AZ 
Dünyanın ən kiçik işıqla işləyən kardiostimulyatoru bir şprislə daxil edilə bilər, sonra ona ehtiyac qalmadıqdan sonra əriyir.
Şimal-Qərb Universitetinin mühəndisləri o qədər kiçik bir kardiostimulyator hazırlayıblar ki, o, şprisin ucuna yerləşə və bədənə qeyri-invaziv şəkildə yeridilə bilər.
Bütün ölçülərdə ürəklərlə işləyə bilsə də, ürək stimulyatoru anadangəlmə ürək qüsurları olan yeni doğulmuş körpələrin kiçik, kövrək ürəkləri üçün xüsusilə uyğundur.
Tək bir düyü taxılından daha kiçik olan kardiostimulyator kiçik, yumşaq, çevik, simsiz, taxıla bilən cihazla birləşdirilmişdir ki, o, ürək sürətini idarə etmək üçün xəstənin sinəsinə quraşdırılır. Geyilə bilən cihaz qeyri-müntəzəm ürək döyüntüsünü aşkar etdikdə, kardiostimulyatoru işə salmaq üçün avtomatik olaraq yüngül impuls verir. Xəstənin dərisinə, döş sümüyünə və əzələlərinə nüfuz edən bu qısa impulslar ürək sürətini idarə edir.
Yalnız müvəqqəti kardiostimulyatora ehtiyacı olan xəstələr üçün nəzərdə tutulmuş kardiostimulyatora ehtiyac qalmadıqdan sonra sadəcə əriyir. Kardiostimulyatorun bütün komponentləri biouyğundur, ona görə də onlar cərrahi ekstraksiya ehtiyacından yan keçərək təbii olaraq orqanizmin biomayelərində həll olurlar.
Tədqiqat Nature jurnalında dərc olunub . Məqalədə cihazın effektivliyi bir sıra iri və kiçik heyvan modelləri, eləcə də ölmüş orqan donorlarının insan ürəkləri üzərində nümayiş etdirilir.Oyna
00:0000:05SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun
Cihazın hazırlanmasına rəhbərlik edən Şimal-Qərb bioelektronikasının pioneri Con A. Rogers dedi: “Biz bildiyimiz qədər dünyanın ən kiçik kardiostimulyatorunu inkişaf etdirdik”.
“Uşaqların ürək əməliyyatları kontekstində müvəqqəti kardiostimulyatorlara mühüm ehtiyac var və bu, ölçüsün miniatürləşdirilməsinin inanılmaz dərəcədə vacib olduğu bir vəziyyətdir. Cihazın bədənə yüklənməsi baxımından – nə qədər kiçik olsa, bir o qədər yaxşıdır.”
Araşdırmaya rəhbərlik edən Şimal-Qərb eksperimental kardioloq İqor Efimov “Bizim əsas motivasiyamız uşaqlar idi” dedi.
“Uşaqların təxminən 1%-i anadangəlmə ürək qüsurları ilə doğulur – onların aşağı resurslu və ya yüksək resurslu ölkədə yaşamasından asılı olmayaraq. Yaxşı xəbər budur ki, bu uşaqlara əməliyyatdan sonra yalnız müvəqqəti pacing lazımdır. Təxminən yeddi gündən sonra xəstələrin əksəriyyətinin ürəyi öz-özünə bərpa olunacaq. Lakin bu yeddi gün tamamilə kritikdir.
“İndi biz bu kiçik kardiostimulyatoru uşağın ürəyinə yerləşdirə və onu yumşaq, zərif, geyilə bilən cihazla stimullaşdıra bilərik. Onu çıxarmaq üçün heç bir əlavə cərrahi müdaxiləyə ehtiyac yoxdur.”
Rogers, McCormick Mühəndislik Məktəbində və Feinberq Tibb Məktəbində təyinatları olduğu Northwestern-də Louis Simpson və Kimberly Querrey material elmləri və mühəndisliyi, biotibbi mühəndislik və nevroloji cərrahiyyə professoru və Querrey Simpson Bioelektronika İnstitutunun direktorudur.
Efimov McCormick-də biotibbi mühəndislik professoru və Feinberg-də tibb (kardiologiya) professorudur. Rogers və Efimov, McCormick-də Maşınqayırma və Mülki və Ətraf Mühit Mühəndisliyi üzrə Jan və Marcia Achenbach professoru Yongqanq Huanq ilə birlikdə tədqiqata rəhbərlik etdilər; Wei Ouyang, Dartmut Kollecində mühəndislik üzrə dosent; və Rishi Arora, Harold H. Hines Jr. Çikaqo Universitetində Tibb Professoru.Oyna
00:0000:09SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun
Qarşılanmamış klinik ehtiyacın qarşılanması
Bu iş Rogers və Efimov arasındakı əvvəlki əməkdaşlığa əsaslanır və bu işdə müvəqqəti pacing üçün ilk həll olunan cihazı inkişaf etdirdilər . Bir çox xəstələr ürək əməliyyatından sonra – ya daimi kardiostimulyator gözləyərkən, ya da sağalma zamanı normal ürək dərəcəsini bərpa etmək üçün müvəqqəti kardiostimulyatorlara ehtiyac duyurlar.
