我国自主研发自供电微型心脏起搏器取得突破 可实现患者终身免维护

问题:心脏起搏器是治疗缓慢性心律失常等疾病的重要手段,但传统植入式起搏系统通常依赖内置电池供能。

随着使用时间延长,电池容量衰减不可避免,患者面临更换装置的二次手术;同时,导线相关并发症、植入腔袋感染、反复手术带来的风险与经济负担,长期制约相关治疗的安全性与可及性。

如何在确保治疗效果的前提下,降低维护频次、减少创伤,成为植入式心律管理器械迭代的重要方向。

原因:从技术路径看,实现“少维护、长寿命”面临两类关键瓶颈:一是能量供给。

起搏器需要稳定、可预期的电能输出,且必须满足体内使用的安全边界;现有电池难以与人体寿命匹配,能量补给方式也受体内空间、热效应和可靠性限制。

二是系统可靠性与微型化。

装置越小,对能量转换效率、结构摩擦损耗、材料生物相容性与封装耐久性的要求越高;同时还要兼顾植入路径与手术操作可行性。

上述因素叠加,使得“以人体自身能量供能”的设想长期停留在探索阶段。

影响:据中国科学院大学消息,中国科学院大学联合清华大学/北京清华长庚医院、北京大学/北医三院、中国医学科学院阜外医院、杭州电子科技大学等单位组成研究团队,成功研发出胶囊尺寸的共生型自供电无导线心脏起搏器,并在《自然—生物医学工程》发表相关成果。

其核心在于集成高效能量再生模块,利用电磁感应从心脏搏动中获取机械动能并转化为电能。

测试表明,该装置输出功率已跨越支撑起搏器长期运行的关键能量阈值,可持续驱动起搏电路并实现节律调控。

与此同时,器件采用高度微型化设计,兼具生物相容性与血液相容性,支持经导管微创植入,有望降低手术创伤并减少导线相关风险。

研究团队提出的极简磁悬浮能量缓存结构,在降低能量损耗与机械摩擦的同时,实现近零启动阈值和较高动能转换效率,并通过简化系统复杂度提升长期稳定性。

更值得关注的是,在猪三度房室传导阻滞心律失常模型中,该装置完成了为期一个月的自主运行测试,期间持续实现能量自供给并稳定发挥起搏治疗功能,为其临床转化提供了关键证据链。

对策:推动该类创新从实验走向应用,需要在技术、临床与监管层面形成合力。

一方面,应围绕长期耐久性与一致性制造开展系统验证,包括更长周期的体内稳定性、封装可靠性、不同生理负荷下的能量供给冗余,以及极端情况下的安全策略与失效模式评估;另一方面,要建立与微创介入路径相匹配的植入与随访规范,明确适应证选择、术中操作要点、影像评估及术后监测方案。

与此同时,关键材料与核心部件的国产化与质量控制体系也需同步完善,以支撑规模化转化。

在此基础上,通过多中心临床研究逐步积累证据、明确获益人群与风险边界,有助于在真实世界场景中验证其综合价值。

前景:在全球医疗器械创新加速的背景下,自供能、无导线、微型化被认为是植入式心律管理技术的重要演进方向。

此次突破将“从心跳取能”推向可稳定驱动治疗电路的新阶段,若后续临床研究进一步证实其长期安全有效,有望显著降低因电池耗尽导致的重复手术需求,提升患者生活质量,并减少医疗资源消耗。

更长远看,能量再生与高可靠封装等关键技术的成熟,还可能带动更多植入式电子器件向“长期稳定、低维护”演进,为构建更安全、更可持续的智慧医疗生态提供支撑。

这项突破不仅展现了我国在生物医学工程领域的创新活力,更预示着植入式医疗设备将进入"终身免维护"的新时代。

科技创新与医疗健康的深度融合正在重新定义生命质量的内涵,随着关键技术的持续突破,人类与医疗设备和谐共生的未来图景正逐渐成为现实。