انقلاب در ضربان‌ سازها: دستگاهی کوچک‌ تر از دانه برنج، امیدی نو برای بیماران قلبی

به گزارش بخش اخبار پزشکی زوم تک , علم پزشکی همواره در تلاش برای ارائه راهکارهای نوآورانه و کم‌ تهاجمی برای بهبود کیفیت زندگی بیماران بوده است. در تازه‌ترین دستاوردها، محققان موفق به ساخت کوچک‌ ترین ضربان‌ساز قلب جهان شده‌اند؛ دستگاهی که ابعاد آن حتی از یک دانه برنج نیز کوچک‌ تر است. این فناوری پیشرفته، با ارائه روش‌ های درمانی ظریف‌ تر و با عوارض جانبی کمتر، می‌تواند تحولی شگرف در زندگی افراد مبتلا به مشکلات قلبی ایجاد کند.

تحولی شگرف در دنیای ضربان‌ سازها: دستگاهی کوچک‌ تر از دانه برنج که جذب بدن می‌شود

تصور کنید ضربان‌ سازی برای قلب وجود داشته باشد که نیازی به جراحی برای برداشتن آن نباشد و به مرور زمان در بدن محو شود. دانشمندان به تازگی موفق به ساخت چنین دستگاهی شده‌اند؛ یک ضربان‌ ساز بی‌ نهایت کوچک که حتی از یک دانه برنج هم کوچک‌ تر است.

شاید در تصویر منتشر شده، آن مستطیل ریز کنار نوک مداد را دیده باشید. این، کوچک‌ ترین ضربان‌ ساز قلب در جهان است که به تازگی از آن رونمایی شده است. ضربان‌ سازهای قلب، بی‌ شک یکی از مهم‌ ترین دستاوردهای پزشکی مدرن به شمار می‌روند. این دستگاه‌ های حیاتی که طی دهه‌ ها پیشرفت چشمگیری داشته‌اند، امروزه بسیار جمع‌ و جور شده‌اند، قادر به جمع‌آوری اطلاعات دقیق هستند و باتری آن‌ ها تا چندین سال عمر می‌کند. ضربان‌ ساز قلب می‌تواند زندگی بیمارانی را که دچار ضربان قلب بسیار کند (برادی‌کاردی) یا نامنظم هستند، به طور کلی دگرگون کند و کیفیت زندگی آن‌ ها را به میزان قابل توجهی ارتقا دهد.

با وجود تمام مزایای ضربان‌ سازهای مرسوم، این دستگاه‌ ها معایبی نیز دارند. برای بیمارانی که به طور موقت به ضربان‌ ساز نیاز دارند، فرآیند قرار دادن آن نسبتاً تهاجمی است و با خطراتی نظیر عفونت و آسیب به عضله قلب همراه است. این چالش‌ ها زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند که صحبت از کودکان یا افرادی با جثه کوچک به میان می‌آید.

برای حل این مشکلات، گروهی از دانشمندان به سرپرستی پروفسور جان ای. راجرز از دانشگاه نورث‌وسترن دست به کار شدند. پروفسور راجرز در این باره گفت: «تا آنجا که ما می‌دانیم، ما کوچک‌ ترین ضربان‌ ساز جهان را توسعه داده‌ایم.» او افزود: «در جراحی‌ های قلب کودکان، نیاز شدیدی به ضربان‌ سازهای موقت وجود دارد و در این زمینه، کوچک‌ سازی ابعاد دستگاه از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.»

پروفسور ایگور افیموف، یکی از نویسندگان این مقاله علمی، توضیح داد که حدود یک درصد از نوزادان با نقص قلبی متولد می‌شوند که نیازمند استفاده موقت از ضربان‌ ساز است. قلب این کودکان معمولاً به مرور زمان خود را ترمیم می‌کند، اما در هفته اول زندگی، این مداخله پزشکی حیاتی و ضروری است. افیموف اظهار داشت: «آن هفت روز نخست زندگی بسیار حیاتی هستند. اکنون ما می‌توانیم این ضربان‌ ساز کوچک را روی قلب یک نوزاد قرار دهیم و با استفاده از یک دستگاه نرم و پوشیدنی، عملکرد آن را کنترل کنیم. نکته مهم‌ تر این است که دیگر نیازی به انجام یک عمل جراحی ثانویه برای برداشتن آن وجود ندارد.»

