Кардиостимулятор обычно ассоциируется с хирургической операцией, проводами и устройством, которое остается в теле пациента на годы. Инженеры Массачусетского технологического института и их партнеры предложили другой подход: управлять сердечным ритмом с помощью ультразвуковых импульсов, поступающих от небольшого пластыря на груди. Разработка пока испытана главным образом на клетках и животных, однако в будущем она может стать неинвазивной альтернативой традиционным имплантам. Обычный кардиостимулятор посылает электрические импульсы, когда сердце сокращается слишком медленно или теряет правильный ритм. Устройство помогает поддерживать частоту и последовательность ударов, но для его установки обычно требуется поместить генератор под кожу и провести электроды к сердцу. Новый проект сохраняет сам принцип внешней команды для сердечной мышцы, но заменяет электрический контакт сфокусированными звуковыми волнами.
Прототип состоит из ультразвукового пластыря размером примерно с почтовую марку и компактного блока с аккумулятором и электроникой. Миниатюрные преобразователи направляют звуковые волны через грудную клетку к сердцу. Импульсы открывают в сердечных клетках чувствительные к механическому воздействию ионные каналы. В клетку поступает кальций, запускающий сокращение, так ультразвук фактически задает сердцу нужный темп. Однако одного пластыря недостаточно. Исследователи использовали соногенетику — технологию, при которой клетки генетически модифицируют, чтобы они сильнее реагировали на звук. В экспериментах человеческие кардиомиоциты после такой модификации сокращались синхронно с ультразвуковыми импульсами. Для будущего применения у людей ученые рассматривают однократное введение генной терапии, похожее по формату на вакцинацию, которое повысит чувствительность клеток сердца к ультразвуку.
Читайте также
Сенат против криптодоходов Трампа: США спорят о запрете доходов на крипте для чиновников
«Эти каналы теперь лучше “слышат” ультразвук и могут открываться, впуская кальций, который непосредственно активирует клетку и заставляет ее сокращаться», — объяснил первый автор исследования Чэнь Гун. Наиболее заметные результаты получены в опытах на крысах. Пластырь помогал ускорить слишком медленный пульс и стабилизировать нерегулярные сокращения, подстраивая сердце под частоту ультразвуковых «тиков». В статье в Nature Biomedical Engineering сообщается, что система обеспечивала точность воздействия менее одного миллиметра и частоту стимуляции до девяти герц. Безопасность регулярного использования у животных оценивали в течение восьми месяцев. Кроме того, исследователи проверили возможность масштабирования технологии на изолированных свиных сердцах, размеры которых ближе к человеческим.
Главное преимущество разработки — отсутствие хирургически установленного генератора и электродов, контактирующих с сердцем. Современные кардиостимуляторы спасают жизни и считаются надежным методом лечения, но имплантация все равно может сопровождаться инфекцией, образованием тромбов, смещением или поломкой электродов и другими осложнениями. Батарея импланта также имеет ограниченный срок службы, после чего устройство приходится заменять. Ультразвуковой пластырь теоретически мог бы уменьшить часть этих проблем. Еще одна цель команды — создать систему замкнутого контура. Такой пластырь должен не просто посылать импульсы по заранее установленной программе, а постоянно наблюдать за работой сердца, распознавать отклонение ритма и автоматически выбирать момент для стимуляции. Для этого разработчики хотят объединить терапевтический ультразвук с уже созданной ими технологией длительной ультразвуковой визуализации внутренних органов.
При этом говорить о готовом «кардиостимуляторе без операции» пока рано. Технология требует генной терапии, не проходила полноценные клинические испытания на людях и должна доказать долгосрочную эффективность при движении, изменении положения тела и разных заболеваниях сердца. Исследователям также предстоит подтвердить точность воздействия через человеческую грудную клетку и отдельно оценить возможные иммунные и генетические риски.
«Мы считаем, что однажды на теле смогут находиться пластыри, которые долго наблюдают за внутренними органами и одновременно обеспечивают терапевтическую стимуляцию в замкнутом контуре», — заявил профессор MIT Сюаньхэ Чжао.
Если технология пройдет дальнейшие испытания, кардиостимуляция может превратиться из хирургической процедуры в носимую систему, работающую почти незаметно для пациента. Но сегодня это перспективный лабораторный проект, а не доступная замена имплантируемому кардиостимулятору.
Меню 
Знания 
События 
Новости 
Курсы валют