מחקר מראה לראשונה קוצב לב חדשני בהפעלה עצמית שנבדק בהצלחה בחזירים
את העתיד לֵב שומר על קצב דרך הפנימית שלו קוצב לב הנקרא צומת סינאוטריאלי (צומת SA), הנקרא גם צומת סינוס הממוקם בחדר הימני העליון. קוצב לב פנימי זה משחרר מטען חשמלי 60-100 פעמים בדקה ואנרגיה זו מבצעת התכווצויות בשרירי הלב המאפשרות ללב שלנו לשאוב דם בכל הגוף. ככל שאנו מזדקנים או מקבלים מחלה, זה פנימי קוצב לב אינו מסוגל לשמור על פעימות הלב כראוי. דופק לא סדיר נגרם גם ממצב הנקרא הפרעת קצב שמאטה את קצב הלב הרגיל. כדי להחליף את האובדן הזה, לב מסורתי קוצב לב - מכשיר אלקטרוני המופעל על ידי סוללה - ניתן להשתיל כירורגית בתוך מטופל כדי להסדיר את פעימות הלב ולשמור על פעימות הלב באופן יציב.
קוצב לב מסורתי
המכשיר מורכב מחולל פולסים המופעל על ידי סוללה אשר מושתל מתחת לעור ליד עצם הבריח. יש לו גם חוטים מבודדים המחברים את המכשיר ללב. המעגל האלקטרוני מייצר אותות חשמליים המועברים ללב באמצעות אלקטרודות. קוצב הלב הוא מכשיר מציל חיים; עם זאת, מגבלה משמעותית אחת של קוצבי הלב הנוכחיים היא שיש להחליפו בכל עת בין 5 ל-12 שנים לאחר התקנתם, בגלל אורך החיים המוגבל של הסוללה. ההשתלה יכולה להיעשות רק באמצעות ניתוח פולשני תוך שימוש בהרדמה מקומית שבעצמה היא מאתגרת שכן יש לפתוח את חלל החזה של המטופל. ניתוח לא רק יקר אלא גם מגביר את הסיכון של המטופל לסיבוכים, זיהומים או אפילו דימומים. עוצב סוג אחר של קוצב לב זעיר שניתן להשתיל באמצעות צנתר הימנעות מניתוח אך הוא עדיין בבדיקה.
חוקרים התמקדו בבנייה קוצבי לב שיכול לחלופין להשתמש באנרגיה טבעית מפעימות הלב של אדם עצמו במקום בסוללה. תיאורטית, לא יהיה צורך להחליף קוצב כזה ברגע שהוא מושתל בתוך מטופל. קוצבי לב המונעים על ידי פלוטוניום יוצרו עשורים רבים קודם לכן. תכנון ניסיוני של קוצבי לב חדשים התמודד עם מספר מגבלות עד כה - כמו מבנה עיצובי קשיח המגביל את כוחו וסיבוכים עם מזעור.
קוצב לב חדשני ללא סוללות בעיצוב ייחודי
במחקר חדש שפורסם ב ACS ננו חוקרים ממעבדת המפתח הלאומית למדע וטכנולוגיה, שנחאי, סין יצאו לתכנן רומן קטן קוצב לב מכשיר שניתן להפעיל מאנרגיה של פעימות הלב של האדם, והם בדקו בהצלחה את המכשיר הזה בחזירים. ניתן להכניס את המכשיר החדש מתחת ללב ולא ליד עצם הבריח כמו בקוצבי לב רגילים. קוצב הלב מבוסס על מערכת יחסים סימביוטית אידיאלית בין הלב והמכשיר.
העיצוב של קוצב הלב החדש הזה התחיל על ידי יצירת תחילה מסגרת פלסטיק גמישה קטנה. מסגרת זו הייתה מלוכדת בשכבות פיזואלקטריות אשר לאחר כיפוף מייצרות אנרגיה. החלק הזה, שנקרא 'קוצר' אנרגיה הונח על שבב. המכשיר הושתל בחזירים ונצפה כי פעימות הלב של בעלי החיים עצמם יכולים לשנות (לכופף) את צורת המסגרת ובכך לייצר מספיק אנרגיה (כוח) שווה ערך לסוללה המופעלת על ידי סוללה. קוצב לב. מסגרת הפלסטיק הגמישה של המכשיר מאפשרת לו ללכוד יותר אנרגיה מהלב בהשוואה לקוצבי לב מסורתיים בעלי תיקים קשיחים.
מכיוון שלבני אדם יש פיזיולוגיה דומה מאוד לחזירים, זה קוצב לב יכול לעבוד היטב גם בבני אדם. חוקרים מצביעים על כמה בעיות טכניות שיש לטפל בהן, לדוגמה המכשיר מורכב משלוש טכנולוגיות נפרדות - קציר אנרגיה, קוצב לב שבב וחוטים - שצריך לשלב במכשיר אחד. ניסויים נוספים בבעלי חיים ולאחר מכן בבני אדם יכולים לאשר את יציבות המכשיר לטווח ארוך. מכשיר כזה, אם יצליח, ידרוש ניתוח פולשני רק פעם אחת כדי להפחית את הסיכון של המטופל לסיבוכים. מגבלה מרכזית אחת של המכשיר החדש הזה יכולה להיות שרופאים לא יוכלו לפקח מרחוק על מטופלים כמו במקרה של קוצבי לב המופעלים על ידי סוללה.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Ning L et al. 2019. הפעלה ישירה של קוצב לב אמיתי באמצעות אנרגיה טבעית של פעימת לב. ACS ננו. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
