En convertissant l’énergie mécanique en énergie électrique, un boîtier expérimental de stimulateur cardiaque sans fil ou sans fil est capable de recharger partiellement sa batterie, selon une étude de démonstration de principe qui sera présentée lors des sessions scientifiques 2023 de l’American Heart Association. qui se tiendra du 11 au 13 novembre à Philadelphie, est un échange mondial de premier plan sur les dernières avancées scientifiques, les recherches et les mises à jour des pratiques cliniques fondées sur des preuves dans le domaine de la science cardiovasculaire.
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 concevoir des matériaux similaires sur des dispositifs médicaux implantables pour convertir les pressions oscillantes naturelles du cœur « vers l’arrière » en tension afin de prolonger la durée de vie de la batterie. »
Babak Nazer, MD, auteur principal de l’étude, professeur agrégé de médecine, Université de Washington à Seattle
Selon l’American Heart Association, les stimulateurs cardiaques traditionnels (transveineux) comportent de minuscules fils, ou fils, qui se connectent au cœur à une extrémité et à l’autre extrémité, à un générateur (qui comprend la batterie) juste sous la peau de l’épaule gauche. . Les sondes utilisent des capteurs, ou électrodes, pour détecter le rythme cardiaque du patient, puis envoyer des impulsions électriques au cœur pour fournir une stimulation, si nécessaire.
En revanche, les stimulateurs cardiaques sans fil sont des dispositifs tout-en-un qui sont plus petits qu’un stimulateur transveineux et résident entièrement dans le ventricule droit du cœur après avoir été insérés dans un petit tube enfilé jusqu’au cœur via une veine de la jambe. Un inconvénient du stimulateur cardiaque sans fil est que la batterie ne peut pas être facilement remplacée comme 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 puisqu’il se trouve à l’intérieur du cœur, il peut donc être nécessaire d’implanter de nouveaux stimulateurs cardiaques aux côtés des précédents qui ont perdu la charge de leur batterie. Chez les patients plus jeunes, qui peuvent avoir besoin de plusieurs stimulateurs cardiaques tout au long de leur vie, cette approche n’est pas pratique.
Dans cette étude, les chercheurs ont conçu 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. De taille similaire aux stimulateurs cardiaques sans fil actuellement disponibles dans le commerce, les prototypes mesuraient également environ un tiers de la taille d’une pile AAA.
Après avoir placé les prototypes dans une machine spéciale conçue pour simuler les pressions naturelles du cœur à une fréquence de 60 battements par minute, les chercheurs ont enregistré l’énergie générée par l’appareil en réponse à ce battement de cœur artificiel. Ils ont constaté que le meilleur des trois prototypes récoltait environ 10 % de l’énergie nécessaire pour rythmer le « prochain rythme », sur la base de la puissance moyenne du stimulateur cardiaque.
« Notre prochaine étape consiste à optimiser les matériaux et la fabrication pour améliorer l’efficacité de la récupération d’énergie, puis à montrer que nous pouvons le faire de manière cohérente dans des études à long terme. Lorsque nous pourrons améliorer notre efficacité de récupération de 10 %, nous espérons nous associer à l’un des principaux fabricants 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 les statistiques sur les maladies cardiaques et les accidents vasculaires cérébraux de l’American Heart Association ; mise à jour 2023, environ 93 000 procédures de stimulateur cardiaque et de défibrillateur ont été effectuées pour des patients hospitalisés en 2018 aux États-Unis.
« Cette étude expérimentale fournit des informations précieuses sur la récupération de l’énergie du cœur pour recharger les batteries des stimulateurs cardiaques. Ces nouveaux dispositifs pourraient également améliorer la qualité de vie des patients en nécessitant moins de procédures car ils sont plus petits et durent plus longtemps », a déclaré 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. En tant qu’étude préliminaire d’un dispositif expérimental, il n’est pas clair si les résultats peuvent être traduits en un stimulateur cardiaque qui fonctionne de manière sûre et durable chez l’homme. Cependant, le laboratoire de Nazer prévoit des expériences in vivo à long terme comme prochaine étape. De plus, l’étude a porté uniquement sur l’énergie requise pour le prochain battement cardiaque. Il n’a pas pris en compte l’énergie nécessaire à un stimulateur cardiaque pour surveiller le rythme cardiaque et communiquer les résultats au stimulateur cardiaque, qui représente une grande partie de la consommation de la batterie. Les générations futures de l’appareil viseront à améliorer l’efficacité de récupération d’énergie de 10 %.
