاقة، جهاز تنظيم ضربات القلب الرقاقة والأسلاك – التي يجب دمجها في جهاز واحد. يمكن إجراء المزيد من الاختبارات على الحيوانات ثم على البشر لتأكيد استقرار الجهاز على المدى الطويل. مثل هذا الجهاز، في حالة نجاحه، سيتطلب إجراء عملية جراحية جائرة فقط مرة واحدة لتقليل خطر تعرض المريض للمضاعفات. قد يكون أحد القيود الرئيسية لهذا الجهاز الجديد هو أن الأطباء قد لا يتمكنون من مراقبة المرضى عن بعد كما هو الحال في أجهزة تنظيم ضربات القلب التي تعمل بالبطارية.
***
المصدر (ق)
نينغ إل وآخرون. 2019. التشغيل المباشر لمنظم ضربات القلب الحقيقي بالطاقة الطبيعية لنبضات القلب. أكس نانو. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
***
