我國科學(xué)家研制出“膠囊版”自供電微型心臟起搏器

新華社北京1月24日電（記者魏夢佳）對于心臟病患者而言，“植入式心臟起搏器”是恢復(fù)正常心律的“救命神器”。植入式生物電子設(shè)備憑借精準調(diào)控細胞活動的能力，不僅具有修復(fù)心律功能，還廣泛應(yīng)用于運動、視聽功能恢復(fù)及疼痛管理、疾病診斷等領(lǐng)域，為重大疾病的早期干預(yù)、精準治療和長期管理提供支撐。

然而長期以來，一個棘手的問題困擾著醫(yī)生和患者：植入式設(shè)備電池耗盡后，患者須再次接受手術(shù)更換設(shè)備。這類手術(shù)不僅伴隨額外的醫(yī)療風(fēng)險，還會給患者帶來經(jīng)濟負擔(dān)。因此，實現(xiàn)“終身免維護運行”，成為植入式電子設(shè)備領(lǐng)域追求的終極目標(biāo)，而如何滿足終身服務(wù)所需的臨界能量供應(yīng)，是該領(lǐng)域面臨的核心挑戰(zhàn)。

圖為共生型自供電無導(dǎo)線心臟起搏器示意圖。新華社發(fā)

歷經(jīng)近七年聯(lián)合攻關(guān)，中國科學(xué)院大學(xué)（簡稱“國科大”）、清華大學(xué)、清華大學(xué)北京清華長庚醫(yī)院、北京大學(xué)、北京大學(xué)第三醫(yī)院、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院等多家單位組成的研究團隊，在該領(lǐng)域取得重要進展——成功研發(fā)出膠囊尺寸的微型共生型自供電無導(dǎo)線心臟起搏器。近日，相關(guān)研究成果刊載于權(quán)威期刊《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》上。

這款起搏器的核心創(chuàng)新是集成了高效能量再生模塊：它能通過電磁感應(yīng)技術(shù)，從心臟自身的跳動中捕獲動能，并將其轉(zhuǎn)化為電能。測試顯示，其輸出功率已突破起搏器終身運行的臨界能量閾值，可穩(wěn)定驅(qū)動起搏電路，實現(xiàn)對心臟節(jié)律的精準調(diào)控。同時，器件采用高度微型化設(shè)計，兼具優(yōu)異的生物相容性與血液相容性，支持經(jīng)導(dǎo)管微創(chuàng)植入，大幅降低手術(shù)創(chuàng)傷。

圖為體內(nèi)植入起搏器過程示意圖與影像。新華社發(fā)

此外，團隊創(chuàng)新設(shè)計的極簡磁懸浮能量緩存結(jié)構(gòu)，不僅最大限度減少了能量損耗和機械摩擦，還實現(xiàn)了近零啟動閾值、高動能轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定的心內(nèi)平均輸出功率，同時簡化系統(tǒng)復(fù)雜度，提升了設(shè)備的長效穩(wěn)定性。

在動物實驗中，這款新型起搏器完成了為期一個月的自主運行測試。研究人員表示，實驗期間，起搏器能持續(xù)實現(xiàn)能量自供給，并穩(wěn)定發(fā)揮起搏治療功能，有效調(diào)控實驗動物的心臟節(jié)律，充分驗證了其臨床轉(zhuǎn)化可行性。

論文第一作者、國科大納米科學(xué)與工程學(xué)院副教授歐陽涵認為，該技術(shù)突破有望將起搏器的使用壽命延長至與自然心臟一致的水平，有助于解決二次手術(shù)的痛點，為植入式電子器件實現(xiàn)“終身免維護”和“人機共生”開辟了全新路徑。