英国《自然·通讯》杂志于2019年4月23日发表了一项关于自驱动起搏器的生物工程研究。中美科学家团队研发了一种不用电池,可通过收集心跳产生的能量来给心脏起搏器供能的装置。这种装置被植入成年猪体内后,还可以纠正窦性心律不齐。
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2012年6月4日,哈尔滨医科大学附属第四医院副院长李学奇教授在黑河市第二人民医院为患者做起搏器植入术。(邱齐龙/人民图片)
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起搏器已经是大家比较熟悉的电子治疗仪器,普通心脏起搏器的工作原理是由电池供能发出电脉冲,通过导线电极的传导刺激其所接触的心肌,心肌细胞受到刺激产生兴奋,并通过细胞间的缝隙连接或闰盘连接向周围心肌传导电脉冲,导致整个心房或心室兴奋,进而产生收缩活动。心脏起搏器一般适用于缓慢性心律失常、快速性心律失常及非心电性疾病,如预防阵发性房性快速心律失常、颈动脉窦晕厥、双室同步治疗药物难治性充血性心力衰竭等。随着心脏起搏器植入技术的成熟,起搏器并发症及故障的总体发生率仅为1%左右。
普通起搏器一般可维持7至10年,电池占据了起搏器50%以上的体积和60%以上的重量,电池越大寿命越长,但只要是使用电池供能,就一定会有电池电量耗尽的一天。在这个问题的处理上,一部分学者选择去制作拥有更高能量密度的锂电池,而中国科学院北京纳米能源与系统研究所李舟、美国佐治亚理工学院王中林及其同事选择了新的方向,据科技日报报道,此次中美科学家团队所发明的装置也许提供了解决这个问题的新答案。他们合作开发了一种可植入式发电机,可以从心脏搏动中收集足够的能量,为商用起搏器供能。这个能量收集器配有一个电源管理单元和一个起搏器,具有良好的生物相容性和机械耐久性。
遗憾的是,这种能量收集器还处于研究当中,并不能够投入使用。虽然它已经可以做到‘一次心跳,一次起搏’,但如果想要实现更多功能,满足更多复杂精密的心脏起搏器活动,能量还是远远不够的。但是这依然是解决心脏起搏器供电问题的曙光,相信在不远的未来,专家们就可以真正让这个装置造福更多饱受心脏疾病之苦的病友。
本文由武汉亚洲心脏病医院重症医学副主任医师肖红艳进行科学性把关。