这个团队设计了一个瞬态起搏器这是去年世界上第一个。这种完全可植入的无线设备在不再需要后就会溶解在体内。这种新型智能起搏器的特点是由柔软、灵活、无线、可穿戴的传感器和身体外的控制单元组成的协调网络,它们可以相互通信。
该项目的首席研究员之一约翰·罗杰斯(John Rogers)在一份声明中说:“这标志着我们首次将柔软的可穿戴电子设备与瞬态电子平台配对。新闻发布会上.“这种方法可以改变患者接受治疗的方式,为基本生理过程提供多模态闭环控制——通过传感器和刺激器的无线网络,以一种受控制生物体行为的复杂生物反馈循环启发的方式运作。”
智能起搏器中的算法分析包括体温、氧含量、呼吸、肌肉张力、身体活动和心电活动在内的生理功能,以自主检测心律异常。然后,起搏器就可以决定何时给心脏起搏以及起搏速率。
来自智能起搏器的所有信息都可以发送到智能手机或平板电脑上,供医生远程监控患者。
心脏起搏器系统的设计消除了对外部硬件的需求,包括电线或导线,因为它从一个小型无线设备收集能量,该设备轻柔地附着在患者的胸部。
研究人员建议,该设备可以用于心脏手术后需要临时起搏的患者或正在等待永久性起搏器的患者。
“对于临时心脏起搏,该系统将患者从监控和刺激设备中解放出来,将他们限制在医院环境中。相反,患者可以在自己家中舒适地康复,同时在医生的远程监控下保持内心的平静,”罗杰斯说,他也是西北大学麦考密克工程学院和西北大学范伯格医学院的材料科学与工程、生物医学工程和神经外科教授。“这也将降低医疗成本,为其他病人腾出病床。”
Rogers和他的研究团队使用四种不同的皮肤接口设备,配合他们现有的生物可吸收无铅起搏器来设计起搏器。柔软、灵活的装置安装在皮肤上,使用后可以轻轻剥离。当不再需要心脏起搏器时,它会自然地溶解在体内。
该系统有一个身体区域网络,由一个无电池、短暂的、生物可吸收的起搏器组成;位于胸部的心脏模块,为刺激参数提供动力和控制;额头上的血液动力学模块可感知脉搏血氧饱和度、组织氧合和血管张力;咽喉底部的呼吸模块,用于监测咳嗽和呼吸活动;还有一个通过振动和脉冲与病人交流的多触觉反馈模块。
罗杰斯说:“我们想证明,部署多种不同类型的设备是可能的,每种设备都以无线协调的方式在全身执行基本功能。”“有些人有感觉。其中一些正在输送电力。有些是刺激的。有些提供控制信号。但它们都在一起工作,交换信息,根据算法做出决策,并对不断变化的条件做出反应。多个生物电子设备相互通信,并在不同的相关解剖位置执行不同的功能,这是我们未来将继续追求的前沿领域。”
研究人员表示,该设备也可能对脆弱的患者有益,尤其是那些出生时心脏壁上有一个洞,将心脏上部腔室分开的婴儿。
麦考密克生物医学工程教授、范伯格医学(心脏病学)教授伊戈尔·埃菲莫夫(Igor Efimov)说:“好消息是,这是暂时的。”“大约5到7天后,心脏恢复了自我刺激的能力,不再需要起搏器。多年来,移除心脏起搏器的手术已经有了很大的改进,所以并发症的发生率很低。但我们可以将这些婴儿从连接到外部发电机的电线中解放出来,使他们不需要第二次手术。”
这项研究发表在该杂志上科学由罗杰斯、Efimov和Rishi Arora领导,Rishi Arora是范伯格医学院的医学教授,也是心律失常研究中心的联合主任。