کوچک‌ترین ضربان‌ساز قلب دنیا از یک دانه برنج کوچک‌تر است

آیا در تصویر مطلب، مستطیل کوچک کنار نوک مداد را می‌بینید؟ این کوچک‌ترین ضربان‌ساز قلب در جهان است که اخیرا معرفی شده است.

پیس‌میکرها یا ضربان‌سازهای قلب یکی از برجسته‌ترین نوآوری‌ها در پزشکی مدرن هستند. پس از دهه‌ها بهبود، مدل‌های امروزی جمع‌وجور، قادر به جمع‌آوری داده‌های دقیق و دارای عمر باتری چندساله هستند. ضربان‌ساز قلب می‌تواند زندگی بیمارانی را که ضربان قلبشان خیلی کند (برادی‌کاردی) یا نامنظم است، متحول سازد.

ضربان‌سازهای مرسوم معایبی نیز دارند. برای بیمارانی که پیس‌میکر موقت نیاز دارند، قرار دادن آن فرآیندی نسبتاً تهاجمی است که با خطر عفونت و آسیب به عضله قلب همراه است.

چالش‌های مربوط به پیس‌میکرها زمانی بیشتر به چشم می‌آید که درمورد کودکان یا افراد دارای بدن کوچک صحبت کنیم. برای حل این معضل، تیمی از دانشمندان به رهبری پروفسور جان ای. راجرز از دانشگاه نورث‌وسترن وارد عمل شدند.

راجرز در بیانیه‌ای گفت: «تا جایی که می‌دانیم، ما کوچک‌ترین پیس‌میکر جهان را توسعه داده‌ایم» او افزود: «نیاز مبرمی به پیس‌میکرهای موقت در جراحی‌های قلب کودکان وجود دارد و در این مورد کوچک‌سازی اهمیت زیادی دارد.»

پروفسور ایگور افیموف، از نویسندگان مقاله توضیح داد که حدود یک درصد از کودکان با نقص قلبی به دنیا می‌آیند که به پیس‌میکر موقت نیاز دارد. قلب آن‌ها درنهایت خود را ترمیم می‌کند، اما برای هفته اول زندگی، این مداخله پزشکی ضروری است. افیموف گفت: «آن هفت روز بسیار حیاتی هستند. حالا می‌توانیم این پیس‌میکر کوچک را روی قلب یک کودک قرار دهیم و با یک دستگاه نرم و پوشیدنی آن را تحریک کنیم. از سوی دیگر نیازی به جراحی اضافی برای برداشتن آن نیست.»

دلیل این موضوع آن است که علاوه بر اینکه دستگاه از دانه برنج کوچک‌تر است، زیست‌جذب‌پذیر نیز است؛ یعنی وقتی دیگر نیازی به آن نباشد، به‌طور بی‌ضرر در داخل بدن تجزیه می‌شود.

ضربان‌ساز جدید که اندازه‌اش فقط  ۱٫۸ × ۳٫۵ × ۱ میلی‌متر است، حتی در هنگام قرارگیری در بدن به جراحی پیچیده و تهاجمی نیاز ندارد. این دستگاه با استفاده از الکترودهایی که داخل آن قرار دارند و وقتی با مایعات بدن تماس پیدا می‌کنند، انرژی لازم را تأمین می‌کند. بنابراین، نیازی به باتری‌های خارجی یا سیم‌های اضافی نیست.

در ضربان‌سازهای موقت مرسوم، سیم‌ها از بدن بیرون زده و به دستگاه ضربان‌ساز خارجی وصل می‌شوند. وقتی دیگر نیاز به ضربان‌ساز نباشد، پزشک آن را خارج می‌کند. اما این سیم‌ها ممکن است در بافت‌های زخم (اسکار) گیر کنند. بنابراین، هنگام کشیدن این سیم‌ها، ممکن است به عضله قلب آسیب برسد. افیموف می‌گوید نیل آرمسترانگ هم به همین شکل از دنیا رفت. او پس از عمل بای پس سرخرگ کرونری،  پیس‌میکر موقت داشت. وقتی سیم‌ها برداشته شدند، دچار خونریزی داخلی شد.

این‌گونه مشکلات بود که افیموف و راجرز را ترغیب کرد در سال ۲۰۲۱ برای تولید اولین پیس‌میکر موقت قابل تجزیه همکاری کنند. آن‌ها می‌گویند دستگاه جدید ۲۳ برابر کوچک‌تر از سایر مدل‌های زیست‌جذب‌پذیر است. راجرز گفت: «به جای استفاده از سیستم فرکانس رادیویی برای کنترل بی‌سیم، سیستم مبتنی بر نور را برای روشن‌کردن پیس‌میکر و ارسال پالس‌های تحریک به سطح قلب توسعه دادیم. این یکی از ویژگی‌هایی است که به ما امکان داد اندازه دستگاه را به‌طور چشمگیری کاهش دهیم. با‌این‌حال، کوچک‌تر بودن لزوماً به معنای ضعیف‌تر بودن نیست. قلب تنها به مقدار بسیار کمی تحریک الکتریکی نیاز دارد.»

گرچه اندازه دستگاه جدید بسیار کوچک‌تر است، هنوز می‌تواند تحریک الکتریکی را به اندازه ضربان‌سازهای سنتی ارسال کند. پژوهشگران دریافتند دستگاه آن‌ها به‌خوبی در مدل‌های مختلف قلب (مثل قلب موش، موش صحرایی، خوک، سگ و حتی قلب‌های اهدایی انسانی) کار می‌کند.

به دلیل اینکه این دستگاه‌ها بسیار کوچک هستند، امکان استفاده همزمان از چندین ضربان‌ساز وجود دارد. این امر می‌تواند برای افرادی که ضربان قلب نامنظم دارند مفید باشد، زیرا بخش‌های خاصی از عضله قلب این بیماران ممکن است به تحریک متفاوتی نیاز داشته باشند.

تیم همچنین از امکان گسترش کاربردهای این دستگاه فراتر از قلب هیجان‌زده است. راجرز گفت: «به‌خاطر اندازه بسیار کوچک، این پیس‌میکر می‌تواند با تقریباً هر نوع دستگاه قابل کاشت دیگری ترکیب شود.» افیموف افزود انگیزه اصلی آن‌ها کمک به کودکان بوده است.

مطالعه در مجله‌ی Nature منتشر شده است.