Mövcud qayğı standartına əsasən, cərrahlar əməliyyat zamanı elektrodları ürək əzələsinə tikirlər. Elektrodlardan gələn naqillər xəstənin sinəsinin ön hissəsindən çıxır, burada onlar ürəyin ritmini idarə etmək üçün cərəyan verən xarici pacing qutusuna qoşulurlar.
Müvəqqəti kardiostimulyatora ehtiyac qalmadıqda, həkimlər kardiostimulyator elektrodlarını çıxarırlar. Potensial ağırlaşmalara infeksiya, yerdəyişmə, yırtılmış və ya zədələnmiş toxumalar, qanaxma və qan laxtaları daxildir.
“Naqillər sözün əsl mənasında bədəndən çıxır, bədəndən kənarda kardiostimulyatora bağlanır”, – Efimov bildirib.
“Artıq kardiostimulyatora ehtiyac qalmadıqda, həkim onu çıxarır. Naqillər çapıq toxuması ilə əhatə oluna bilər. Belə ki, naqillər çıxarıldıqda, bu, ürək əzələsinə potensial zərər verə bilər. Nil Armstronq əslində belə öldü . Onun bypass əməliyyatından sonra müvəqqəti kardiostimulyatoru vardı. Naqillər çıxarılanda o, daxili qanaxma yaşadı”.
İncə, çevik, yüngül cihaz həcmli batareyalara və naqillər də daxil olmaqla sərt avadanlıqlara ehtiyacı aradan qaldırdı. Rogersin laboratoriyası əvvəllər bioresorbable elektron tibb konsepsiyasını icad etmişdi – xəstəyə müalicəvi fayda təmin edən və sonra sorulan tikişlər kimi bədəndə zərərsiz şəkildə həll olunan elektron.
Bu cihazlardakı materialların tərkibini və qalınlığını dəyişdirərək, Rogers komandası həll edilməzdən əvvəl onların işlək qaldığı dəqiq gün sayına nəzarət edə bilər.
Tək bir düyü taxılından kiçik olan kardiostimulyator tərəzi üçün düyü yığınının yanında oturur. Kredit: Şimal-Qərb Universiteti
Geyilə bilən cihaz (solda) qeyri-müntəzəm ürək döyüntüsünü aşkar etdikdə, kardiostimulyatoru işə salmaq üçün işıq saçır. Xəstənin dərisinə, döş sümüyünə və əzələlərinə nüfuz edən bu qısa impulslar ürək sürətini idarə edir. Kredit: Con A. Rogers/Şimal-Qərb Universiteti- Tək bir düyü taxılından kiçik olan kardiostimulyator tərəzi üçün düyü yığınının yanında oturur. Kredit: Şimal-Qərb Universiteti
- Geyilə bilən cihaz (solda) qeyri-müntəzəm ürək döyüntüsünü aşkar etdikdə, kardiostimulyatoru işə salmaq üçün işıq saçır. Xəstənin dərisinə, döş sümüyünə və əzələlərinə nüfuz edən bu qısa impulslar ürək sürətini idarə edir. Kredit: Con A. Rogers/Şimal-Qərb Universiteti
Bədən mayesi ilə işləyən batareya
Orijinal dörddəbir ölçülü həll edilə bilən kardiostimulyator kliniki heyvanlar üzərində aparılan tədqiqatlarda yaxşı işlədiyi halda, ürək cərrahları cihazı daha kiçik hala gətirməyin mümkün olub olmadığını soruşdular.
Sonra qeyri-invaziv implantasiya üçün və ən kiçik xəstələrdə istifadə üçün daha uyğun olardı. Lakin cihaz daxili antena tələb edən yaxın sahə rabitə protokolları ilə təchiz edilmişdir – elektron ödənişlər üçün smartfonlarda və RFID etiketlərində istifadə olunan eyni texnologiya.
“Orijinal kardiostimulyatorumuz yaxşı işləyirdi” dedi Rogers.
“O, nazik, çevik və tam rezorbiyalı idi. Lakin onun qəbuledici antenasının ölçüsü onu miniatürləşdirmək imkanımızı məhdudlaşdırdı. Simsiz idarəetmə üçün radiotezlik sxemindən istifadə etmək əvəzinə, biz kardiostimulyatoru işə salmaq və ürəyin səthinə stimullaşdırma impulslarını çatdırmaq üçün işığa əsaslanan sxem hazırladıq. Bu, ölçüsünü dramatik şəkildə azaltmağa imkan verən bir xüsusiyyətdir.”
