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新华社北京1月24日电(记者魏梦佳)对于心脏病患者而言,“植入式心脏起搏器”是恢复正常心律的“救命神器”。植入式生物电子设备凭借精准调控细胞活动的能力,不仅具有修复心律功能,还广泛应用于运动、视听功能恢复及疼痛管理、疾病诊断等领域,为重大疾病的早期干预、精准治疗和长期管理提供支撑。

然而长期以来,一个棘手的问题困扰着医生和患者:植入式设备电池耗尽后,患者须再次接受手术更换设备。这类手术不仅伴随额外的医疗风险,还会给患者带来经济负担。因此,实现“终身免维护运行”,成为植入式电子设备领域追求的终极目标,而如何满足终身服务所需的临界能量供应,是该领域面临的核心挑战。

历经近七年联合攻关,中国科学院大学(简称“国科大”)、清华大学、清华大学北京清华长庚医院、北京大学、北京大学第三医院、中国医学科学院阜外医院等多家单位组成的研究团队,在该领域取得重要进展——成功研发出胶囊尺寸的微型共生型自供电无导线心脏起搏器。近日,相关研究成果刊载于权威期刊《自然-生物医学工程》上。

这款起搏器的核心创新是集成了高效能量再生模块:它能通过电磁感应技术,从心脏自身的跳动中捕获动能,并将其转化为电能。测试显示,其输出功率已突破起搏器终身运行的临界能量阈值,可稳定驱动起搏电路,实现对心脏节律的精准调控。同时,器件采用高度微型化设计,兼具优异的生物相容性与血液相容性,支持经导管微创植入,大幅降低手术创伤。

此外,团队创新设计的极简磁悬浮能量缓存结构,不仅最大限度减少了能量损耗和机械摩擦,还实现了近零启动阈值、高动能转换效率及稳定的心内平均输出功率,同时简化系统复杂度,提升了设备的长效稳定性。

在动物实验中,这款新型起搏器完成了为期一个月的自主运行测试。研究人员表示,实验期间,起搏器能持续实现能量自供给,并稳定发挥起搏治疗功能,有效调控实验动物的心脏节律,充分验证了其临床转化可行性。

论文第一作者、国科大纳米科学与工程学院副教授欧阳涵认为,该技术突破有望将起搏器的使用寿命延长至与自然心脏一致的水平,有助于解决二次手术的痛点,为植入式电子器件实现“终身免维护”和“人机共生”开辟了全新路径。

(责编:卫嘉、白宇)
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