Gli scienziati statunitensi hanno testato un cuore senza fili

Secondo gli autori della nuova invenzione, i pazienti dotati di cuore artificiale o di una pompa sanguigna ausiliaria potranno acquisire una maggiore libertà di movimento rispetto a prima, grazie al nuovo sistema.

I ricercatori dell'Università di Washington e dell'University of Pittsburgh Medical Center (UPMC) hanno testato un sistema di alimentazione wireless in combinazione con un dispositivo di assistenza ventricolare (VAD) commerciale.

Il progetto, denominato Free-range Resonant Electrical Energy Delivery (FREE-D), è guidato da Joshua Smith, che è entrato a far parte dell'Università di Washington provenendo da Intel, dove ha trascorso diversi anni lavorando su un sistema di trasmissione di energia elettrica via etere.

Si tratta di una tecnologia che, regolando la frequenza di risonanza e altri parametri delle bobine riceventi e trasmittenti, consente di trasmettere energia elettrica su medie distanze (decine di centimetri - metri) con elevata efficienza.

I cardiologi avevano già sperimentato sistemi di alimentazione induttiva per l'impianto della pompa cardiaca, con l'obiettivo di eliminare i cavi che attraversavano la pelle (una via di accesso per le infezioni, aumentando il rischio di complicazioni). Tuttavia, tecnologie semplici (come quelle utilizzate negli spazzolini elettrici senza fili) hanno deluso i medici: il raggio di trasmissione era di pochi millimetri e si è manifestato un effetto collaterale, ovvero un riscaldamento inutile dei tessuti.

Il cuore meccanico si trova nel cerchio, con l'intera catena di trasmissione della corrente senza fili sullo sfondo (foto University of Washington).

Il sistema di Smith supera queste carenze. È costituito da due coppie di bobine. La prima (a destra nella foto sopra) è collegata alla rete elettrica e trasmette energia alla seconda bobina (al centro), che, in teoria, può essere posizionata sugli abiti del paziente.

Questa seconda bobina carica la batteria tampone indossata dalla persona (necessaria per estendere l'autonomia) e fornisce corrente anche a un'altra bobina trasmittente, più piccola. Quest'ultima è già impegnata a trasmettere energia a una bobina ricevente molto piccola (di soli 4,3 cm di diametro) (a sinistra nella foto), situata nel corpo umano e collegata al cuore artificiale, nonché alla batteria tampone interna.

Finora, il sistema è stato testato in laboratorio. Le bobine sono state posizionate su un tavolo e il dispositivo VAD ad esse collegato è stato azionato in una tazza contenente un liquido. La potenza è stata trasmessa in modo affidabile con un'efficienza di circa l'80%, secondo un comunicato stampa dell'Università di Washington.

In futuro, gli autori del progetto prevedono la seguente immagine. Diverse bobine trasmittenti dovrebbero essere installate nella stanza in cui il paziente vive o lavora: nelle pareti, sul soffitto, sotto il letto e sulla sedia. Dovrebbero fornire alla persona con impianto cardiaco una ricarica pressoché continua della batteria. Per ricaricarle, non sarà necessario collegarle a prese di corrente.

In una stanza appositamente attrezzata, un paziente con un cuore artificiale o un dispositivo di assistenza ventricolare potrebbe vivere e lavorare più liberamente rispetto ai sistemi più vecchi, in cui la funzionalità dell'impianto dipende interamente da una batteria che richiede un collegamento regolare alla rete elettrica (illustrazione di Pramod Bonde, University of Pittsburgh Medical Center).

Allo stesso tempo, la batteria interna dovrebbe consentire a una persona di rimanere in sicurezza al di fuori dell'area delle bobine di alimentazione e senza giubbotto per un massimo di due ore. Questo permetterà al paziente, ad esempio, di fare un bagno.

Gli scienziati hanno presentato i risultati dei primi test del sistema alla conferenza annuale dell'American Society for the Advancement of Artificial Internal Organs (ASAIO), dove hanno ricevuto un premio per la ricerca più promettente nel campo dei cuori artificiali.

Il prossimo passo per gli autori del prototipo sarà testare l'alimentazione wireless per un cuore artificiale impiantato in un animale da laboratorio.

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