Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat paljastaneet langattomasti toimivan implantin, joka voi havaita ja korjata kivuttomasti epäsäännölliset sydämenlyönnit. Johdolla Philipp Gutruf Arizonan yliopistossa työryhmä perusti suunnittelunsa joustavaan verkkoon, joka ympäröi ja valvoo sydäntä. Ajotietokoneen tuottamia optisia signaaleja käytetään sydämen lihassolujen kohdistamiseen nykyistä sydämentahdistimia tarkemmin. Tämä lähestymistapa voi johtaa laitteisiin, jotka ovat paljon mukavampia miljoonille sydänsairauksista kärsiville.
Rytmihäiriö on sydämen epänormaalia lyöntiä, ja se voi johtua monista sairauksista. Monille ihmisille rytmihäiriötä voidaan hoitaa implantoimalla paristokäyttöinen sydämentahdistin/defibrillaattori, joka tarkkailee sydämenlyöntiä tunnistamalla niiden tuottamat sähköiset signaalit. Kun rytmihäiriön merkkejä ilmenee, laite antaa sähköiskun suoraan sydämeen kytkettyjen johtoparien väliin. Tämä stimuloi sydämen lihassoluja, mikä johtaa säännöllisen sykkeen palautumiseen.
Tahdistimet ovat pelastaneet miljoonia ihmishenkiä maailmanlaajuisesti, mutta ne ovat erittäin invasiivisia laitteita. Laitteet eivät ole ainoastaan tilaa vieviä ja joustamattomia; niiden antamat iskut stimuloivat myös sydämen kipureseptoreita.
Valoherkät biomolekyylit
Parantaakseen tätä mallia Gutrufin tiimi tutki optogeneettiseen stimulaatioon perustuvaa lähestymistapaa. Tämä sisältää valoherkkien biomolekyylien stimuloinnin, joita löytyy tietyntyyppisistä soluista: tässä tapauksessa lihassoluista, joita kutsutaan kardiomyosyyteiksi. Nämä solut ovat vastuussa sydämen säännöllisen supistumisen laukaisemisesta, ja mikä tärkeintä, ne sisältävät spesifisen valoherkän proteiinin, jota ei löydy kipureseptoreista.
Ulkoisen antennin langattomasti saavan joukkueen suunnittelussa on ohut, joustava verkko, joka ympäröi sydämen. Verkko valvoo elinten sähköisiä signaaleja, jotka analysoidaan erikoisalgoritmeja käyttävällä ajotietokoneella.
Jos tietokone havaitsee rytmihäiriön, se ohjaa verkon lähettämään optisia signaaleja, jotka saavat valoherkät sydänlihassolut supistumaan säännöllisin kuvioin. Koska tämä valo ei häiritse verkon havaitsemia sähköisiä signaaleja, laite voi jatkaa sydämen tarkkailua, vaikka henkiä pelastavia optisia signaaleja toimitetaan.
Kohdennettu lähestymistapa
Tutkijoiden mukaan niiden suunnittelu tarjoaa useita etuja perinteisiin tahdistimeen verrattuna. Sen langaton virtajärjestelmä poistaa tarpeen vaihtaa istutettuja paristoja, mikä tehdään tällä hetkellä viiden tai seitsemän vuoden välein. Lisäksi algoritmit voidaan ohjelmoida kohdistumaan tietyntyyppisiin rytmihäiriöihin – joista monet vaativat monimutkaisempia hoitoja kuin nykyiset sydämentahdistimet pystyvät tarjoamaan.
Väliaikainen sydämentahdistin säätelee sydämen rytmiä ja katoaa sitten kokonaan
Esimerkiksi eteisvärinä voi saada sydämen ylä- ja alakammion sykkimään epätahdissa. Jos algoritmi voitaisiin kouluttaa tunnistamaan tämä, tietokone voisi räätälöidä verkon lähettämät optiset signaalit, mikä tekisi hoidosta paljon tehokkaampaa ja mukavampaa.
Testattuaan laitetta hiirten sydämillä Gutruf ja kollegat ovat nyt varmoja, että heidän lähestymistapansa voi pian johtaa uuden sukupolven älykkäämpiin, vähemmän invasiivisiin sydämentahdistimiin. Jos tämä saavutetaan, se voi viime kädessä parantaa miljoonien tällä hetkellä sydämen rytmihäiriöistä kärsivien ihmisten elämänlaatua.
Tutkimusta kuvataan Tiede ennakot.
