Một thiết bị cấy ghép không dây có thể phát hiện và điều chỉnh nhịp tim không đều mà không gây đau đớn đã được các nhà nghiên cứu ở Mỹ tiết lộ. Do Philipp Gutruf tại Đại học Arizona, nhóm thiết kế dựa trên một lưới linh hoạt bao quanh và theo dõi trái tim. Các tín hiệu quang học do máy tính tích hợp tạo ra được sử dụng để nhắm mục tiêu vào các tế bào cơ trong tim chính xác hơn so với các máy điều hòa nhịp tim hiện có. Cách tiếp cận này có thể dẫn đến các thiết bị thoải mái hơn nhiều cho hàng triệu người mắc bệnh tim.
Chứng loạn nhịp tim là nhịp đập bất thường của tim và có thể do nhiều bệnh gây ra. Đối với nhiều người, rối loạn nhịp tim có thể được điều trị bằng cách cấy máy tạo nhịp tim/máy khử rung tim chạy bằng pin, theo dõi nhịp tim bằng cách phát hiện các tín hiệu điện mà chúng tạo ra. Khi có dấu hiệu rối loạn nhịp tim, thiết bị sẽ truyền một cú sốc điện giữa một cặp dây dẫn được kết nối trực tiếp với tim. Điều này kích thích các tế bào cơ trong tim, dẫn đến phục hồi nhịp tim bình thường.
Máy tạo nhịp tim đã cứu sống hàng triệu người trên toàn cầu nhưng là thiết bị có tính xâm lấn cao. Các thiết bị không chỉ cồng kềnh và không linh hoạt; những cú sốc mà chúng mang lại cũng kích thích các thụ thể đau trong tim.
Các phân tử sinh học nhạy cảm với ánh sáng
Để cải thiện thiết kế này, nhóm của Gutruf đã khám phá một cách tiếp cận dựa trên sự kích thích quang di truyền. Điều này liên quan đến việc kích thích các phân tử sinh học nhạy cảm với ánh sáng được tìm thấy trong các loại tế bào cụ thể: trong trường hợp này là các tế bào cơ có tên là tế bào cơ tim. Những tế bào này chịu trách nhiệm kích hoạt sự co bóp đều đặn của tim và đặc biệt là chứa một loại protein nhạy cảm với ánh sáng cụ thể không có trong các thụ thể đau.
Được cung cấp năng lượng không dây bằng ăng-ten bên ngoài, thiết kế của nhóm có một lưới mỏng, linh hoạt bao bọc trái tim. Lưới giám sát các tín hiệu điện của cơ quan, được phân tích bởi một máy tính trên bo mạch sử dụng các thuật toán chuyên biệt.
Nếu máy tính phát hiện chứng loạn nhịp tim, hãy điều khiển lưới gửi tín hiệu quang học khiến các tế bào cơ tim nhạy cảm với ánh sáng co lại theo kiểu thông thường. Vì ánh sáng này không can thiệp vào các tín hiệu điện do lưới phát hiện nên thiết bị có thể tiếp tục theo dõi tim, ngay cả khi các tín hiệu quang cứu sinh đang được truyền đi.
phương pháp nhắm mục tiêu
Theo các nhà nghiên cứu, thiết kế của họ mang lại một số lợi thế so với máy điều hòa nhịp tim thông thường. Hệ thống năng lượng không dây của nó loại bỏ nhu cầu thay thế pin cấy ghép, hiện đang được thực hiện từ XNUMX đến XNUMX năm một lần. Hơn nữa, các thuật toán có thể được lập trình để nhắm mục tiêu các loại rối loạn nhịp tim cụ thể – nhiều loại trong số đó yêu cầu các phương pháp điều trị phức tạp hơn so với các máy điều hòa nhịp tim hiện tại có thể cung cấp.
Máy tạo nhịp tim tạm thời điều chỉnh nhịp tim sau đó biến mất hoàn toàn
Ví dụ, rung tâm nhĩ có thể khiến các ngăn trên và dưới của tim bắt đầu đập không đồng bộ. Nếu một thuật toán có thể được đào tạo để nhận ra điều này, thì máy tính có thể điều chỉnh các tín hiệu quang học do lưới gửi ra, giúp việc điều trị trở nên hiệu quả và thoải mái hơn rất nhiều.
Sau khi thử nghiệm thiết bị của họ trên tim chuột, Gutruf và các đồng nghiệp giờ đây tự tin rằng phương pháp của họ có thể sớm dẫn đến một thế hệ máy điều hòa nhịp tim mới thông minh hơn, ít xâm lấn hơn. Nếu đạt được, điều này cuối cùng có thể cải thiện chất lượng cuộc sống của hàng triệu người hiện đang bị rối loạn nhịp tim.
Nghiên cứu được mô tả trong Những tiến bộ khoa học.
