Oamenii de știință americani au realizat un model experimental inovator pentru a prelungi viața bateriilor stimulatoarelor cardiace. Prin conversia energiei mecanice în energie electrică, o carcasă experimentală de stimulator cardiac fără fir (fără plumb) este capabilă să-și reîncarce parțial bateria, potrivit unui studiu realizat pentru testarea conceptului, care va fi prezentat în cadrul sesiunilor științifice 2023 ale Asociației Americane a Inimii, organizate între 11 și 13 noiembrie, la Philadelphia, în Statele Unite, relatează News.ro.
„Energia mecanică și cea electrică sunt legate și pot fi schimbate înainte și înapoi”, a declarat autorul principal al studiului, dr. Babak Nazer, medic și lector universitar la facultatea de medicină a Universității Washington din Seattle.
La fel cum ultrasunetele convertesc tensiunea electrică în presiune sau sunet, se pot proiecta materiale similare pe dispozitive medicale implantabile pentru a converti presiunile oscilante naturale ale inimii „înapoi” în tensiune și a prelungi durata de viață a bateriei, a explicat el.
Potrivit Asociației Americane a Inimii, stimulatoarele cardiace tradiționale (transvenoase) au fire mici sau conductori, care se conectează la inimă, la un capăt, și cu celălalt capăt, la un generator (care include bateria) aflat chiar sub pielea umărului stâng.
Conductorii folosesc senzori, sau electrozi, pentru a detecta bătăile inimii pacientului și apoi trimit impulsuri electrice către inimă pentru a oferi stimulare, dacă este necesar.
În schimb, stimulatoarele cardiace fără fir sunt dispozitive complete, care sunt mai mici decât un stimulator transvenos și care se află în întregime în ventriculul drept al inimii, după ce sunt introduse printr-un mic tub care urcă până la inimă printr-o venă din picior.
Un dezavantaj al stimulatorului cardiac fără fir este că bateria nu poate fi înlocuită cu ușurință, la fel ca bateria unui stimulator transvenos.
O baterie tipică atât la stimulatoarele cardiace tradiționale, cât și la cele fără fir, durează între șase și 15 ani.
În plus, îndepărtarea unui stimulator cardiac fără plumb este dificilă, deoarece acesta se află în interiorul inimii, astfel încât poate fi necesar să se implanteze noi stimulatoare cardiace alături de cele anterioare care și-au pierdut bateria.
La pacienții mai tineri, care pot avea nevoie de mai multe stimulatoare cardiace pe parcursul vieții, această abordare este nepractică.
În cadrul acestui studiu, cercetătorii au proiectat trei dispozitive prototip și le-au analizat într-un simulator de presiune cardiacă pentru a le testa ieșirea de tensiune ca răspuns la presiuni oscilante care le simulează pe cele ale ventriculului drept.
Cu dimensiuni similare cu cele ale stimulatoarelor cardiace fără fir disponibile în prezent în comerț, dispozitivele prototip au o treime din dimensiunea unei baterii AAA.
După ce au plasat dispozitivele prototip într-un aparat special setat să simuleze presiunile naturale ale inimii la o rată de 60 de bătăi pe minut, cercetătorii au înregistrat energia pe care dispozitivul a generat-o ca răspuns la această bătaie artificială a inimii.
Ei au constatat că cel mai bun dintre cele trei prototipuri a reținut aproximativ 10% din energia necesară pentru a produce ritmul „următoarei bătai a inimii”, pe baza randamentului mediu al stimulatorului cardiac.
Cercetătorii spun că următorul pas este să optimizeze materialele și fabricarea pentru a îmbunătăți eficiența recoltării energiei, pentru ca mai apoi să demonstreze că pot face acest lucru în mod constant în cadrul unor studii pe termen lung.
„Sperăm să prelungim și mai mult durata de viață a bateriei și să extindem accesul la acest produs la pacienții mai tineri, care, astfel, vor avea nevoie de mai puține implanturi de-a lungul vieții lor”, a precizat dr Nazer.
Potrivit statisticilor Asociației Americane a Inimii, în 2018, în Statele Unite, au fost efectuate aproximativ 93.000 de proceduri de instalare a unui pacemaker și defibrilator pentru pacienții internați.
Acest studiu experimental oferă informații valoroase despre recoltarea energiei din inimă pentru a reîncărca bateriile stimulatoarelor cardiace, spun autorii studiului.
Aceste noi dispozitive ar putea, de asemenea, să îmbunătățească calitatea vieții pacienților prin faptul că necesită mai puține proceduri, deoarece sunt mai mici și durează mai mult.
Autorii au indicat și câteva limitări ale studiului. Fiind un studiu preliminar pentru un dispozitiv experimental, nu este clar dacă descoperirile pot fi transpuse într-un stimulator cardiac care să funcționeze în siguranță și în mod durabil la oameni.
În acest sens, laboratorul plănuiește în continuare experimente pe termen lung, in vivo..
În plus, studiul a analizat doar energia necesară pentru următoarea bătaie a inimii, dar nu a luat în considerare energia de care are nevoie un stimulator cardiac pentru a monitoriza bătăile inimii și pentru a comunica rezultatele către stimulator, care reprezintă o mare parte din consumul bateriei.
Potrivit autorilor studiului, generațiile viitoare ale dispozitivului vor avea ca obiectiv îmbunătățirea eficienței de 10% de colectare a energiei.
