پژوهشگران دانشگاه واشنگتن (UW) در سیاتل با موفقیت یک ضربان‌ساز بدون سرب طراحی کردند که می‌تواند تا حدی با استفاده از انرژی تولید شده توسط خود قلب شارژ شود.

در بیانیه مطبوعاتی این پژوهشگران آمده است که یافته‌های این پژوهش در نشست علمی انجمن قلب آمریکا (AHA) که اواخر این هفته برگزار می‌شود، ارائه خواهد شد.

ضربان‌ساز‌ها دستگاه‌های کوچکی هستند که ضربان قلب بیمار را تشخیص می‌دهند و در صورت نیاز، پالس‌های الکتریکی را به قلب می‌فرستند. بر اساس گزارش انجمن قلب آمریکا در سال ۲۰۱۸ بیش از ۹۳ هزار جراحی تعبیه ضربان‌ساز و شوک دهنده در ایالات متحده انجام شده است.

در روز‌های اولیه ظهور این فناوری، ضربان‌ساز‌ها را با سیم‌هایی به قلب وصل می‌کردند و یک منبع تغذیه روی پوست شانه چپ قرار داشت.

سپس با پیشرفت در این فناوری، ضربان‌ساز‌ها بدون سرب و به اندازه کافی کوچک شدند تا در بطن راست قلب به همراه باتری قرار داده شوند. از آنجایی که باتری یک ضربان‌ساز بیش از ۱۵ سال دوام نمی‌آورد، بیمارانی که ضربان‌ساز‌های بدون سرب دارند باید پس از طی این مدت تحت یک عمل جراحی دیگر قرار گیرند تا دستگاه جدیدی برای آن‌ها نصب شود، زیرا باتری ضربان‌ساز‌ها قابل تعویض نیست.

شارژ باتری ضربان‌ساز

بابک ناظر، دانشیار پزشکی در دانشگاه واشنگتن این سوال را مطرح کرد که آیا انرژی مکانیکی تپش قلب می‌تواند برای شارژ باتری داخل ضربان‌ساز به الکتریسیته تبدیل شود؟

وی گفت: درست مانند دستگاه فراصوت (اولتراسوند) که ولتاژ الکتریکی را به فشار یا صدا تبدیل می‌کند، ما می‌توانیم مواد مشابهی را روی دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت مهندسی کنیم تا فشار‌های نوسانی طبیعی قلب را به ولتاژ تبدیل کنیم و عمر باتری طولانی شود.

سپس تیم بابک ناظر سه دستگاه نمونه اولیه را طراحی کردند تا مشخص کنند که آیا چنین رویکردی می‌تواند کارساز باشد یا خیر. آن‌ها این سه دستگاه را در یک شبیه‌ساز فشار قلبی برای تعیین ولتاژ خروجی تولید شده با استفاده از این روش آزمایش کردند. نمونه‌های اولیه مشابه ضربان ساز‌های بدون سرب بودند که امروزه استفاده می‌شوند و بزرگتر از یک سوم باتری قلمی استاندارد نبودند.

نتایج و راه پیش رو

پژوهشگران این سه نمونه اولیه را در دستگاهی قرار دادند تا فشار قلب را هنگام تپش با نرخ ۶۰ بار در دقیقه شبیه‌سازی کند و سپس آن انرژی را که این نمونه‌های اولیه می‌توانستند از آن‌ها تولید کنند، ثبت کردند.

این تیم دریافت که این نمونه اولیه با بهترین عملکرد می‌تواند تقریباً ۱۰ درصد از شارژ مورد نیاز برای سرعت بخشیدن به ضربان بعدی را تولید کند. این قابلیت شارژ مجدد ممکن است چشمگیر نباشد، اما همچنان می‌تواند به افزایش عمر باتری ضربان‌ساز کمک کند؛ بنابراین بیماران جوان‌تر که به ضربان‌ساز نیاز پیدا می‌کنند، از این پس در طول عمر خود پس از پایان عمر باتری ضربان‌ساز خود، دیگر نیازی به عمل‌های بعدی نخواهند داشت.

بابک ناظر ادامه داد: ما امیدواریم عمر باتری را بیشتر کنیم و دسترسی به این محصول را برای بیماران جوانتر که امیدواریم در طول عمر خود به ایمپلنت کمتری نیاز داشته باشند، گسترش دهیم.

وی افزود: گام بعدی ما بهینه‌سازی مواد و ساخت برای بهبود بازدهی برداشت انرژی است و سپس نشان دهیم که می‌توانیم این کار را به طور مداوم در مطالعات بلندمدت انجام دهیم.

پژوهشگران امیدوارند در آینده با هماهنگی تولیدکنندگان ضربان‌ساز، طراحی خود را در ضربان‌ساز‌های موجود بگنجانند.

با این حال، این راه آسانی برای موفقیت نخواهد بود. برای شروع، آزمایش‌ها در شبیه‌ساز‌ها انجام شده و زمانی که این فناوری بر روی افراد استفاده شود، نتایج می‌تواند متفاوت باشد. همچنین پژوهشگران فقط به یک عملکرد ضربان‌ساز نگاه کردند که ضربان بوده است. عملکرد‌های دیگر مانند برقراری ارتباط و سنجش ضربان قلب نیز مصرف کنندگان قابل توجهی انرژی باتری هستند که این تیم در مطالعه خود به آن‌ها نپرداخته است.