Киберимплантат спасает от сердечного приступа

Ученые разработали «умный» имплантат, который с помощью электродной сетки обнаруживает опасные явления в сердце и автоматически устраняет их.

Профессор Джон Роджерс из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и профессор Игорь Ефимов из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали новую технологию, которая с помощью МРТ и КТ сканирования позволяет создать 3D-модель сердца пациента и на ее основе изготовить специальную электродную сеть, имплантируемую на сердце пациента. Тонкая золотая сеть оборачивается вокруг сердца и автоматически регистрирует аритмию. В случае необходимости имплантат посылает корректирующие электрические импульсы и может спасти жизнь даже в случае остановки сердца.

Имплантируемые дефибрилляторы и кардиостимуляторы используются с 1970-х годов, но только сегодня достижения в области новых материалов и 3D визуализации позволили создать небольшое и по-настоящему эффективное устройство.

Новое устройство Ефимова и Роджерса имеет более 30 электродов и изготавливается на основе 3D-модели сердца пациента

Лучшие современные имплантируемые дефибрилляторы с помощью данных с 2-3 электродов определяют, находится ли пациент в шоковом состоянии. Новое устройство Ефимова и Роджерса имеет более 30 электродов, которые размещаются в различных регионах сердца и собирают гораздо больше информации о его деятельности. Более того, большое количество электродов позволяет осуществлять более тонкое вмешательство в работу сердца.

Процесс изготовления имплантата (слева направо): сканирование сердца с помощью МРТ и КТ, печать трехмерной модели, создание соответствующей сети электродов, размещение сети на живом сердце

Сопряжение сети электродов со смартфоном позволяет врачам следить за состоянием сердца пациента в режиме реального времени. В настоящее время подобные исследования возможны только в лабораториях, они требуют оборудования стоимостью в миллионы долларов и сложных тестов, имитирующих нагрузку на сердце в ходе повседневной деятельности. С новым имплантатом у пациентов с сердечными заболеваниями будет выше шанс на успешную реанимацию в случае остановки сердца. Новый имплантат способен мгновенно отправить стимулирующие электроимпульсы в остановившееся сердце. Когда речь идет о минутах - это может спасти жизнь. По сравнению с современными дефибрилляторами, посылающими сквозь грудь пациента импульсы в 1000 вольт, сетчатый имплантат производит слабые, но эффективные адресные «уколы» электротоком.

У новой технологии есть и масса других преимуществ. Прежде всего, новый имплантат изготавливается под конкретных пациентов и может имплантироваться пациентам разного возраста и веса. Также к сетке с электродами можно добавить разнообразные датчики, позволяющие измерять уровень кислотности, температуру тела, отслеживать обмен веществ и многие другие параметры. Комплексное измерение множества параметров может помочь предупредить возникновение инфаркта или ишемического приступа еще до того, как появятся первые физические симптомы. Связанный со смартфоном имплантат может предупредить пациента о нарастающих негативных явлениях, сигнализировать о необходимости снизить нагрузку или принять лекарство.

Сеть электродов может обеспечивать себя энергией самостоятельно: с помощью пьезоэлектрического чипа (на фото)

По словам разработчиков, новый имплантат начнет использоваться в клинической практике через 10-15 лет. Столь длительный срок обусловлен необходимостью тестирования имплантируемых устройств на биосовместимость. Для этого нужно провести множество испытаний на животных и людях. Если все пройдет успешно, врачи получат новый мощный инструмент профилактики и лечения заболеваний сердца, которые являются одной из основных причин смерти людей.