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撰文
Qi
植入式心脏起搏器是治疗缓慢性心律失常的基石。临时起搏设备可以作为永久起搏治疗的桥梁，或者用于术后心动过缓的情况。然而，这种设备存在很大的并发症风险，例如细菌可在导线上形成生物膜造成感染，且由于设备未完全植入，在护理或移动患者时可能引起设备的错位，此外，在治疗结束后对该设备的移除可能导致心肌撕裂和穿孔。因此，在利用临时起搏装置提供必要医疗服务的同时，还需要降低其并发症的风险。
年6月28日，来自美国西北大学的JohnA.Rogers、乔治华盛顿大学的IgorR.Efimov等团队在NatureBiotechnology杂志上合作发表了一篇题为Fullyimplantableandbioresorbablecardiacpacemakerswithoutleadsorbatteries的文章，该文章报道了一种无电极导线、无电池、完全植入且可生物吸收的心脏起搏器，该装置能有效地起搏小鼠、大鼠、兔子、犬的心脏和人类心脏模型，并通过无线能量传输提供动力。这一方法克服了传统临时起搏装置的关键缺点，为下一代术后临时起搏技术的发展奠定了基础。
需要注意的是，这一临床起搏装置的关键特征是所有组成材料都是可生物吸收的。在特定时间内可以维持稳定功能，最终会通过水解和代谢作用完全消失在周围的生物流体中（图1）。此外，根据整个术后期间的临床需求，可以通过无线功率传输，通过电刺激，以同的速率、刺激强度和时间段对心脏进行起搏。当然，研究人员通过几项体外试验确定了该装置的操作特点及其起搏效果，三种不同的心脏系统具有不同的跨壁厚度（小鼠，~0.7mm；兔子，~5.0mm；人体，~10mm），可以反映不同的阻抗跨度。
图1.该临时起搏器的材质及关键特征。高等级房室传导阻滞是由于心脏传导系统的解剖或功能损害而中断从心房到心室的脉冲传输，而起搏器一直都是治疗治疗房室传导阻滞的关键。作者在langedorff离体灌注小鼠心脏内诱导二度房室传导阻滞，并用该装置对心室进行电刺激，即可恢复心室激活，而将电极放置在靠近窦房结的右心房上，也能促进心脏节律，解决房室传导阻滞。除此之外，犬的全心脏模型的体内研究在一定程度上概括了人体生理学，因为犬的心血管系统与人的心血管系统高度相似。作者在犬模型中也通过体内试验证明了这一起搏器在大型动物模型中的可行性。
图2.该起搏器在犬类动物模型体内也可发挥作用CT可以在无创和高分辨率的条件下来监测该起搏器的生物吸收过程。在植入大鼠心脏后第一周，作者观察到装置保持形状完好，与心脏接触完整；从2周开始，由于吸收过程设备体积有所缩小；4周时，纤维化组织包裹着缩小的Rx线圈和延长电极，装置与心脏完全分离；在第7周的CT图像上逐渐吸收至完全消失。总的来说，起搏器的结构会随着时间的推移而收缩和塌陷，重新吸收到周围的组织和生物流体中，完成自我消除。
同时，超声心动图可以产生实时，动态轮廓的心壁测量、心肌形态和各种血流动力学参数。装置植入后0周、1周和3周收集的超声心动图显示，这些时间点之间的射血分数或其他血流动力学参数无差异，提示植入装置对心脏的固有机械功能影响不大。那么开胸手术及起搏器植入是否会影响受试者的炎症水平呢？作者采用免疫组化的方法检测了0、3和6周时心肌中CD45+细胞的频率，结果并没有显著差异，提示起搏器的植入不会影响受试者身体系统的生理状态。
总的来说，这项研究建立了一种无导线、无电池、完全植入且生无可吸收的临时心脏起搏器，并在一系列动物模型中验证其有效性。虽然这一方法主要目的是解决暂时性心外膜起搏的需求，未来还可继续完成不同射频频率的多点起搏能力的结合、引入刺激响应材料以主动控制降解过程等方向的研究。
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