دستگاهی که تیم Gutruf توسعه داده است، که هنوز روی انسان آزمایش نشده است، به ضربان سازها اجازه می دهد تا سیگنال های هدفمندتری را با استفاده از یک طراحی مشبک تولید دیجیتال جدید که تمام قلب را در بر می گیرد، ارسال کنند. این دستگاه از نور و تکنیکی به نام اپتوژنتیک استفاده می کند.
ضربان سازهای موجود در حال حاضر با کاشت یک یا دو لید یا نقطه تماس با قلاب یا پیچ در قلب کار می کنند. اگر حسگرهای روی این لیدها یک بی نظمی خطرناک را تشخیص دهند، برای تنظیم مجدد ضربان، یک شوک الکتریکی به قلب ارسال می کنند.
فیلیپ گوتروف
ایگور افیموف، استاد مهندسی پزشکی و پزشکی در دانشگاه نورث وسترن، گفت: «در حالی که در حال حاضر، برای انجام این کار، ما باید تمام قلب را شوکه کنیم، این دستگاه‌های جدید می‌توانند هدف‌گیری بسیار دقیق‌تری انجام دهند و دفیبریلاسیون را هم مؤثرتر و هم دردناک‌تر می‌کنند.» جایی که دستگاه ها در آزمایشگاه آزمایش شدند. این فناوری می‌تواند زندگی را برای بیماران در سراسر جهان آسان‌تر کند و همچنین به دانشمندان و پزشکان کمک می‌کند تا درباره نحوه نظارت و درمان بیماری بیشتر بیاموزند.»
مش انعطاف پذیر قلب را در بر می گیرد
آسرا، جی. و همکاران (2022) تحریک و ضبط قلب بی‌سیم و کاملاً قابل کاشت با محاسبات روی دستگاه برای ضربان‌سازی حلقه بسته و دفیبریلاسیون. پیشرفت علم doi.org/10.1126/sciadv.abq7469.
منبع
گوتروف گفت: “پیس میکرهای فعلی اساساً یک آستانه ساده را ثبت می کنند و به شما می گویند: “این به آریتمی منجر می شود، حالا شوک!” “اما این دستگاه دارای یک کامپیوتر روی برد است که می توانید الگوریتم های مختلفی را وارد کنید که به شما امکان می دهد به روشی پیچیده تر قدم بردارید. این برای تحقیق ساخته شده است.”
مرجع مجله:
فیبریلاسیون دهلیزی – نوعی از ضربان قلب نامنظم یا آریتمی – منجر به بیش از 454000 بستری شدن در بیمارستان و نزدیک به 160000 مرگ در سال در ایالات متحده می شود. در سراسر جهان، تخمین زده می شود که تقریباً 60 میلیون نفر به این بیماری مبتلا هستند.
منبع:
همه سلول‌های داخل قلب، از جمله گیرنده‌های درد، در یک زمان ضربه می‌خورند، و این همان چیزی است که باعث دردناک شدن ضربان‌دهی یا دفیبریلاسیون می‌شود. این عضله قلب را به طور کلی تحت تاثیر قرار می دهد.”
از آنجایی که این سیستم به جای سیگنال‌های الکتریکی از نور برای تأثیر بر قلب استفاده می‌کند، دستگاه می‌تواند به ثبت اطلاعات حتی زمانی که ضربان‌ساز نیاز به دفیبریلاسیون دارد، ادامه دهد. در پیس میکرهای فعلی، سیگنال الکتریکی حاصل از دفیبریلاسیون می تواند در قابلیت های ضبط اختلال ایجاد کند و پزشکان را با تصویر ناقصی از اپیزودهای قلبی مواجه کند. علاوه بر این، دستگاه نیازی به باتری ندارد، که می تواند بیماران ضربان ساز را از نیاز به تعویض باتری دستگاه خود هر پنج تا هفت سال، همانطور که در حال حاضر معمول است، نجات دهد.
اپتوژنتیک سلول‌ها، معمولاً نورون‌ها، حساس به نور را اصلاح می‌کند، سپس از نور برای تأثیرگذاری بر رفتار آن سلول‌ها استفاده می‌کند. این روش فقط کاردیومیوسیت ها را هدف قرار می دهد، سلول های عضلانی که باعث انقباض می شوند و ضربان قلب را تشکیل می دهند. این دقت نه تنها درد بیماران ضربان ساز را با دور زدن گیرنده های درد قلب کاهش می دهد، بلکه به ضربان ساز اجازه می دهد تا به انواع مختلف بی نظمی ها به روش های مناسب تری پاسخ دهد. به عنوان مثال، در طول فیبریلاسیون دهلیزی، حفره های فوقانی و تحتانی قلب به طور ناهمزمان می تپند و نقش ضربان ساز این است که این دو قسمت را در یک راستا قرار دهد.
در مقاله ای که روز چهارشنبه در پیشرفت علمتیمی از محققان به رهبری دانشگاه آریزونا جزئیات عملکرد یک ضربان ساز بی سیم و بدون باتری را که آنها طراحی کرده اند را شرح می دهند که می تواند با روشی کمتر تهاجمی تر از آنچه در حال حاضر ممکن است کاشته شود و باعث درد کمتر بیماران شود. این مطالعه توسط محققان آزمایشگاه گوتروف به رهبری استادیار مهندسی زیست پزشکی و فیلیپ گوتروف، عضو هیئت علمی کریگ ام.
تیم گوتروف در این پروژه با محققان دانشگاه نورث وسترن همکاری کرد. در حالی که نسخه فعلی دستگاه با موفقیت در مدل های حیوانی به نمایش گذاشته شده است، محققان مشتاقانه منتظر ادامه کار خود هستند که می تواند کیفیت زندگی میلیون ها نفر را بهبود بخشد.
مدل جدید ضربان ساز متشکل از چهار ساختار گلبرگ مانند ساخته شده از لایه نازک و انعطاف پذیر است که حاوی منابع نور و یک الکترود ضبط است. گلبرگ‌ها، به‌ویژه برای سازگاری با تغییر شکل قلب در حین ضربان طراحی شده‌اند، مانند گلی که در شب بسته می‌شود، در اطراف اندام تا می‌شوند تا آن را بپوشانند.
برای اطمینان از اینکه سیگنال‌های نوری می‌توانند به بخش‌های مختلف قلب برسند، این تیم طرحی را ایجاد کردند که شامل احاطه‌ی اندام می‌شود، نه کاشت لیدهایی که نقاط تماس محدودی را فراهم می‌کنند.
ضربان سازها دستگاه های نجات دهنده ای هستند که ضربان قلب افراد مبتلا به بیماری های مزمن قلبی مانند فیبریلاسیون دهلیزی و سایر اشکال آریتمی را تنظیم می کنند. با این حال، کاشت ضربان ساز یک روش تهاجمی است و راه‌اندازی نجات‌دهنده دستگاه‌ها می‌تواند بسیار دردناک باشد. علاوه بر این، ضربان سازها را فقط می توان برای درمان چند نوع خاص از بیماری استفاده کرد.