يتسبب الرجفان الأذيني -نوع من ضربات القلب غير المنتظمة أو اضطراب النظم- في أكثر من 454,000 حالة دخول للمستشفى، وما يقرب من 160,000 حالة وفاة في الولايات المتحدة سنويًا. يُقدَّر أن تقريبًا 60 مليون شخص يتأثر بهذه الحالة عالميًا.

تُعد الناظمات أجهزةً منقذة للحياة، فهي تنظم ضربات القلب في الأشخاص الذين لديهم أمراض القلب المزمنة مثل الرجفان الأذيني وأشكال أُخرى من اضطراب النظم. بالرغم من أن زرع الناظمة تُعد عملية غزوية، فقد يكون الإنظام المنقذ الذي توفره الأجهزة مؤلمًا للغاية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تُستخدم الناظمات فقط في علاج أنواع قليلة محددة من الأمراض.

شرح فريق باحثى جامعة أريزونا القائد -في بحث نُشِرَ في مجلة ساينس أدفانسز- طريقة عمل ناظمة لاسلكية تعمل بدون بطارية صمموها لتوضع بإجراء جراحي أقل غزوية من المتوفر حاليًا، وسيسبب ألم أقل للمرضى. أدار الباحثون في معمل غوتروف الدراسة، التي وُجِهَت من قِبَل كريج إم. بيرج، أستاذ مساعد قسم الهندسة الطبية الحيوية كزميل للكلية لفيليب غوتروف.

تعمل الناظمات المتاحة حاليًا عن طريق زرع قطب أو اثنين، أو نقاط توصيل في القلب من خلال خطافات أو مسامير. ترسل المستشعرات صدمة كهربية من خلال القلب لإعادة ضبط ضرباته إذا رصدت على هذه القطبان أي عدم انتظام خطير.

قال غوتروف: “تُصاب الخلايا داخل القلب جميعها دفعةً واحدةً، شاملة مستقبلات الألم، وهذا ما يجعل الإنظام أو إزالة الرجفان مؤلمًا. فهو يؤثر على عضلة القلب إجمالًا”.

سوف يسمح الجهاز الذي طوَّره فريق غوتروف -والذي لم يُختبَر في البشر بعد- للناظمات أن تبعث إشارات مستهدفة أكثر باستخدام تصميم شبكي مُصنَّع إلكتروني حديثًا فيشمل القلب كاملًا. يستخدم الجهاز الضوء وتقنية أخرى تُسمى الوراثيات البصرية.

تعدل الوراثيات البصرية الخلايا -عادةً العصبونات- المتحسسة للضوء، ومن ثم تستخدم الضوء لتؤثر على سلوك تلك الخلايا. تستهدف هذه التقنية خلايا القلب فقط، وبالتحديد خلايا العضلة التي تحفز الانقباض وتشكل نبضة القلب. لن تقلل هذه الدقة الألم للمرضى مستخدمي الناظمة فقط عن طريق تخطي مستقبلات الألم بالقلب، ولكن أيضًا عن طريق السماح للناظمات بالاستجابة لأنواع مختلفة من عدم الانتظام بطرق مناسبة أكثر. خلال حدوث الرجفان الأذيني -على سبيل المثال- تنبض حجرات القلب العليا والسفلى بشكل غير متزامن، فيكون دور الناظمة أن تسترجع الجزئين إلى الخط.

قال إيغور إيفاموف أستاذ الهندسة الطبية الحيوية والطب بجامعة نورث ويسترن -حيث تُختَبَر الأجهزة مختبريًا: “بينما يجب علينا حتى الآن أن نصدم القلب كاملًا حتى يفعل ذلك، إلا أن هذه الأجهزة الجديدة يمكن أن تقوم باستهداف أكثر دقةً، وإزالة الرجفان بشكل أكثر فاعلية وأقل إيلامًا معًا. تستطيع هذه التقنية أن تجعل حياة المرضى أسهل حول العالم، وتساعد أيضًا العلماء والأطباء أن يتعلموا أكثر عن كيفية مراقبة المرض وعلاجه”.

شمولية الشبكة المرنة للقلب

اختلق الفريق تصميمًا يشمل احتواء العضو بدلًا من زرع قطبين الذي يوفر نقاط تواصل محدودة، لتأكيد أن الإشارات الضوئية تستطيع أن تصل لأجزاء عديدة مختلفة من القلب.

يتكون نموذج الناظمة الجديد من أربعة تراكيب تشبه البتلات مصنوعة من رقاقة رفيعة ومرنة، تحتوي على مصادر ضوء وإلكترود تسجيل. صُممت البتلات خصيصًا لكي تتكيف مع الطريقة التي يتغير بها شكل القلب عندما ينبض، وتنطوي حول جوانب العضو لكي تغلفه مثلما تُغلق الزهرة ليلًا.

يقول غوتروف: “تسجل الناظمات الحالية أساسًا بداية بسيطة، وستخبرك أنه سيحدث اضطراب النظم لتبدأ بالصعق في الحال، كما يحتوي هذا الجهاز رقاقة حاسوبية حيث يمكنك أن تغذيها بخوارزميات عديدة تسمح لك بتنظيم النبضات بطريقة متطورة”.

يقوم الجهاز بتسجيل المعلومات باستمرار حتى عندما أثناء عمل الناظمة على إزالة الرجفان، وذلك بفضل نظامه القائم على الضوء بدلًا من الإشارات الإلكترونية للتأثير على القلب. قد تتداخل الإشارة الإلكترونية لإزالة الرجفان في الناظمات الحالية مع إمكانية التسجيل، مما يؤدي إلى عدم قدرة الأطباء على تشخيص الأزمات القلبية بدقة. لا يتطلب الجهاز بطارية أيضًا للعمل، مما يحمي المرضى مستخدمي الناظمة من الحاجة لاستبدال البطارية في جهازهم كل خمس إلى سبع سنوات، كما هو معمول به حاليًا.

تعاون فريق غوتروف في هذا المشروع مع باحثين بجامعة نورث وسترن في عمل هذا الجهاز الذي أثبت فعاليته في النماذج الحيوانية. ويتطلع الباحثون لتطوير عملهم، لتحسين جودة حياة ملايين الأشخاص.

المصدر: https://medicalxpress.com

ترجمة: د. سلمى السيد عبد السلام

مراجعة وتدقيق: أماني نوار