Amerykańscy naukowcy przetestowali bezprzewodowe serce

Zdaniem autorów nowego wynalazku, pacjenci wyposażeni w sztuczne serce lub pomocniczą pompę krwi będą mogli dzięki nowemu systemowi uzyskać większą swobodę ruchów niż dotychczas.

Naukowcy z University of Washington i University of Pittsburgh Medical Center (UPMC) przetestowali bezprzewodowy system zasilania w połączeniu z komercyjnym urządzeniem wspomagającym pracę komór serca (VAD).

Projekt o nazwie Free-range Resonant Electrical Energy Delivery (FREE-D) jest prowadzony przez Joshuę Smitha, który przeszedł z firmy Intel na Uniwersytet Waszyngtoński, gdzie spędził kilka lat, pracując nad systemem przesyłu energii drogą radiową.

Mówimy o technologii, która poprzez regulację częstotliwości rezonansowej i innych parametrów cewek odbiorczych i nadawczych, pozwala na przesyłanie energii elektrycznej na średnie odległości (dziesiątki centymetrów - metrów) z dużą wydajnością.

Kardiolodzy eksperymentowali już wcześniej z indukcyjnymi systemami zasilania dla wszczepianej pompy serca, chcąc pozbyć się przewodów przechodzących przez skórę (bramki dla infekcji, zwiększającej ryzyko powikłań). Jednak proste technologie (takie jak te stosowane w bezprzewodowych szczoteczkach elektrycznych) rozczarowały lekarzy – zasięg transmisji wynosił kilka milimetrów, a pojawił się efekt uboczny w postaci niepotrzebnego nagrzewania tkanek.

Mechaniczne serce znajduje się w okręgu, na tle którego widoczny jest cały łańcuch bezprzewodowej transmisji prądu (zdjęcie University of Washington).

System Smitha pokonuje te niedociągnięcia. Składa się z dwóch par cewek. Pierwsza (po prawej na zdjęciu powyżej) jest podłączona do sieci elektrycznej i przekazuje energię do drugiej cewki (w środku), którą teoretycznie można umieścić na ubraniu pacjenta.

Ta druga cewka ładuje akumulator buforowy noszony przez osobę (niezbędny do wydłużenia autonomii), a także dostarcza prąd do innej, mniejszej cewki nadawczej. Ta jest już zaangażowana w przesyłanie energii do bardzo małej (zaledwie 4,3 cm średnicy) cewki odbiorczej (po lewej na zdjęciu), znajdującej się w ciele człowieka i połączonej ze sztucznym sercem, a także z wewnętrzną baterią buforową.

Do tej pory konfiguracja została przetestowana w warunkach laboratoryjnych. Cewki umieszczono na stole, a podłączony do nich aparat VAD był obsługiwany w kubku z płynem. Moc była przesyłana niezawodnie z wydajnością około 80%, zgodnie z komunikatem prasowym University of Washington.

W przyszłości autorzy projektu widzą poniższy obrazek. Kilka cewek nadawczych powinno zostać zamontowanych w pokoju dziennym lub roboczym pacjenta - w ścianach, suficie, pod łóżkiem i w fotelu. Mają one zapewnić osobie z implantem kardiologicznym niemal ciągłe ładowanie baterii. Aby je naładować, nie będzie ona musiała podłączać się do gniazdek.

W specjalnie wyposażonym pomieszczeniu pacjent ze sztucznym sercem lub urządzeniem wspomagającym pracę komór serca mógłby żyć i pracować swobodniej niż w przypadku starszych systemów, w których funkcjonalność implantu w całości zależy od baterii wymagającej regularnego podłączania do sieci (ilustracja Pramoda Bonde'a, University of Pittsburgh Medical Center).

Jednocześnie wewnętrzna bateria powinna umożliwiać bezpieczne przebywanie poza obszarem cewek zasilających i bez kamizelki przez maksymalnie dwie godziny. Umożliwi to pacjentowi na przykład kąpiel.

Naukowcy przedstawili wyniki pierwszych testów systemu na dorocznej konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Rozwoju Sztucznych Organów Wewnętrznych (ASAIO), gdzie otrzymali nagrodę za najbardziej obiecujące badania w dziedzinie sztucznych serc.

Kolejnym krokiem dla autorów prototypu będzie przetestowanie bezprzewodowego zasilania sztucznego serca wszczepionego zwierzęciu testowemu.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]