德州心脏研究所(THI)和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员在开发无线无铅起搏器方面取得了重要的里程碑式进展。在《自然研究》杂志《科学报告》的一篇文章中，该团队利用其创新的起搏系统揭示了在临床前研究模型中为人类大小的心脏提供同步双心室起搏的能力。
由THI和贝勒医学院副教授Mehdi Razawi博士和美国加州大学洛杉矶分校综合传感器实验室主任Aidan Babakhani教授领衔的研究讨论技术，可以给医生一个全新的治疗选择，创新主任治疗心律失常和其他心血管疾病或并发症(如心力衰竭)患者。
大约30%的慢性心力衰竭患者的心脏也存在电传导问题，因此有必要采取一些疗法来重新同步心脏两个最大心室中的传导系统。在这些情况下，医生会开出心脏再同步化治疗或CRT。阴极射线管通过长导线(称为导线)传输，长导线连接到起搏器以调节心脏的两个下腔。当患者需要同步双心室时(称为双心室起搏)，传统的带导线起搏器是目前唯一的商业化选择。不幸的是，这些线索很容易断裂、移动和从原来的位置迁移。
尽管患者确实看到了CRT的改善，通常在6个月内，但约三分之一的患者对治疗反应不佳，无反应率可能高达43%。
通过允许从心脏的多个部位同时起搏，THI和UCLA的新无铅无线起搏器系统旨在减少与今天使用的传统起搏器相关的并发症，并为更安全和更有效的双心室起搏选择打开大门。
该团队之前的研究证明，该系统具有无线功能，可以为中小大型开放研究模型中心的单个站点供电。在这项新的研究中，微型起搏器(只有四分之一大小的一小部分)被证明能够通过无线传输到心脏上定制设计的低功率集成电路，在封闭的猪模型中工作。
在测试过程中，通过测量心电图和心脏血流的电活动来验证起搏器的潜在临床益处令人印象深刻。具体来说，与单室起搏相比，双心室起搏策略改善了重要的临床结果指标。总体而言，该结果提高了使用无线多部位起搏解决心脏再同步挑战的可能性。
目前，该团队正在进一步小型化无线起搏器，使其能够微创植入心脏的一个或多个所需起搏部位。这将消除对血管内导线的需求，最重要的是，可以在心脏的多个腔室中同时进行无导线起搏，从而为患者提供阴极射线管。
这项新技术的主要挑战是，随着设备变得非常小，天线变得低效，有必要保持无线电力传输的效率。该团队通过大幅降低起搏器中使用的电子设备的功耗，将所有组件集成在单个芯片中，并设计了与起搏器芯片的输入电路产生强烈共振的天线，解决了这个问题。加州大学洛杉矶分校萨缪利理工学院电气和计算机工程副教授
由加州大学洛杉矶分校(UCLA)资助的Babakhani实验室突破了小型化的极限，因此整个起搏器都可以置入静脉。微型起搏器不需要大型汽车电池，因为它可以接收能量，并通过外部控制器的电磁波进行无线指示。
起搏设备基于在加州大学洛杉矶分校巴巴哈尼教授的实验室中制造的硅基集成微芯片。加州大学洛杉矶分校巴巴哈尼教授实验室的博士后学者刘洪明、博士哈米德拉赫马尼和孙玉香设计了该设备的早期版本。
小型化植入式医疗设备已经在市场上销售。它们被用于神经植入物、可以无线编程以输送一定剂量骨质疏松药物的微芯片，以及可以吞咽以无线传输胃肠图像的一次性视频胶囊。在体内旅行时，为什么不把起搏器小型化？”拉扎维博士说。
团队的最终目标是建立起起搏系统，能够实时诊断心脏的起搏需求，在需要时向护理团队提供重要反馈，提供量身定制的治疗方法。因此，起搏器最终将能够通过从它们产生的数据中学习识别模式并对其进行调整来利用人工智能(AI)的力量。根据THI研究工程师Allison Post博士和Mathews John的说法，这种AI功能可以确保为患者提供持续和最佳的治疗。THI和UCLA已经与莱斯大学在算法上进行了合作，以实现这一目标。虽然这不是文章《科学报告》中发表的研究的一部分，但赖斯的研究团队参与了研究讨论。
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