Rewolucja w kardiologii: prototyp rozrusznika serca bez baterii

Weryfikacja

Konsultacja: prof. dr hab. n. med. Przemysław Mitkowski

Obecnie stosowana technologia stymulacji serca opiera się na koncepcji systemu zasilanego przez baterię umieszczoną w generatorze impulsów, lecz naukowcy z Chin pracują nad innowacyjnym rozwiązaniem wykorzystującym bezbateryjny, bezakumulatorowy rozrusznik serca. O to, czy pomysł naukowców z Szanghaju może zrewolucjonizować kardiologię, zapytaliśmy prof. dr hab. n. med. Przemysława Mitkowskiego z I Kliniki Kardiologii Katedry Kardiologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu.

Spis treści

1. Jak działają rozruszniki serca?
2. Rozrusznik zasilany biciem serca
3. Jak rozrusznik zasilany energią skurczu serca wpłynie na życie osób, które muszą korzystać z kardiostymulatorów?

Jak działają rozruszniki serca?

Zadaniem rozrusznika serca jest pobudzanie tego narządu do skurczu. Jest to niewielkie urządzenie, które wszczepia się chorym cierpiącym na różnego rodzaju schorzenia układu krążenia, objawiające się zbyt wolną pracą serca.

Choć kardiostymulatory są wysoce niezawodne i można je programować, mają pewne ograniczenie, a jest nim czas pracy związany z pojemnością źródła zasilania.

Jak tłumaczy prof. Mitkowski „dostępność efektywnego źródła energii w urządzeniach do elektroterapii stanowiła istotny problem szczególnie w pierwszych latach stosowania klinicznego stałej stymulacji serca, której początek datujemy na 1958 rok”. - Rozwój technologii źródeł energii spowodował znaczne wydłużenie czasu pracy urządzeń od kilku do obecnie kilkunastu lat. Niemniej, sporadycznie pojawiają się doniesienia o wadach w seriach baterii, które mogą powodować przedwczesne i niespodziewane wyczerpanie źródła energii. Biorąc pod uwagę fakt skuteczniejszego leczenia chorych z problemami sercowo-naczyniowymi, czas życia tych pacjentów wydłuża się, co sprawia, że wymagają oni wymiany urządzenia z powodu zużycia źródła energii. Nawet „proste” zabiegi wymiany nie są wolne od powikłań: uszkodzenia elektrod, zakażenia. W związku z tym od lat trwają prace nad wydłużeniem „żywotności” urządzeń – opowiada prof. Przemysław Mitkowski.

Ekspert podkreśla, że „jednym z rozwiązań jest zastąpienie baterii akumulatorami wielokrotnego ładowania”. - Takie rozwiązanie, choć może wydłużyć pracę układu, nie jest wolne od niedogodności: konieczności ładowania w cyklach nie rzadszych niż co kilka miesięcy (wymagane zaangażowanie pacjenta), ograniczeniem żywotności akumulatora (liczba cykli ładowania). Akumulatory nie są także wolne od problemów technicznych, które mogą spowodować nagłe zmniejszenie pojemności – opowiada.

Rozrusznik zasilany biciem serca

Podczas konferencji Energy Storage and Conversion eksperci z Szanghaju przedstawili innowacyjne rozwiązanie, które dotyczy zmian w zasilaniu rozruszników serca. Zamiast baterii urządzenie będzie zasilane skurczami samego serca. Według naukowców prawidłowe działanie urządzenia niezawierającego baterii będzie możliwe dzięki zastosowaniu zrównoważonej technologii pobierania energii. Już stworzono prototyp takiego stymulatora.

Twórcy pomysłu pracują nad weryfikacją swojego rozwiązania i podkreślają, że jest to spore wyzwanie inżynieryjne. Jednak gdyby się udało, rozruszniki serca mogłyby być wszczepiane pacjentom tylko raz.

Jak rozrusznik zasilany energią skurczu serca wpłynie na życie osób, które muszą korzystać z kardiostymulatorów?

O to, jak pomysł stworzony przez naukowców z Azji wpłynąłby na życie osób, które są zmuszone do korzystania z kardiostymulatorów, zapytaliśmy eksperta. Prof. Mitkowski podkreśla, że „rozwiązanie zaprezentowane przez naukowców z Shanghaju wpisuje się w nurt prac nad poszukiwaniem alternatywnych źródeł energii i stanowi interesujące podejście do problemu żywotności układów”. - W przeciwieństwie do innych zaproponowanych rozwiązań, obecne nie wymaga rozcinania klatki piersiowej (system położony jest wewnątrz serca) i z pewnością w przyszłości zaprojektowany zostanie system wprowadzania, który pozwoli na przezżylne wprowadzenie całego układu. Można się spodziewać korzyści wynikających z faktu, że jest to system bezelektrodowy i zgodnie z obecną wiedzą dotyczącą tych systemów będzie miał przewagę nad klasycznymi „elektrodowymi”, jeżeli chodzi o ryzyko powikłań – dodaje kardiolog.

Jak wskazuje ekspert „nie mamy wiedzy dotyczącej stabilności nowego rozwiązania pod względem dostarczanej energii w długookresowej obserwacji”. - Zgodnie z informacją wynalazców, siła skurczu serca działająca na urządzenie (0,5 N) jest wystarczająca do wygenerowania mocy 192 mikrowatów, a tym samym jest wielokrotnie wyższa niż potrzebne do wyindukowania depolaryzacji i skurczu serca – tłumaczy.

Prof. Miktowski podkreśla, że „nie wiadomo jednak, czy będzie wystarczająca do zasilenia innych funkcji urządzenia”. - Kolejny problem dotyczy występowania powikłań (np. perforacje) oraz możliwości usunięcia układu w przypadku powikłań infekcyjnych, a także warunków do wszczepienia kolejnego w przypadku dysfunkcji poprzedniego - dodaje.

- Po sukcesie stymulacji bezelektrodowej być może nadejdzie czas na zweryfikowanie przydatności kolejnej technologii. Czy „bezbateryjny” stymulator generujący energię elektryczną dzięki wykorzystaniu skurczu mechanicznego serca będzie w przyszłości standardem w stałej stymulacji serca? Jest to wielce prawdopodobne, choć z pewnością jeszcze wiele problemów technicznych wymaga rozwiązania – twierdzi prof. Przemysław Mitkowski.

prof. dr hab. n. med. Przemysław Mitkowski

Lekarz kardiolog związany z I Kliniką Kardiologii Katedry Kardiologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu.

Patrycja Pupiec

Konsultacja: prof. dr hab. n. med. Przemysław Mitkowski