Um trabalho de pesquisa muito interessante e atraente de autores suíços, que parece nos transportar para o futuro, e que foi publicado na edição de 28 de setembro da PLoS One, trata de um coletor de energia eletromagnética endocárdica miniaturizado para marcapassos cardíacos sem eletrodos, que a partir desta proposta não ficaria apenas sem cabos, mas também sem bateria *.
Durante as últimas décadas, o número de implantes de marcapasso (MP) tem aumentado continuamente, ultrapassando 1,5 milhão de implantes anualmente em todo o mundo. Embora esta terapia esteja bem estabelecida, os pacientes são freqüentemente forçados a se submeter a procedimentos cirúrgicos repetidos devido ao esgotamento da bateria do dispositivo.
As reoperações aumentam os riscos de complicações e representam um ônus econômico. Para evitar falhas de sistema relacionadas a cabos, foram introduzidos MPs intracardíacos sem fio.
De acordo com o manual do fabricante, esses dispositivos têm uma autonomia estimada de 8 a 10 anos e um consumo de energia de ~ 4 μW a uma taxa de estimulação de 100% de 60 batimentos por minuto (bpm). Embora tenham revolucionado o mundo da estimulação elétrica cardíaca artificial, a dependência de sistemas sem fio com baterias é um grande problema: uma vez que esses dispositivos são cobertos por tecido, eles não podem mais ser explantados. Além disso, o volume da bateria e, portanto, também sua capacidade, são muito limitados.
Para evitar cirurgias recorrentes, os MPs sem fio devem contar com uma fonte de alimentação independente e durável. Portanto, diferentes métodos têm sido investigados para converter a energia do coração em energia elétrica.
Esses mecanismos foram desenvolvidos para coletar energia do movimento do coração, das variações de pressão no coração ou da corrente sanguínea. Mecanismos piezoelétricos podem ser usados para transformar uma pequena parte do movimento do coração ou variações na pressão arterial em energia elétrica.
Eles são baseados em uma estrutura de viga com uma massa de teste, que se dobra na presença de movimento do coração.
Transdutores eletromagnéticos também podem ser usados para coletar energia cinética do coração. e demonstrar o uso de um princípio de desequilíbrio de massa de relógio de pulso acoplado a um microgerador que gera uma voltagem oscilante durante o ciclo de movimento cardíaco; também mostrando uma abordagem de captação de energia endocárdica que faz uso de uma pilha de imãs oscilando através de bobinas na presença de movimento cardíaco.
Finalmente, a energia também pode ser coletada do fluxo sanguíneo dentro do coração por um feixe biestável acoplado a um transdutor eletromagnético.
Essas abordagens sofrem de limitações importantes, como implantação invasiva, dependência de aceleração de eixo único, risco de formação de coágulo de sangue, energia coletada ou uma forma e tamanho muito pequenos não adaptados para serem implantados no coração.
Este trabalho investigou a viabilidade de captação de energia endocárdica do movimento ventricular do coração por meio de um dispositivo de captação eletromagnética miniaturizado. A captadora é baseada em uma massa desequilibrada acoplada a um microgerador.
Um dos principais critérios de projeto foi que o invólucro do dispositivo não deveria exceder as dimensões e formato dos atuais MPs sem chumbo para garantir a implantação baseada em cateter e minimizar o risco de efeitos colaterais devido à interferência com o comportamento fisiológico do coração. .
Para o desenvolvimento de um dispositivo capaz de coletar energia suficiente para alimentar a eletrônica de marca-passos cardíacos, foi criado um modelo matemático para estimar a quantidade de energia coletada do ventrículo direito. Finalmente, o protótipo implementado foi testado com sucesso durante experimentos in vitro e in vivo.
As conclusões desta pesquisa permitem afirmar que a obtenção de energia da movimentação do coração pode eliminar a limitação de final de vida dos atuais marcapassos endocárdicos para evitar múltiplos reimplantes.
Foi demonstrada a viabilidade de coletar energia na mesma faixa do consumo mínimo de energia de marcapassos endocárdicos contemporâneos (~ 4,2 μW) com um protótipo em forma implantável e escala de tamanho.
Agora, mais estudos de otimização podem ser previstos na geometria, no mecanismo do transdutor eletromagnético, bem como no desenvolvimento de um circuito de retificação customizado para alimentar um marcapasso.
* Franzina, N., Zurbuchen, A., Zumbrunnen, A., Niederhauser, T., Reichlin, T., Burger, J., & Haeberlin, A. (2020). Um coletor de energia eletromagnética endocárdica miniaturizado para marcapassos cardíacos sem chumbo. PloS one, 15 (9), e0239667. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0239667