最小心脏起搏器问世体积比米粒还小

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2025-04-03 12:22:10 极目新闻

美国西北大学团队联合新加坡国立大学、中国华中科技大学等多所大学的研究者，合作开发了世界上最小的心脏起搏器，体积比一粒米还小。这款微型装置的尺寸仅为1.8毫米×3.5毫米×1毫米。实验显示，它不仅能在动物模型和人类心脏组织中有效调控心跳，还能在使用完毕后自行溶解，无需手术取出。这项突破性成果或将为心动过缓患者提供一种潜在的更安全选择，尤其对心脏手术后的临时起搏需求具有重要意义。

论文通讯作者约翰·罗杰斯教授在接受采访时提到，这款起搏器的体积比目前已知最小的起搏器之一——美敦力Micra还小，按体积计算大约小500倍。这款微型心脏起搏器可以通过微创植入，极大降低传统起搏器所需的侵入性手术风险，比如感染或心肌损伤。具体来说，它可以通过宽度小于3毫米的皮肤切口直接注射到心外膜下心肌浅层，适用于新生儿，并支持使用微创技术进行植入。

过去，传统的临时起搏器虽然在治疗心动过缓方面发挥着重要作用，但其侵入性的植入过程以及外部电源和导线带来的潜在风险，尤其对于儿童和体型较小的患者而言，一直是一项挑战。这款微型心脏起搏器通过自供电机制来支持运行，内置电极由可生物吸收的材料组成：阳极为镁（或锌），阴极为三氧化钼。当电极接触到心脏周围的体液时，体液作为电解液，触发阳极和阴极之间的电化学反应，产生电流。这个起搏器不需要外部接入电源或替换电池，而是利用身体自身的环境“发电”，将电流传递给心脏，驱动其跳动。

关于如何精确控制心跳的频率和节奏，罗杰斯介绍，这款起搏器通过“光”实现无线操控。光电晶体管连接在阳极和阴极之间，起到开关作用。在没有光照时，它阻断电流，设备处于休眠状态；当皮肤表面的无线单元发出近红外光穿透组织照射到光电晶体管上时，它的电阻降低几个数量级，电路接通，电流流向心脏。实验中，无论是小鼠、猪，还是取自器官供体的人类心脏，这个微型起搏器都完成了控制心脏起搏的任务。

起搏器会配合一个贴在皮肤上的无线皮肤界面一起工作，这个皮肤贴片支持心电图数据收集、数据分析和近红外范围编程光发射，分析判断是否有心律失常。发现心律失常后，皮肤设备会发出近红外光，实现自主闭环心脏电疗。罗杰斯表示，这个系统减少了风险，消除了传统有线临时起搏解决方案的繁琐性。

该装置使用一段时间后，可在体内无害溶解。由于所有材料都是可生物吸收的材料，设备在完成使命后会逐渐降解成无害物质，通过肾脏排出体外。完全生物吸收的时间约为1.2-2.5年。未来适当选择材料和设备设计，或可将完全吸收时间大大缩短。这项设计源于临床需求，由美国西北纪念医院的心脏外科医生提出。

关于制造过程中的挑战，罗杰斯表示自供电方法的概念是关键，同时还需要一个光学方案来控制设备。自供电概念是由中国博士后张亚敏提出的。本次研究主要在动物模型和离体人体心脏组织上进行了验证。至于未来在活体患者身上的应用，罗杰斯表示需经过监管流程。已有初创公司开始推动该研究的临床转化。罗杰斯预计在两三年内启动首次人体植入的研究，使这一技术进入临床试验阶段，最终成为医生日常使用的工具，为心动过缓患者带来一项新型治疗选择。

(责任编辑：张小花 TT1000)

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