Ένα εμφύτευμα ασύρματης τροφοδοσίας που μπορεί να ανιχνεύσει και να διορθώσει ανώδυνα τους ακανόνιστους καρδιακούς παλμούς παρουσίασαν ερευνητές στις ΗΠΑ. Με επικεφαλής τον Philipp Gutruf στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, η ομάδα στήριξε το σχέδιό της σε ένα εύκαμπτο πλέγμα που περιβάλλει και παρακολουθεί την καρδιά. Τα οπτικά σήματα που παράγονται από έναν ενσωματωμένο υπολογιστή χρησιμοποιούνται για τη στόχευση των μυϊκών κυττάρων στην καρδιά με μεγαλύτερη ακρίβεια από τους υπάρχοντες βηματοδότες. Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να οδηγήσει σε συσκευές που είναι πολύ πιο άνετες για εκατομμύρια που υποφέρουν από καρδιακές παθήσεις.
Η αρρυθμία είναι ο ανώμαλος καρδιακός παλμός και μπορεί να προκληθεί από ένα ευρύ φάσμα ασθενειών. Για πολλούς ανθρώπους, η αρρυθμία μπορεί να αντιμετωπιστεί με την εμφύτευση ενός βηματοδότη/απινιδωτή που λειτουργεί με μπαταρία, ο οποίος παρακολουθεί τον καρδιακό παλμό ανιχνεύοντας τα ηλεκτρικά σήματα που παράγουν. Όταν εμφανιστούν σημεία αρρυθμίας, η συσκευή διέρχεται ηλεκτροπληξία μεταξύ ενός ζεύγους καλωδίων που συνδέονται απευθείας με την καρδιά. Αυτό διεγείρει τα μυϊκά κύτταρα στην καρδιά, οδηγώντας στην αποκατάσταση ενός κανονικού καρδιακού παλμού.
Οι βηματοδότες έχουν σώσει εκατομμύρια ζωές παγκοσμίως, αλλά είναι εξαιρετικά επεμβατικές συσκευές. Όχι μόνο οι συσκευές είναι ογκώδεις και άκαμπτες. Τα σοκ που προσφέρουν διεγείρουν επίσης τους υποδοχείς πόνου στην καρδιά.
Φωτοευαίσθητα βιομόρια
Για να βελτιώσει αυτό το σχέδιο, η ομάδα του Gutruf διερεύνησε μια προσέγγιση που βασίζεται στην οπτογενετική διέγερση. Αυτό περιλαμβάνει τη διέγερση φωτοευαίσθητων βιομορίων που βρίσκονται σε συγκεκριμένους τύπους κυττάρων: σε αυτή την περίπτωση, τα μυϊκά κύτταρα που ονομάζονται καρδιομυοκύτταρα. Αυτά τα κύτταρα είναι υπεύθυνα για την ενεργοποίηση της τακτικής συστολής της καρδιάς και, κυρίως, περιέχουν μια συγκεκριμένη φωτοευαίσθητη πρωτεΐνη που δεν βρίσκεται στους υποδοχείς του πόνου.
Τροφοδοτούμενο ασύρματα από μια εξωτερική κεραία, ο σχεδιασμός της ομάδας διαθέτει ένα λεπτό, εύκαμπτο πλέγμα που περιβάλλει την καρδιά. Το πλέγμα παρακολουθεί τα ηλεκτρικά σήματα του οργάνου, τα οποία αναλύονται από έναν ενσωματωμένο υπολογιστή που χρησιμοποιεί εξειδικευμένους αλγόριθμους.
Εάν ο υπολογιστής ανιχνεύσει αρρυθμία, κατευθύνει το πλέγμα για να στείλει οπτικά σήματα που προκαλούν τα ευαίσθητα στο φως καρδιομυοκύτταρα να συστέλλονται με κανονικά μοτίβα. Δεδομένου ότι αυτό το φως δεν παρεμβαίνει στα ηλεκτρικά σήματα που ανιχνεύονται από το πλέγμα, η συσκευή μπορεί να συνεχίσει να παρακολουθεί την καρδιά, ακόμη και όταν παραδίδονται σωτήρια οπτικά σήματα.
Στοχευμένη προσέγγιση
Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο σχεδιασμός τους προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους συμβατικούς βηματοδότες. Το ασύρματο σύστημα τροφοδοσίας του αφαιρεί την ανάγκη αντικατάστασης των εμφυτευμένων μπαταριών, κάτι που σήμερα γίνεται κάθε πέντε έως επτά χρόνια. Επιπλέον, οι αλγόριθμοι μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να στοχεύουν συγκεκριμένους τύπους αρρυθμιών – πολλοί από τους οποίους απαιτούν πιο πολύπλοκες θεραπείες από ό,τι μπορούν να προσφέρουν οι υπάρχοντες βηματοδότες.
Ο προσωρινός βηματοδότης ρυθμίζει τον καρδιακό ρυθμό και στη συνέχεια εξαφανίζεται εντελώς
Η κολπική μαρμαρυγή, για παράδειγμα, μπορεί να αναγκάσει την άνω και την κάτω κοιλότητα της καρδιάς να αρχίσουν να χτυπούν ασύχρονα. Εάν ένας αλγόριθμος μπορούσε να εκπαιδευτεί να το αναγνωρίζει, ο υπολογιστής θα μπορούσε να προσαρμόσει τα οπτικά σήματα που στέλνονται από το πλέγμα, καθιστώντας τη θεραπεία πολύ πιο αποτελεσματική και άνετη.
Έχοντας δοκιμάσει τη συσκευή τους στις καρδιές ποντικιών, ο Gutruf και οι συνεργάτες του είναι πλέον σίγουροι ότι η προσέγγισή τους θα μπορούσε σύντομα να οδηγήσει σε μια νέα γενιά εξυπνότερων, λιγότερο επεμβατικών βηματοδοτών. Εάν επιτευχθεί, αυτό θα μπορούσε τελικά να βελτιώσει την ποιότητα ζωής εκατομμυρίων ανθρώπων που υποφέρουν αυτήν τη στιγμή από καρδιακές αρρυθμίες.
Η έρευνα περιγράφεται στο Προκαταβολές Επιστήμη.