Tədqiqatçılar cihazın ölçüsünü daha da azaltmağa kömək etmək üçün onun enerji mənbəyini də yenidən təsəvvür etdilər . Enerji təchizatı üçün yaxın sahədə rabitədən istifadə etmək əvəzinə, yeni, kiçik kardiostimulyator kimyəvi enerjini elektrik enerjisinə çevirən sadə batareya növü olan qalvanik elementin təsiri ilə işləyir. Xüsusilə, kardiostimulyator ürəyə elektrik impulslarını çatdırmaq üçün elektrod kimi iki fərqli metaldan istifadə edir. Ətrafdakı biomayelərlə təmasda olduqda, elektrodlar batareya əmələ gətirir. Nəticədə meydana gələn kimyəvi reaksiyalar ürəyi stimullaşdırmaq üçün elektrik cərəyanının axmasına səbəb olur.
“Kardostimulyator bədənə implantasiya edildikdə, ətrafdakı biomayelər batareyanı yaratmaq üçün bu iki metal yastiqciyi elektriklə birləşdirən keçirici elektrolit rolunu oynayır” dedi. “Batareyanın əks tərəfindəki çox kiçik işıqla aktivləşdirilmiş açar, dəriyə quraşdırılmış yamaqdan xəstənin bədənindən keçən işığın çatdırılması ilə cihazı “söndürülmüş” vəziyyətindən “yan” vəziyyətinə çevirməyə imkan verir.”
İşıqla pulsasiya
Komanda bədənə dərindən və təhlükəsiz şəkildə nüfuz edən infraqırmızı dalğa uzunluğundan istifadə edib. Xəstənin ürək döyüntüsü müəyyən dərəcədən aşağı düşərsə, geyilə bilən cihaz hadisəni aşkar edir və avtomatik olaraq işıq yayan diodu işə salır. Daha sonra işıq normal ürək dərəcəsinə uyğun bir sürətlə yanıb-sönür.
“İnfraqırmızı işıq bədənə çox yaxşı nüfuz edir” dedi Efimov. “Əgər ovucunuza fənər qoysanız, işığın əlinizin o biri tərəfindən parıldadığını görərsiniz. Məlum oldu ki, bədənimiz böyük işıq keçiriciləridir.”
Kardiostimulyator o qədər kiçik olsa da – cəmi 1,8 millimetr eni, 3,5 millimetr uzunluğu və 1 millimetr qalınlığı ilə – o, hələ də tam ölçülü kardiostimulyator qədər stimul verir.
“Ürək kiçik miqdarda elektrik stimullaşdırılması tələb edir” dedi Rogers. “Ölçüləri minimuma endirməklə, implantasiya prosedurlarını kəskin şəkildə sadələşdiririk, travma və xəstə üçün riski azaldır və cihazın həll oluna bilən təbiəti ilə ikinci dərəcəli cərrahi çıxarma prosedurlarına ehtiyacı aradan qaldırırıq.”
Daha mürəkkəb sinxronizasiya
Cihazlar çox kiçik olduğundan, həkimlər onların kolleksiyalarını ürək boyunca paylaya bilər. Fərqli bir işıq rəngi müəyyən bir kardiostimulyatoru müstəqil idarə etmək üçün işıqlandıra bilər. Bu şəkildə çoxsaylı kardiostimulyatordan istifadə ənənəvi kardiostimulyatorla müqayisədə daha mürəkkəb sinxronizasiyaya imkan verir. Xüsusi hallarda, ürəyin müxtəlif sahələri müxtəlif ritmlərdə, məsələn, aritmiyaları dayandırmaq üçün sürətləndirilə bilər.
“Biz ürəyin kənarına bir neçə belə kiçik kardiostimulyator yerləşdirə və hər birini idarə edə bilərik”, – Efimov bildirib. “Sonra biz təkmilləşdirilmiş sinxronlaşdırılmış funksional qayğıya nail ola bilərik. Biz həmçinin kardiostimulyatorlarımızı ürək qapaqlarının dəyişdirilməsi kimi digər tibbi cihazlara daxil edə bilərik ki, bu da ürəyin bloklanmasına səbəb ola bilər.”
“O, çox kiçik olduğuna görə, bu kardiostimulyator demək olar ki, hər cür implantasiya edilə bilən cihazla birləşdirilə bilər” dedi Rogers.
“Biz həmçinin bu cihazların kolleksiyalarının transkateter aorta qapağının dəyişdirilməsi kimi xidmət edən çərçivələr arasında inteqrasiyasını nümayiş etdirdik. Burada kiçik kardiostimulyatorlar xəstənin sağalma prosesi zamanı baş verə biləcək fəsadları aradan qaldırmaq üçün lazım olduqda aktivləşdirilə bilər. Beləliklə, bu, daha funksional stimullaşdırma təmin etməklə ənənəvi implantları necə inkişaf etdirə biləcəyimizin yalnız bir nümunəsidir.”
Texnologiyanın çox yönlü olması sinirlərin və sümüklərin sağalmasına kömək etmək, yaraları müalicə etmək və ağrıların qarşısını almaq da daxil olmaqla bioelektronik dərmanlarda istifadə üçün geniş imkanlar açır.
Ətraflı məlumat: Elektroterapiya üçün millimetr miqyaslı bioresorbable optoelektronik sistemlər, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08726-4
Jurnal məlumatı: Təbiət Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir
