來自美國西北大學的研究團隊為心臟病患者開發(fā)了一種可溶解的智能起搏器，并與可穿戴的傳感器網絡相連，全面監(jiān)測患者心律，預計將在 5 年內投入臨床使用。

進行心臟血管手術后，許多患者需要一個臨時起搏器來幫助他們穩(wěn)定心率。該裝置由一個脈沖發(fā)生器、一根或多根絕緣導線以及每根導線末端的電極組成。脈沖發(fā)生器是一個有金屬外殼，包含小型計算機和電池的電子電路，它負責調節(jié)發(fā)送到心臟的脈沖。電線的一端連接脈沖發(fā)生器，另一端連接的電極則放置在心臟的一個腔室內。

但傳統(tǒng)的臨時起搏器存在幾個問題：脈沖發(fā)生器限制了患者的活動能力，并且必須通過手術來更換或移除起搏器，這可能導致感染、移位、組織撕裂或損壞、出血和血栓等并發(fā)癥。

去年，來自美國西北大學的研究團隊開發(fā)了一種溶解式起搏器，讓患者可以在不受外部硬件束縛的情況下正常生活。該起搏器厚度為 250 微米，重量不到半克，最關鍵的是可以溶解在患者體內，無需手術移除。

今年 5 月，該研究團隊又推出了升級版智能起搏器，它可以與該團隊開發(fā)的可穿戴傳感器網絡相連。這種傳感器網絡靈活柔軟，穿戴在身上可以監(jiān)測各種生理功能，以幫助起搏器確定何時以何種速度為心臟起搏。整個起搏系統(tǒng)是完全自主的。

值得注意的是，這種溶解式起搏器在溶解時還會釋放出一種消炎****。開發(fā)團隊成員，西北大學生物醫(yī)學工程教授 Igor Efimov 介紹道：「任何類型的外來硬件被植入人體時，細胞都會攻擊這個外來物體，釋放抗炎****將阻止身體排斥起搏器?！?/span>

這套智能設備在植入人體后立即開始溶解，但每個設備都將為特定患者專門設計和制造。例如患者需要持續(xù)使用起搏器兩周，則研究團隊會將其設計成在所需時間內（約兩周）保持其完整性的設備。該設備尚未供人們實際使用，但 Efimov 預計它將在未來 5 年內提供給患者。

該智能起搏器的外殼是由可生物吸收的聚氨酯制成的，材料薄、柔軟且柔韌?！赣捎谄鸩饕踩胄呐K表面，因此這些材料特性至關重要」，研究團隊負責人、IEEE Fellow John Rogers 說道。

起搏器的內部一側是接收天線，另一側是傳輸線圈。它們通過蛇形射頻二極管連接。起搏器的正上方有一個連接到患者胸部的小型無線貼片，電極則位于貼片與皮膚直接接觸的一側，貼片內部還有一個小電池和一個傳輸線圈。電極負責記錄患者的心電圖 (ECG) 并幫助調節(jié)發(fā)送到心臟的脈沖。

智能起搏器在體內自行溶解。

貼片中的傳輸線圈和起搏器無線耦合。電池產生的振蕩磁場在貼片線圈中感應出電流，然后電流會進入起搏器中的線圈，為設備供電并控制心臟起搏率。如果起搏器檢測到患者的心率下降到某個頻率以下，它會激活貼片中的傳輸線圈，為起搏器提供動力，使其能夠將患者的心率恢復到健康水平。

連接到患者胸部的小型無線貼片負責記錄患者的心電圖，然后將其發(fā)送到移動應用程序，供醫(yī)生使用。該智能起搏器內部的接收天線負責收集患者心率數(shù)據(jù)，并使用近場通信技術（NFC）將其發(fā)送到移動應用程序上，供醫(yī)生監(jiān)測。

雖然可以根據(jù)心電圖結果來衡量患者的心臟跳動速度，但身體活動、患者的血型和靜息心率等外部因素也會影響心律。因此，研究團隊又開發(fā)了一個可穿戴的傳感器網絡，用于監(jiān)測患者的體溫、氧氣水平、呼吸、身體活動、肌肉張力等。

目前，整個傳感器網絡包括三個部分：胸部、前額和頸部。起搏器的系統(tǒng)會自動分析這些傳感器收集的數(shù)據(jù)，如果檢測到心律異常，起搏器將改變心率脈沖。

原文鏈接：https://spectrum.ieee.org/dissolvable-pacemaker