دلیل این امر آن است که این دستگاه نه تنها از یک دانه برنج کوچک‌ تر است، بلکه قابلیت زیست‌ جذب‌ پذیری نیز دارد. به عبارت دیگر، زمانی که دیگر نیازی به آن نباشد، به طور ایمن و بی‌ ضرر در داخل بدن تجزیه شده و جذب می‌شود.

ضربان‌ ساز جدید که ابعادی برابر با تنها ۱٫۸ × ۳٫۵ × ۱ میلی‌متر دارد، حتی در زمان قرارگیری در بدن نیز نیازی به جراحی پیچیده و تهاجمی ندارد. این دستگاه با استفاده از الکترودهای داخلی خود که با تماس با مایعات بدن فعال شده و انرژی مورد نیاز خود را تامین می‌کنند، کار می‌کند. بنابراین، دیگر نیازی به استفاده از باتری‌ های خارجی یا سیم‌ های اضافی نیست.

در ضربان‌ سازهای موقت رایج، سیم‌ هایی از بدن بیمار خارج شده و به یک دستگاه ضربان‌ ساز خارجی متصل می‌شوند. پس از رفع نیاز، پزشک این دستگاه و سیم‌ ها را از بدن خارج می‌کند. اما مشکل اینجاست که این سیم‌ ها ممکن است در بافت‌ های اسکار (بافت‌های ناشی از زخم) گیر کنند و در هنگام کشیدن آن‌ ها، خطر آسیب رسیدن به عضله قلب وجود دارد. پروفسور افیموف به این نکته اشاره می‌کند که حتی نیل آرمسترانگ، فضانورد مشهور، نیز به همین دلیل جان خود را از دست داد. او پس از عمل بای‌ پس عروق کرونر، از یک ضربان‌ساز موقت استفاده کرد و هنگام برداشتن سیم‌ های آن، دچار خونریزی داخلی شد.

همین مشکلات و چالش‌ ها بودند که پروفسور افیموف و راجرز را در سال ۲۰۲۱ بر آن داشت تا برای تولید اولین ضربان‌ ساز موقت قابل تجزیه با یکدیگر همکاری کنند. آن‌ ها می‌گویند که دستگاه جدید آن‌ ها حدود ۲۳ برابر کوچک‌ تر از سایر مدل‌ های زیست‌ جذب‌ پذیر موجود است. پروفسور راجرز در این خصوص توضیح داد: «به جای استفاده از سیستم فرکانس رادیویی برای کنترل بی‌ سیم، ما یک سیستم مبتنی بر نور را توسعه دادیم تا ضربان‌ ساز را روشن کرده و پالس‌ های تحریک را به سطح قلب ارسال کند. این یکی از ویژگی‌ هایی است که به ما امکان داد اندازه دستگاه را به طور چشمگیری کاهش دهیم. با این حال، کوچک‌تر بودن لزوماً به معنای ضعیف‌ تر بودن نیست. قلب تنها به مقدار بسیار کمی تحریک الکتریکی نیاز دارد.»

اگرچه اندازه دستگاه جدید به طرز چشمگیری کوچک‌ تر است، اما همچنان قادر است تحریک الکتریکی را به همان اندازه ضربان‌ سازهای سنتی ارسال کند. پژوهشگران در آزمایش‌ های خود دریافتند که این دستگاه به خوبی در مدل‌ های مختلف قلب، از جمله قلب موش، موش صحرایی، خوک، سگ و حتی قلب‌ های اهدایی انسان، عمل می‌کند.

یکی دیگر از مزایای قابل توجه این دستگاه‌ های بسیار کوچک، امکان استفاده همزمان از چندین ضربان‌ ساز در صورت نیاز است. این ویژگی می‌تواند برای افرادی که دچار ضربان قلب نامنظم هستند بسیار مفید باشد، زیرا بخش‌ های خاصی از عضله قلب این بیماران ممکن است به تحریک متفاوتی نیاز داشته باشند.

تیم تحقیقاتی همچنین از امکان گسترش کاربردهای این دستگاه فراتر از قلب بسیار هیجان‌ زده است. پروفسور راجرز در این باره گفت: «به دلیل اندازه بسیار کوچک، این ضربان‌ ساز می‌تواند تقریباً با هر نوع دستگاه قابل کاشت دیگری ترکیب شود.» پروفسور افیموف نیز افزود که انگیزه اصلی آن‌ ها از انجام این تحقیقات، کمک به کودکان مبتلا به مشکلات قلبی بوده است.

نتایج این مطالعه پیشگامانه در مجله معتبر Nature به چاپ رسیده است.