2020 Create the Future Design Contest – Medische Categorie Winnaar: 'A Chip Off the Old Box' voor pijnloze defibrillatie

A CHIP OFF THE OLD BOX: PAINLESS DEFIBRILLATION

Mehdi Razavi, Mathews John, Allison Post, en Aydin Babakhani Texas Heart Institute (Houston, TX)

Winnaar van een HP Workstation; Categorie Sponsor: ZEUS

Chaotische elektrische activiteit van het hart (arythmie) heeft een enorme impact op het maatschappelijk welzijn: niet alleen is het de nummer een oorzaak van zowel plotselinge dood als beroerte, maar het is ook een toonaangevende bijdrager tot congestieve hartfalen (CHF). De meest definitieve behandeling voor arythmie is het schokken van het hart (ofwel door transcutane paddles of implanteerbare cardiale defibrillators (ICD's). Schokken zijn zowel onvoorspelbaar als extreem pijnlijk, wat leidt tot PTSD in een hoog percentage patiënten.

Een hoeksteen voor behandeling van CHF is cardiale resynchronisatietherapie (CRT) waarbij een gespecialiseerde pacemaker gebruikt wordt om het verzwakte hartspier te versterken. ICD's en pacemakers sturen elektrische pulsen naar het hart door draden genaamd leads. Deze leads worden in de vene geplaatst en naar het hart op het ene eind voortbeweegd en aan een batterij (of „can”) geplaatst in de borst onder de huid op het andere eind verbonden. Leads kunnen echter niet altijd waar nodig geplaatst worden en ze zijn vatbaar voor infectie en breuk.

De uitvinding is een geminiaturiseerd, implanteerbaar, draadloos, batterijloos pacingsysteem (nodes) dat bestaat uit kleine silicium-gebaseerde geïntegreerde microchips die de notable mogelijkheid in scherp beeld brengen van het elimineren van schokken, leads en draden. Elke node weegt slechts ongeveer 0,09 gram omdat het geen interne batterijen vereist. (Gewone pacemakers in gebruik vandaag wegen 2-28 gram.) De bestaande prototypes zijn custom geproduceerd maar hun ontwerpen zullen gemakkelijk vertaalbaar zijn naar standaard productiepraktijken.

Omdat het pacing niet alleen aan elke locatie maar aan een onbeperkt aantal locaties op het hart kan leveren, heeft deze technologie het potentieel om onwaarneembare (pijnloze) defibrillatie te leveren via gesofisticeerde, gecoördineerde en gerichte multi-site pacing bursts. De haalbaarheid van defibrillatie zonder de noodzaak voor schokken is gedemonstreerd met een bedraad systeem. De technologie pacing ook vanaf tot zes verschillende locaties met behulp van deze draadloos gevoede pacing chips (meer dan elk bedraad systeem goedgekeurd voor medisch gebruik tot nu toe).

Alle patiënten met ICD's, meer dan 5 miljoen Amerikanen die leven met atriale fibrillering, en een substantial segment van patiënten met CRT-apparaten staan te profiteren van deze technologie. Patiënten met defibrillators kunnen langer leven maar vanwege de pijnlijke schokken die ze ontvangen, niet noodzakelijk beter. Onwaarneembare defibrillatie is de heilige graal van het vak gebleven. Deze technologie zal: 1) veiliger zijn aangezien er geen lead draden nodig zijn die kunnen breken, loskomen of infecties veroorzaken; 2) effectiever zijn in het behandelen van de onderliggende oorzaak van arythmieën omdat ze precies waar nodig geplaatst kunnen worden; en 3) in staat zijn om onwaarneembare defibrillatie te leveren.