中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

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2021年12月20-22日 | 上海世博展览馆1&2号馆

心脏起搏器有一天会可吸收吗?

2021-07-08

由无导线、无电池及生物可吸收部件制成的完全可植入的起搏器可能代表了临时起搏技术的未来。西北大学和乔治-华盛顿大学(GW)的研究人员开发了有史以来第一个临时起搏器——一种无线、无电池、完全可植入的起搏装置,在不再需要它时就会消失。


目前,为了在开放性心脏手术后建立临时起搏,外科医生必须在手术期间在心肌上缝上临时起搏器电极。这些导线从病人的胸前出来,连接到一个外部起搏电极,提供电流以控制心脏的节奏。当不再需要临时起搏器时,医生会移除起搏器的电极。虽然不常见,但植入的临时起搏器的潜在并发症包括感染、移位、组织撕裂或损坏、出血和血块。这是罗杰斯实验室的第二个生物可吸收电子医学的例子,该实验室研究瞬态电子学已经超过十年。2018年,罗杰斯及其同事展示了世界上第一个生物可吸收电子设备——一种可生物降解的植入物,可加速神经再生。该团队的生物可吸收装置是完全无害的——类似于可吸收缝线。在完全降解后,这些设备通过身体的自然代谢过程完全消失。


灵活的、可溶解的电子器械很快就能让临时起搏器佩戴者受益,以避免从最初植入到完成工作后移除器械的手术风险。

这种薄而灵活的轻型设备可用于心脏手术后需要临时起搏的患者,或在等待永久性起搏器时使用。该起搏器的所有部件都具有生物相容性,在五到七周的时间里自然地被人体的生物液体吸收,而不需要通过手术提取。该器械使用近场通信协议从外部远程天线无线获取能量——与智能手机中用于电子支付和RFID标签的技术相同。这消除了对笨重电池和刚性硬件的需要,包括电线(或导线)。导线不仅会带来感染,还可能被疤痕组织所包裹,在移除时造成进一步的损害。根据病人的情况,临时起搏器可能需要几天到几周的时间。通过改变设备中材料的成分和厚度,罗杰斯的团队可以控制它在溶解前保持功能的精确天数。


在6月28日发表在《Nature Biotechnology》上的一项研究中,研究人员通过一系列大型和小型动物模型(如下图)证明了该设备的有效性。他们列举了对替代性临时起搏器技术的几个关键需求,这种技术可以提供所需的电疗,同时解决相关的生理并发症。


领导该设备开发的西北大学John A. Rogers说:"放置在心脏内或附近的硬件会产生感染和其他并发症的风险。该无线临时起搏器克服了传统临时器械的主要缺点,消除了经皮导线的手术——从而提供了降低成本和改善病人护理结果的潜力。这种不寻常的器械类型可能代表了临时起搏技术的未来。通过进一步的修改,最终有可能通过腿部或手臂的静脉植入这种生物可吸收起搏器。在这种情况下,也有可能为遭受心脏病发作的病人或正在接受导管手术的病人提供临时起搏,如经导管主动脉瓣置换术。”

共同领导这项研究的西北大学心脏病专家Rishi Arora博士说:"有时病人只是暂时需要起搏器,也许是在开放性心脏手术、心脏病发作或药物过量之后。在病人的心脏稳定后,我们可以移除起搏器。目前的护理标准包括插入一根电线,在原地停留三到七天。这些有可能被感染或移位。"

与John A. Rogers和Rishi Arora共同领导这项研究的GW公司的伊戈尔-埃菲莫夫说:"瞬态电子平台为医学和生物医学研究开启了一个全新的篇章。作为这项技术基础的生物可吸收材料使我们有可能创造出一大批诊断和治疗性的瞬时设备,用于监测疾病和治疗的进展,提供电学、药学、细胞治疗、基因重编程等。"

有了西北大学和GW公司的临时起搏器,外科医生和病人可以避开这种具有潜在风险的手术。这种完全可植入的设备又轻又薄——250微米厚,重量不到半克。它柔软而有弹性,封装了电极,这些电极柔和地贴在心脏表面,提供电脉冲。

来源:CCI心血管医生创新俱乐部