Kalp Pili Yok Olabilir mi?

Geçici kalp pili kalp ritmini düzenler ve ardından tamamen yok olur. Geçici kalp pilleri, kalp ameliyatı sonrası veya kalıcı kalp pili beklerken kısa süreli kalp ritmi bozuklukları olan hastalar için gerekli kalp pilini sağlar. Bu tip cihazlar tipik olarak deriden geçirilen, enfeksiyon riski taşıyan ve hasta hareketliliğini kısıtlayan elektrotlara sahip harici donanım gerektirir. Ek olarak, implante edilen cihaza ihtiyaç duyulmadığı zaman çıkarılması kalp dokusuna zarar verme riski taşır. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için ABD’deki araştırmacılar, harici elektrotlar olmadan çalışan ve tedavinin tamamlanmasından sonra vücutta tamamen çözünen implante edilebilir bir kalp pili tasarladılar. Cihaz, cerrahi olarak çıkarma ihtiyacını ortadan kaldırarak, zaman kontrollü bir şekilde doğal işlemlerle tamamen emilebilir malzemelerden yapılmıştır. Sonuç olarak “Kalp Pili Yok Olabilir mi?” sorusuna cevap vermiş oluyoruz.

Böyle biyolojik olarak emilebilir kurşunsuz bir kalp pili, geleneksel geçici tempo oluşturan sistemler ile ilgili riskler olmaksızın kalp hızı ve ritminin ameliyat sonrası kontrolünü sağlayabilmektedir. Northwestern Üniversitesi ve George Washington Üniversitesi’nde yönetilen araştırma ekibi Nature Biotechnology’de yenilikçi cihazı anlatıyor.

Kalp Pili Tasarımı

Araştırmacılar, pil ihtiyacını ortadan kaldırmak böylece cihazı küçültmek için ve kalp piline güç ve kontrol komutları vermek için kablosuz enerji aktarımını kullandılar. Cihazın güç toplama alıcısı, tungsten kaplı magnezyumdan (W/Mg) yapılmış endüktif bir bobin, silikon nanomembrana dayalı bir radyo frekansı PIN diyotu ve biyolojik olarak bozunabilir polimer PLGA’nın bir dielektrik katmanından oluşmaktadır. Kalp pili ayrıca elektriksel uyarıları iletmek için miyokardiyuma bağlanan çözünebilir metalik temas pedlerine bağlı esnek W/Mg uzatma elektrotları içermektedir.

Tüm sistem sadece 16 mm genişliğinde ve 250 um kalınlığındadır ve tamamen biyolojik olarak emilebilir malzemelerden yapılmıştır: PLGA monomorleri glikolik ve laktik asitte çözünürken, W/Mg ve silikon nanomembran toksik olmayan ürünlere ayrışır. Bu malzemelerin eksikliği cihazın kalbin kavisli yüzeyine uyum sağlamasına ve hareketlerine de uyum sağlamasına olanak tanır.

John Rogers ve Rishi Arora ile birlikte çalışmayı yöneten Igor Efimov, “Malzeme bilimi ve organ uyumlu biyoelektronik alanındaki önemli gelişmeler bu çalışmayı mümkün kıldı.” diye açıkladı. “Kablosuz, pilsiz kalp pilleri bir süre önce geliştirildi. Ancak, atan bir kalbin sert cihazı ile yumuşak dokusu arasındaki uyumsuzluktan muzdariptiler, bu da hayvanlarda yüksek ölüm oranlarına neden oldu ve insanlara kolayca adapte edilemedi.

Efimov, “Rogers grubu tarafından yumuşak organ-uyumlu elektroniklerin geliştirilmesi bu sorun çözüldü” diyor. “Bir sonraki adım, biyolojik olarak emilebilir elektroniklerin geliştirilmesiydi. Bu, geçici implante edilebilir cihazların birçok klinik ihtiyacı için bir yöntem değişikliği idi.”

