Amerikanska forskare har testat ett trådlöst hjärta

Enligt författarna till den nya uppfinningen kommer patienter med ett konstgjort hjärta eller en hjälpblodpump att kunna få större rörelsefrihet än tidigare med hjälp av det nya systemet.

Forskare från University of Washington och University of Pittsburgh Medical Center (UPMC) testade ett trådlöst strömförsörjningssystem i samband med en kommersiell ventrikulär hjälpenhet (VAD).

Projektet, som kallas Free-range Resonant Electrical Energy Delivery (FREE-D), leds av Joshua Smith, som kom till University of Washington från Intel, där han tillbringade flera år med att arbeta med ett luftbaserat kraftöverföringssystem.

Vi talar om en teknik som, genom att justera resonansfrekvensen och andra parametrar för mottagar- och sändningsspolarna, gör det möjligt att överföra elektrisk energi över medellånga avstånd (tiotals centimeter - meter) med hög effektivitet.

Kardiologer har tidigare experimenterat med induktiva strömförsörjningssystem för hjärtpumpimplantat, i syfte att bli av med ledningar som passerar genom huden (en inkörsport till infektion, vilket ökar risken för komplikationer). Men enkla tekniker (som de som används i sladdlösa eltandborstar) gjorde läkarna besvikna – överföringsräckvidden var några millimeter och en bieffekt i form av onödig vävnadsuppvärmning uppstod.

Det mekaniska hjärtat syns i cirkeln, med hela den trådlösa strömöverföringskedjan i bakgrunden (foto: University of Washington).

Smiths system övervinner dessa brister. Det består av två par spolar. Det första (till höger på bilden ovan) är anslutet till elnätet och överför energi till den andra spolen (i mitten), som i teorin kan placeras på patientens kläder.

Denna andra spole laddar buffertbatteriet som personen bär (nödvändigt för att förlänga autonomin), och levererar även ström till en annan, mindre sändarspole. Denna är redan engagerad i att överföra energi till en mycket liten (endast 4,3 cm i diameter) mottagarspole (till vänster på bilden), som är placerad i människokroppen och ansluten till det artificiella hjärtat, såväl som till det interna buffertbatteriet.

Hittills har uppställningen testats i en laboratoriemiljö. Spolarna placerades på ett bord och den VAD-apparat som var ansluten till dem användes i en mugg med vätska. Ström överfördes tillförlitligt med en effektivitet på cirka 80 %, enligt ett pressmeddelande från University of Washington.

I framtiden ser projektets författare följande bild. Flera sändarspolar bör monteras i patientens vardagsrum eller arbetsrum - i väggarna, taket, under sängen och i stolen. De bör ge en person med hjärtimplantat en nästan kontinuerlig batteriladdning. För att ladda dem behöver hen inte ansluta till uttag.

I ett specialutrustat rum kunde en patient med ett konstgjort hjärta eller en kammarhjälpmedel leva och arbeta friare än med äldre system, där implantatets funktionalitet är helt beroende av ett batteri som kräver regelbunden anslutning till elnätet (illustration av Pramod Bonde, University of Pittsburgh Medical Center).

Samtidigt bör det interna batteriet tillåta att en person säkert kan befinna sig utanför matningsspolarnas område och utan väst i upp till två timmar. Detta gör det möjligt för patienten att till exempel ta ett bad.

Forskarna presenterade resultaten av de första testerna av systemet vid den årliga konferensen för American Society for the Advancement of Artificial Internal Organs (ASAIO), där de fick ett pris för den mest lovande forskningen inom området artificiella hjärtan.

Nästa steg för prototypens författare är att testa trådlös strömförsörjning för ett artificiellt hjärta implanterat i ett försöksdjur.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]