محققان دانشگاه واشنگتن (UW) در سیاتل با موفقیت یک ضربان ساز بدون سرب طراحی کردند که می تواند تا حدی با استفاده از انرژی تولید شده توسط خود قلب شارژ شود.
در بیانیه مطبوعاتی محققان آمده است که یافته های این مطالعه در نشست علمی انجمن قلب آمریکا (AHA) اواخر این هفته ارائه خواهد شد.
ضربانسازها دستگاه های کوچکی هستند که ضربان قلب بیمار را تشخیص می دهند و در صورت لزوم پالس های الکتریکی را به قلب می فرستند. طبق گزارش انجمن قلب آمریکا در سال 2018، بیش از 93000 عمل جراحی کاشت ضربان ساز و شوک دهنده در ایالات متحده انجام شده است.
هنگامی که این فناوری برای اولین بار ظهور کرد، ضربان سازها با سیم به قلب متصل شدند و یک منبع تغذیه روی پوست شانه چپ قرار داده شد.
بعدها، با پیشرفت تکنولوژی، ضربانسازها بدون سرب و به اندازه‌ای کوچک شدند که با باتری در بطن راست قلب قرار گیرند. از آنجایی که باتری ضربان‌ساز بیش از 15 سال دوام نمی آورد، بیمارانی که از ضربان سازهای بدون سرب استفاده می کنند باید تحت عمل جراحی دیگری قرار گیرند تا پس از این مدت دستگاه جدیدی کاشته شود، زیرا باتری ضربان‌ساز قابل تعویض نیست.
شارژ باتری ضربان ساز
استادیار دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن بابک ناظر این سوال را مطرح کرد که آیا انرژی مکانیکی ضربان قلب می تواند برای شارژ باتری داخل ضربان ساز به الکتریسیته تبدیل شود؟
او می گوید: درست مانند فراصوت (اولتراسوند) که ولتاژ الکتریکی را به فشار یا صدا تبدیل می کند، می توانیم مواد مشابه را به دستگاه های پزشکی قابل کاشت تبدیل کنیم تا فشارهای نوسان طبیعی قلب را به ولتاژ تبدیل کرده و عمر باتری را افزایش دهیم.
سپس تیم بابک ناظر سه نمونه اولیه از دستگاه را طراحی کرد تا مشخص شود که آیا چنین رویکردی جواب می دهد یا خیر. آنها این سه دستگاه را در شبیه ساز فشار قلب آزمایش کردند تا ولتاژ خروجی تولید شده با استفاده از این روش را تعیین کنند. نمونه های اولیه مشابه ضربان سازهای بدون سرب مورد استفاده امروزی بودند و اندازه آنها از یک سوم یک باتری قلمی استاندارد بیشتر نبود.
نتیجه گیری و راه پیش رو
محققان سه نمونه اولیه را در یک ماشین قرار دادند تا فشار ضربان قلب را با 60 ضربه در دقیقه شبیه‌سازی کنند و سپس انرژی این نمونه‌های اولیه را ثبت کردند.
این تیم دریافت که این نمونه اولیه با کارایی بالا می تواند حدود 10 درصد از شارژ مورد نیاز برای تسریع ضربان بعدی را تولید کند. این توانایی شارژ مجدد ممکن است چشمگیر نباشد، اما همچنان می تواند به افزایش عمر باتری ضربان ساز کمک کند.
بنابراین، بیماران جوانی که به ضربان ساز نیاز دارند، پس از تمام شدن باتری های ضربان ساز، دیگر نیازی به اقدامات پیگیری در طول زندگی خود نخواهند داشت.
بابک ناظر می گوید: امیدواریم عمر باتری را افزایش دهیم و دسترسی به این محصول را برای بیماران جوان تر که در طول زندگی خود به ایمپلنت کمتری نیاز دارند، افزایش دهیم.
وی افزود: گام بعدی ما بهینه سازی مواد و تولید برای بهبود بهره وری برداشت انرژی است و سپس نشان می دهد که می توانیم این کار را به طور مداوم در مطالعات بلندمدت انجام دهیم.
در آینده، محققان امیدوارند با هماهنگی با سازندگان ضربان ساز، طرح خود را در ضربان سازهای موجود بگنجانند.
اما راه موفقیت آسان نخواهد بود. اول از همه، آزمایش‌ها در شبیه‌سازها انجام شد و زمانی که این فناوری روی انسان‌ها استفاده می‌شد، نتایج می‌توانست متفاوت باشد. علاوه بر این، محققان تنها یک عملکرد ضربان ساز، ضربان را بررسی کردند. عملکردهای دیگر مانند انتقال و اندازه گیری ضربان قلب نیز مصرف کنندگان قابل توجهی از انرژی باتری هستند و این تیم در مطالعه خود این را در نظر نگرفتند.