Máy tạo nhịp tim có tác dụng quan trọng trong y tế khi có khoảng 1 triệu người được cấy ghép thiết bị này vào cơ thể người mỗi năm. Đây là thiết bị cho phép việc tạo ra những xung điện để điều chỉnh nhịp tim bị ngưng trệ hay không đều. Thiết bị tạo nhịp tim này sẽ được cấy dưới da gần xương đòn, từ những thiết bị kèm những dây dẫn được nối trực tiếp vào tim theo đường tĩnh mạch. Máy sẽ phát ra những xung điện rồi truyền đến tim qua dây dẫn khi phát hiện nhịp tim đập bất thường. Từ đó thiếp lập lại nhịp tim bình thường.
Nếu như thiết bị cấy ghép để kích thích điện ở những bệnh nhân bị chấn thương tủy sống được các kỹ sư Đại học Rice (Mỹ) phát triển. Giờ đây nhóm nghiên cứu này đã cải tiến và nâng cấp kỹ thuật để cấp nguồn và lập trình máy. Thiết bị này được ứng dụng công nghệ cấy ghép mô không dây nhằm kích thích sinh học đa điểm chỉ từ một máy phát duy nhất.
Cơ chế hoạt động của máy tạo nhịp tim
Máy tạo nhịp tim cấu tạo gồm hai phần là bộ điều khiển và hai dây điện cực. Một đầu dây điện cực thứ nhất được nối với bộ điều khiển. Đầu dây còn lại được cắm vào thành tim. Dây điện cực thứ hai có một đầu được gắn ở buồng nhĩ. Đầu còn lại được gắn ở buồng thất. Bộ điều khiển là một hộp kim loại nhỏ bao gồm pin và mạch điện. Bộ điều khiển điều chỉnh tần số xung điện. Từ đó gửi xung điện có năng lượng thấp đến tim bằng dây điện cực. Xung điện có tác dụng làm tim co bóp theo tần số đã được cài đặt.
Đối với những bệnh nhân mắc bệnh rối loạn nhịp tim chậm, nghẽn dẫn truyền tim máy tạo nhịp tim sẽ làm tăng nhịp tim. Hoạt động điện giữa buồng nhĩ và buồng thất được đồng bộ. Phòng tránh các bệnh rối loạn nhịp tim nguy hiểm. Máy tạo nhịp tim có thể lắp tạm thời hoặc vĩnh viễn.
Máy phát chạy bằng pin bên ngoài cơ thể
Nhờ nghiên cứu mới, kỹ sư điện và máy tính Kaiyuan Yang cùng các đồng nghiệp tại Trường Kỹ thuật George R. Brown (Đại học Rice) đã giành được giải thưởng tại Hội nghị Mạch tích hợp tùy chỉnh của Hội Kỹ sư điện và điện tử (IEEE). Các nhà nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm cho thấy, một từ trường xoay chiều có thể được điều khiển bởi một máy phát chạy bằng pin bên ngoài cơ thể. Máy phát có thể đặt trên dây đai hoặc dây nịt. Cung cấp năng lượng và lập trình cho hai hoặc nhiều thiết bị cấy ghép. Chúng được đặt cách xa ít nhất 60 milimét.
Mô cấy có thể được lập trình với độ trễ được tính bằng micro giây. Kỹ sư Yang cho biết, điều đó có thể cho phép họ điều phối việc kích hoạt nhiều máy tạo nhịp tim không dây trong các buồng tim riêng biệt của bệnh nhân. “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy có thể lập trình các bộ phận cấy ghép. Mục đích để kích thích theo một mô hình phối hợp. Chúng tôi đồng bộ hóa mọi thiết bị, giống như một bản giao hưởng. Điều đó mang lại cho chúng tôi nhiều mức độ trong các phương pháp điều trị kích thích. Cho dù đó là điều trị nhịp tim hay tủy sống.” – ông Yang nhấn mạnh.
Thử nghiệm sử dụng mô cấy nhỏ
Các nhà khoa học cũng thử nghiệm sử dụng những mô cấy nhỏ. Mỗi mô có kích thước và trọng lượng bằng vitamin. Các thí nghiệm thực hiện trên chi thủy tức hydra vulgaris loài gặm nhấm đã chứng minh rằng: trong ít nhất một khoảng cách ngắn, những thiết bị đó có thể kích thích hai hydra riêng biệt co lại. Sau đó, kích hoạt một thẻ huỳnh quang để phản ứng lại các tín hiệu điện. Và phản ứng ở biên độ được kiểm soát dọc theo dây thần kinh tọa của loài gặm nhấm.
“Một nghiên cứu về tái tạo tủy sống cho thấy, kích thích đa điểm theo một mô hình nhất định sẽ giúp phục hồi hệ thống thần kinh. Một số nghiên cứu lâm sàng đang diễn ra. Nhưng tất cả đều sử dụng thiết bị để bàn. Không có công cụ cấy ghép nào có thể làm được điều này.” – kỹ sư Yang cho biết.
Các thiết bị của phòng thí nghiệm, được gọi là MagNI. Dùng để cấy ghép thần kinh điện từ. MagNI được giới thiệu vào đầu năm ngoái với vai trò là thiết bị kích thích tủy sống không cần dây để cấp nguồn và lập trình. Điều đó có nghĩa là dây dẫn không cần phải đưa qua da của bệnh nhân. Bởi việc đưa dây dẫn qua da là phương pháp có thể gây nhiễm trùng.