Kalp Pilinin Performansının Kanıtı

Ekip, kalp pilini ilk olarak yakındaki bir verici antenden gelen RF gücünü kullanarak pacing’i başlatmak için ex vivo fare ve tavşan kalpleri üzerinde test etti. İnsan kalp dokusunun dilimindeki testler de başarılı bir tempo gösterdi.

Daha sonra grup, bir ex vivo fare modelinde AV bloğunu (kulakçıklardan karıncıklara bozulmuş sinyal iletimi) tedavi etmek için kalp pilini kullandı. Elektrokardiyogram (EKG) kayıtları ve optik aksiyon potansiyellerinin ölçümleri, cihazın etkili ventriküler tempo sağlayabildiğini ve AV bloğunu tedavi etmek için kalp ritmini yönlendirebildiğini doğruladı.

Araştırmacılar ayrıca açık göğüs ameliyatı sırasında yetişkin bir köpekte in vivo tempo gösterdi. 17 cm’lik maksimum tempo(calışma) mesafesini (cilt ve iletim bobini arasında) kaydettiler ve kalp pilinin uzun menzilli kablosuz enerji aktarımı kapasitesini doğruladılar. Bu bulgular, cihazın yetişkin insan hastalarda operasyon için gerekli güç transferini sağlayabildiğini de ayrıca göstermektedir.

Son olarak ekip, biyolojik olarak parçalanabilen kalp pillerini sıçanlara cerrahi olarak implante etti ve uyanık veya hafif sakinleştirilmiş hayvanlar üzerinde günlük kalp pili denemeleri yaptı. EKG sinyalindeki değişiklikler başarılı ventriküler yakalamayı gösterdi.

Cihaz implantasyondan sonra dört gün boyunca tempoyu başarıyla gerçekleştirdi, ardından altı gün sonra tempo başarısız olana kadar performansı düşmeye başladı. Düzenli çalışma ve tam biyoresorbsiyon için zaman çizelgeleri, belirli klinik gereksinimleri karşılayacak şekilde uyarlanabilme sanşı elde edilebilir. Efimov, “Cihazlar, cihaz emilmeden önce kullanım ömrünü ‘programlayacak’ olan, yavaş emilim oranına sahip malzemelerle kaplanabilir,” diye de açıklıyor.

Biyoresorbsiyon sürecini izlemek için araştırmacılar, yedi hafta boyunca farelerin CT görüntülerini kaydettiler. İmplantasyondan bir hafta sonra kalp pili şeklini ve kalple temasını korudu. Cihaz daha sonra zamanla küçüldü ve çöktü, büyük ölçüde üç hafta içinde çözüldü ve kalan kalıntılar 12 hafta sonra tamamen kayboldu. Biyolojik olarak emilebilir kalp pilinin implantasyonu ve emilmesinin farelerin doğal fizyolojisini etkilemediği de belirtilmekte.

Araştırmacılar şimdi, ameliyattan birkaç gün sonra geçici kalp pili gerektiren septal defekt(Kalp septumlarında açıklık veya yırtık) onarımını takiben AV bloğu olan pediatrik hastalar için biyolojik olarak emilebilir kalp pilleri geliştirmeyi planlıyorlar. Ayrıca kapak onarımından sonra sıklıkla geçici AV bloğu yaşayan yetişkin hastalar için de cihazlar tasarlayacaklar.
Efimov, Fizik Dünyasına “Benzer bir yaklaşım diğer birçok kalp, sinir ve kas uygulaması için de kullanılabilir” diye ekliyor. “Ayrıca bu yaklaşımın, CABG [koroner arter baypas grefti] hastalarının %30’unda ve diğer kalp ameliyatlarından sonra ortaya çıkan ameliyat sonrası atriyal fibrilasyonu tedavi etmek için geçici bir defibrilatör tasarlamak için kullanılabileceğine inanıyoruz” diyor.

Kaynak

Temporary pacemaker regulates heart rhythm then completely disappears