Marcapasos usa la energía de los latidos del corazón para recargar la batería

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Una carcasa experimental de marcapasos sin cables puede recargar parcialmente la batería del dispositivo generando energía eléctrica a partir de los latidos del corazón.

El dispositivo generó aproximadamente el 10% de la energía necesaria para estimular otro latido del corazón.

“La energía mecánica y eléctrica están vinculadas y pueden intercambiarse de un lado a otro“, dijo el autor principal del estudio, Dr. Babak Nazer, profesor asociado de medicina en la Universidad de Washington en Seattle.

“Al igual que el ultrasonido convierte el voltaje eléctrico en presión o sonido, podemos diseñar materiales similares en dispositivos médicos implantables para convertir las presiones oscilantes naturales del corazón en voltaje para prolongar la vida útil de la batería”.

Según la Asociación Estadounidense del Corazón, los marcapasos tradicionales (transvenosos) tienen pequeños cables o cables que se conectan al corazón en un extremo y, en el otro extremo, a un generador (que incluye la batería) justo debajo de la piel del hombro izquierdo.

Los cables utilizan sensores o electrodos para detectar los latidos del corazón del paciente y luego envían impulsos eléctricos al corazón para proporcionar estimulación, si es necesario.

Por el contrario, los marcapasos sin cables son dispositivos todo en uno que son más pequeños que un marcapasos transvenoso y residen completamente dentro del ventrículo derecho del corazón después de ser insertados a través de un pequeño tubo que llega al corazón a través de una vena de la pierna.

Una desventaja del marcapasos sin cables es que la batería no se puede reemplazar fácilmente como la batería de un marcapasos transvenoso.

Una batería típica de marcapasos tradicionales e inalámbricos dura de 6 a 15 años.

Además, retirar un marcapasos sin cables es complicado ya que está dentro del corazón, por lo que puede ser necesario implantar nuevos marcapasos junto a los anteriores que han perdido su carga de batería.

En pacientes más jóvenes, que pueden necesitar múltiples marcapasos a lo largo de su vida, este enfoque no es práctico.

En este estudio, los investigadores diseñaron tres prototipos de dispositivos y los probaron en un simulador de presión cardíaca para probar su salida de voltaje en respuesta a presiones oscilantes que simulan las del ventrículo derecho.

De tamaño similar a los marcapasos sin cables actualmente disponibles en el mercado, los dispositivos prototipo también tenían aproximadamente un tercio del tamaño de una batería AAA.

Después de colocar los dispositivos prototipo en una máquina especial configurada para simular las presiones naturales del corazón a una velocidad de 60 latidos por minuto, los investigadores registraron la energía que generaba el dispositivo en respuesta a este latido cardíaco artificial.

Descubrieron que el mejor de los tres prototipos recolectaba aproximadamente el 10% de la energía necesaria para marcar el “siguiente latido“, según la producción promedio del marcapasos.

“Nuestro siguiente paso es optimizar los materiales y la fabricación para mejorar la eficiencia de la recolección de energía y luego demostrar que podemos hacerlo de manera consistente en estudios a largo plazo.

Cuando podamos mejorar nuestra eficiencia de recolección del 10%, esperamos asociarnos con una de las principales empresas de marcapasos para incorporar nuestro diseño y carcasa a un marcapasos sin cables existente”, dijo Nazer.

“Esperamos prolongar aún más la vida útil de la batería y ampliar el acceso de este producto a los pacientes más jóvenes, quienes con suerte necesitarían menos implantes a lo largo de su vida“.

Según las Estadísticas de enfermedades cardíacas y accidentes cerebrovasculares de la Asociación Estadounidense del Corazón: Actualización de 2023, en 2018 se realizaron aproximadamente 93 000 procedimientos de marcapasos y desfibriladores a pacientes hospitalizados en los Estados Unidos.

“Este estudio experimental proporciona información valiosa sobre cómo recolectar energía del corazón para recargar las baterías de los marcapasos.

Estos nuevos dispositivos también podrían mejorar la calidad de vida de los pacientes al requerir menos procedimientos, ya que son más pequeños y duran más”, dijo Kenneth A. Ellenbogen, M.D., FAHA, coautor de la Guía ACC/AHA/HRS de 2018 sobre evaluación y Manejo de Pacientes con Bradicardia y Retraso de la Conducción Cardíaca, y el Profesor Kimmerling de Cardiología en la Facultad de Medicina VCU en Richmond, Virginia.

El estudio tenia varias limitaciones.

Como estudio preliminar de un dispositivo experimental, no está claro si los hallazgos pueden traducirse en un marcapasos que funcione de forma segura y duradera en las personas; sin embargo, el laboratorio de Nazer planea experimentos in vivo a largo plazo como siguiente paso.

Además, el estudio sólo analizó la energía necesaria para el siguiente latido del corazón.

No consideró la energía que requiere un marcapasos para monitorear los latidos del corazón y comunicar los resultados al marcapasos, que constituye una gran parte del consumo de batería.

Las generaciones futuras del dispositivo tendrán como objetivo mejorar la eficiencia de recolección de energía del 10%.

Fuente: Laboratory Equipment