Nat Commun：中国成功开发出永久性心脏起搏器

2024年1月13日，Nature Communications在线发表了国家心血管病中心、中国医学科学院阜外医院心律失常中心华伟教授，中国科学院北京纳米能源与系统研究所李舟研究员，北京航空航天大学刘卓副教授和杭州电子科技大学王宁宁教授等联合研发的一种新型自供能无导线起搏器的初步研究成果。

心脏起搏器作为植入式医疗电子器械的代表，能够有效调控治疗心律失常疾病，国内年植入量超过10万台。然而，心脏起搏器的电池能源有限，临床实际平均使用寿命在8~10年。许多年轻患者一生需更换多个起搏器，这无疑会增加患者的医疗负担和手术并发症风险。因此，如何提升心脏起搏器的服役时间一直是临床研究的热点和难点。

研究团队基于摩擦起电和静电感应耦合效应研制了一款胶囊形状的自供能心腔内无导线起搏器（SICP）。

该起搏器的直径6.8 mm、体积约1.52 cc、质量仅1.75 g，在大型动物模型上，自供能心腔内无导线起搏器成功通过自制导管递送系统经静脉微创手术植入到心腔内，并在右心室释放固定在心室肌上。

该起搏器的自发电模块采用高分子材料构筑，可兼容磁共振检查。

项目团队系统性验证了介入手术方式植入到心腔内的起搏器将心脏运动的生物机械能转化为电能可行性，伴随着心脏周期性的收缩舒展SICP开路电压能够达到6.0 V，短路电流为0.2 μA，整合电源管理系统和低功耗起搏电路（0.5 ms/1.5 V），实现了对房室传导阻滞疾病模型动物的有效起搏。

持续3周的随访观察评测，自供能心腔内无导线起搏器保持良好的起搏性能，突破了目前自供电心脏起搏器在模型动物体内植入的最长时间纪录，并且实验动物并未出现心脏穿孔、心包积液、血栓等并发症，展示了这种自供能心腔内无导线起搏器的有效性和安全性。

同时，作者团队也指出，当前这种自供能心腔内起搏器收集能量的大小受植入部位、心肌本身收缩力情况等因素影响，后续研究将进一步提升器件能量转换效率同时减小器件体积等。

作者指出，该研究工作将进一步推动心脏起搏器的升级变革，为未来实现真正的“一次植入，永久工作”的无导线心脏起搏器提供了一种全新的设计理念。

国家心血管病中心、中国医学科学院阜外医院心律失常中心华伟教授，中国科学院北京纳米能源与系统研究所李舟研究员，杭州电子科技大学的王宁宁教授为本文的共同通讯作者。

中国医学科学院阜外医院胡奕然博士，北京航空航天大学刘卓副教授，中国科学院北京纳米能源与系统研究所曲学铖博士、刘莹为本文的共同第一作者。本研究工作得到了国家自然科学基金、中国医学科学院高水平临床研究项目、北京市新曦颠覆性技术创新基金等资助。

来源：Liu, Z., Hu, Y., Qu, X. et al. A self-powered intracardiac pacemaker in swine model. Nat Commun 15, 507 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-023-44510-6