جامعة واشنطن تطور نظام توليد الطاقة لأجهزة تنظيم ضربات القلب

تقدم دراسة حديثة حلا واعدا لإطالة عمر بطارية أجهزة تنظيم ضربات القلب الخالية من الرصاص عن طريق تحويل الطاقة الميكانيكية من حركات القلب الطبيعية إلى طاقة كهربائية.

وأجهزة تنظيم ضربات القلب هي أجهزة طبية مهمة تستخدم لتنظيم معدل ضربات القلب الصحي والحفاظ عليه. ومع ذلك فإن أجهزة تنظيم ضربات القلب التقليدية واللاسلكية لها عمر بطارية محدود عادة يتراوح بين 6 و15 عاما، ويعد استبدال بطارية جهاز تنظيم ضربات القلب اللاسلكي أو الخالي من الرصاص إجراء معقدا، خاصة أن أجهزة تنظيم ضربات القلب الخالية من الرصاص موجودة بالكامل داخل القلب.

وأوضح الدكتور باباك ناظر الأستاذ فى جامعة واشنطن، أن الدراسة تستهدف تطبيق مفهوم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية على الأجهزة الطبية القابلة للزرع ما يسمح بتحويل حركة القلب إلى جهد كهربائي وبالتالي إطالة عمر البطارية، ولفت إلى أن أجهزة تنظيم ضربات القلب التقليدية تستخدم أسلاكا أو خيوطا صغيرة متصلة بالقلب لمراقبة إيقاعه وتوفير التحفيز الكهربائي عند الضرورة ترتبط هذه الخيوط بمولد ببطارية توضع عادة تحت الجلد بالقرب من الكتف الأيسر.

وقال إنه في المقابل فإن أجهزة تنظيم ضربات القلب الخالية من الرصاص هي أجهزة مدمجة يتم إدخالها مباشرة في البطين الأيمن للقلب من خلال وريد في الساق، وبينما توفر أجهزة تنظيم ضربات القلب الخالية من الرصاص مزايا في الحجم والغرس، لا يمكن استبدال بطارياتها بسهولة.

وقام الباحثون المشاركون بالدراسة بتصميم واختبار ثلاثة أجهزة نموذجية تهدف إلى حصاد الطاقة الميكانيكية من الحركات الطبيعية للقلب، هذه النماذج مماثلة في الحجم لأجهزة تنظيم ضربات القلب الخالية من الرصاص المتاحة تجاريا وكانت حوالي ثلث حجم البطارية، واستخدمت الدراسة جهاز محاكاة لحركة القلب ومحاكاة الظروف داخل البطين الأيمن. وتم وضع أجهزة النموذج الأولي داخل المحاكي وضبطها لتتناسب مع معدل ضربات القلب البالغ 60 نبضة في الدقيقة. سجل الباحثون الطاقة المتولدة من أجهزة النموذج الأولي استجابة لنبضات القلب المحاكاة هذه، وأظهر النموذج الأولي الأكثر نجاحا القدرة على حصاد ما يقرب من 10% من الطاقة المطلوبة لنبض القلب التالي، بناء على متوسط إنتاج جهاز تنظيم ضربات القلب.

تشير نتائج الدراسة إلى أنه من خلال تحسين المواد وطرق التصنيع يمكن تحسين كفاءة حصاد الطاقة، ويخطط الباحثون لإجراء تجارب طويلة الأجل في الجسم الحي للتحقق من صحة النتائج التي توصلوا إليها وضمان سلامة ومتانة التكنولوجيا. كما يلوح في الأفق التعاون مع كبريات الشركات المصنعة لأجهزة تنظيم ضربات القلب لدمج تصميم حصاد الطاقة في أجهزة تنظيم ضربات القلب الحالية الخالية من الرصاص.
وأوضح الباحثون أن هذا الابتكار لديه القدرة على إطالة عمر بطارية منظم ضربات القلب بشكل كبير، وتقليل الحاجة إلى الاستبدال المتكرر، وإفادة المرضى الأصغر سنا الذين قد يحتاجون إلى أجهزة تنظيم ضربات القلب المتعددة طوال حياتهم.

وقدمت الدراسة نهجا مبتكرا لمعالجة عمر البطارية المحدود لأجهزة تنظيم ضربات القلب الخالية من الرصاص من خلال تسخير الطاقة الميكانيكية من الحركات الطبيعية للقلب، ويهدف الباحثون إلى إنشاء أجهزة تنظيم ضربات القلب أكثر كفاءة وأطول أمدا في حين أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير ، تمثل هذه الدراسة تقدما كبيرا في تحسين حياة الأفراد الذين يعانون من أمراض القلب الذين يعتمدون على هذه الأجهزة المنقذة للحياة.