60 多年来,起搏器(植入胸部的小型装置,向心脏发送电脉冲)一直在履行其职责,在心脏中产生他们自己无法产生的轻微跳动。
该设备延长了许多患者的生命(在其“极端”版本中, ECMO甚至 暂停死亡)。然而,即使是最好的起搏器也忽略了一个简单的事实:健康的心脏并不像节拍器那样精确地跳动。当我们吸气时它们加速,当我们呼气时它们减速。基于这种称为“呼吸性窦性心律不齐” 世界各地的科学家正在创造一种仿生起搏器。
“这些设备必须倾听身体的反馈。我们需要更智能的工具,” 骰子 朱利安·帕顿(Julian Paton)英国布里斯托大学教授,该领域多项研究的带头人。
在 纸 在本周发表于 生理学杂志, 佩顿 和他的同事们描述了一种仿生心脏起搏器,它遵循心脏的自然节律,可以更有效地补偿疲劳的心脏节律。
该设备“读取”每个人呼吸提供的电信号,并相应地调节心跳。换句话说,它完美地适应每个人的个人节奏。
在对患有心力衰竭的小鼠进行的测试中,与传统的起搏器相比,该设备可使心脏泵出的血液增加20%。
远远领先于现在
目前的起搏器试图以一种相当老式的方式适应变化,即使用加速度计或体温传感器。一些新的呼吸设备开始出现,但它们仅根据记录的呼吸的定期“样本”进行调整。 “我们正在围绕我们每个人不同且独特的呼吸来调节控制论起搏器,” 佩顿指出。
控制论起搏器的心脏? 这是一个想法
仿生起搏器背后的设备使用了基于神经网络的模拟芯片,该芯片是该研究的共同作者开发的, 阿兰·诺加雷特(Alain Nogaret) 来自巴斯大学。在对老鼠的测试中,他记录了膈肌的电活动,膈肌在呼吸时收缩。该芯片解释这些信号并将其转化为随后对心脏左心房的电刺激动作,使其与呼吸“配合”跳动。
使用模拟芯片的优点是无需调解,它可以对体内的变化做出快速响应:该设备可以小型化并达到邮票的大小。
可能的进展
帕顿说,如果对人体的测试证实了对老鼠的良好前提,那么就无需记录the肌的信号:只需将芯片整合到现有的起搏器中即可。