En convertissant l’énergie mécanique en énergie électrique, un boîtier expérimental de stimulateur cardiaque sans fil ou sans fil est capable de charger partiellement sa batterie, selon une étude de faisabilité qui sera présentée lors des sessions scientifiques 2023 de l’American Heart Association, du 11 au 13 novembre à Philadelphie. premier échange mondial sur les dernières avancées scientifiques, les résultats de la recherche et les mises à jour des pratiques cliniques fondées sur des preuves dans le domaine des sciences cardiovasculaires.
Les énergies mécanique et électrique sont liées et peuvent être échangées. « Tout comme les ultrasons convertissent la tension électrique en pression ou en son, nous pouvons développer des matériaux similaires pour les dispositifs médicaux implantables afin de convertir « en arrière » les pressions oscillatoires naturelles du cœur en tension afin de prolonger la durée de vie de la batterie.
Babak Nazer, MD, Auteur principal de l’étude, Professeur agrégé de médecine à l’Université de Washington à Seattle
Selon l’American Heart Association, les stimulateurs cardiaques traditionnels (transveineux) comportent de minuscules fils ou conducteurs qui se connectent au cœur à une extrémité et à un générateur (y compris la batterie) à l’autre extrémité, juste sous la peau de l’épaule gauche. Les sondes utilisent des capteurs ou des électrodes pour détecter le rythme cardiaque du patient, puis envoient des impulsions électriques au cœur si nécessaire pour déclencher la stimulation.
En revanche, les stimulateurs cardiaques sans fil sont des appareils tout-en-un plus petits qu’un stimulateur cardiaque transveineux et situés entièrement dans le ventricule droit du cœur après avoir été insérés dans un petit tube qui se dirige vers le cœur via une veine de la jambe. Un inconvénient du stimulateur cardiaque sans fil est que la pile ne peut pas être remplacée aussi facilement que celle d’un stimulateur cardiaque transveineux. Une pile typique des stimulateurs cardiaques traditionnels et sans fil dure de 6 à 15 ans. De plus, le retrait d’un stimulateur cardiaque sans fil est difficile car il est situé dans le cœur. Il peut donc être nécessaire d’implanter de nouveaux stimulateurs cardiaques à côté des stimulateurs précédents dont la batterie a été déchargée. Cette approche n’est pas pratique chez les patients plus jeunes qui peuvent avoir besoin de plusieurs stimulateurs cardiaques au cours de leur vie.
Dans cette étude, les chercheurs ont développé trois prototypes de dispositifs et les ont testés dans un simulateur de pression cardiaque pour tester leur tension de sortie en réponse à des pressions oscillantes simulant celles du ventricule droit. Les prototypes étaient de taille similaire aux stimulateurs cardiaques sans fil actuellement disponibles dans le commerce et mesuraient également environ un tiers de la taille d’une pile AAA.
Après avoir inséré les prototypes dans une machine spéciale pour simuler la pression naturelle du cœur à une fréquence de 60 battements par minute, les chercheurs ont enregistré l’énergie produite par l’appareil en réponse à ce battement de cœur artificiel. Ils ont constaté que le meilleur des trois prototypes, basé sur les performances moyennes du stimulateur cardiaque, gagnait environ 10 % de l’énergie nécessaire au « prochain battement de cœur ».
« Notre prochaine étape consiste à optimiser les matériaux et la fabrication pour améliorer l’efficacité de la production d’énergie, puis à montrer dans des études à long terme que nous pouvons y parvenir de manière cohérente. Si nous pouvons améliorer notre efficacité de récolte de 10 %, nous espérons nous associer à l’une des plus grandes entreprises. » » Amener les entreprises de stimulateurs cardiaques à intégrer notre conception et notre boîtier dans un stimulateur cardiaque sans fil existant « , a déclaré Nazer. « Nous espérons prolonger davantage la durée de vie de la batterie et élargir l’accès à ce produit aux patients plus jeunes qui, espérons-le, auront besoin de moins d’implants au cours de leur vie. »
Selon la mise à jour 2023 des statistiques sur les maladies cardiaques et les accidents vasculaires cérébraux de l’American Heart Association, environ 93 000 procédures de stimulateur cardiaque et de défibrillateur ont été effectuées sur des patients hospitalisés aux États-Unis en 2018.
« Cette étude expérimentale fournit des informations précieuses sur l’extraction de l’énergie du cœur pour charger les batteries des stimulateurs cardiaques. Ces nouveaux appareils pourraient également améliorer la qualité de vie des patients, car ils nécessitent moins de procédures car ils sont plus petits et durent plus longtemps », a déclaré le Dr. Kenneth A. Ellenbogen, MD, FAHA, co-auteur de la ligne directrice 2018 ACC/AHA/HRS sur l’évaluation et la prise en charge des patients atteints de bradycardie et de retard de conduction cardiaque et professeur Kimmerling de cardiologie à la VCU School of Medicine de Richmond, en Virginie.
L’étude comportait plusieurs limites. Puisqu’il s’agit d’une étude préliminaire d’un dispositif expérimental, il n’est pas clair si les résultats peuvent être transférés à un stimulateur cardiaque qui fonctionne de manière sûre et permanente chez l’homme. Cependant, le laboratoire de Nazer prévoit des expériences in vivo à long terme comme prochaine étape. De plus, l’étude n’a porté que sur l’énergie nécessaire au prochain battement de cœur. Cela ne prend pas en compte l’énergie requise par un stimulateur cardiaque pour surveiller le rythme cardiaque et transmettre les résultats au stimulateur cardiaque, qui représente une grande partie de la charge de la batterie. Les futures générations de l’appareil viseront à améliorer l’efficacité de la production d’énergie de 10 %.
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