Spørgsmål:
Jeg har en pacemaker, som blev implanteret for omkring otte år siden. Ved min sidste checkup fortalte min læge mig, at mit pacemaker batteri bliver lavt og skal udskiftes inden for de næste seks måneder. Godt, jeg forventede at dette skulle ske på et tidspunkt. Men min læge siger, at i stedet for bare at lægge et nyt batteri, skal hele pacemakeren fjernes, og en helt ny indsættes. Det virker som et affald. Hvorfor kan hun ikke bare udskifte batteriet i den pacemaker, jeg allerede har, eller bedre endnu, læg et genopladeligt batteri, som jeg har i min iPhone?
Svar: Det er rigtig gode spørgsmål. Lad os begynde med at kort gennemgå hvad en pacemaker er, og hvad den gør. Derefter vil vi direkte henvende dig til dine specifikke spørgsmål om pacemaker batterier.
Pacemakers - En hurtig anmeldelse
Formålet med en pacemaker er typisk at forhindre symptomer fra sykt sinus syndrom eller hjerteblok , forhold, som kan sænke din puls nok til at producere symptomer (såsom lynhinden , hjertebanken eller synkope ).
En pacemaker består af en lille men sofistikeret computer, softwareinstruktioner til den computer, forskellige delikate elektroniske komponenter og et batteri - alt indeholdt i en lille metalbeholder. (En typisk pacemaker i dag handler om størrelsen på et 50-cent stykke og ca. tre gange så tykt.) Pacemakere implanteres normalt under huden, lige under kravebenet og er forbundet med ledninger - eller isolerede ledninger - til din kardiale kamre.
Pacemakeren overvåger din hjerterytme, beat-to-beat og tager øjeblikkelige beslutninger om, hvorvidt det skal tempoet i dit hjerte. Hvis din puls falder under en forudbestemt værdi, "går det" ved at sende en lille elektrisk impuls til dit hjerte gennem føringen, hvilket stimulerer dit hjerte til at slå.
De ingeniører, der designer pacemakere, måtte løse flere vanskelige problemer, hvilket er en af de sværeste ting, hvordan man holder pacemakeren i fuld drift indenfor menneskekroppen i flere år.
Menneskehuset er et fjendtligt sted for en pacemaker
Indersiden af menneskekroppen er et varmt, vådt og salt sted - et meget fjendtligt miljø for enhver elektronisk enhed. Så blandt andet skal en pacemaker være hermetisk forseglet (for at holde fugt og kropsvæsker ude), og dets sarte elektroniske komponenter skal være designet til at overleve og fungere i dette fjendtlige miljø i lang tid. Ingeniører er blevet meget gode til at bygge disse enheder til at vare i mange år, og fejlfrekvensen for pacemakere er generelt godt under 1% efter fem års brug.
Det er kritisk vigtigt for pacemakere at være hermetisk forseglede for at beskytte disse enheder fra det fjendtlige miljø, som de skal fungere i. Hvis pacemakere kunne åbnes, så batteriet kunne udskiftes, ville hermetisk tætning være umulig. I stedet skal batteriet forsegles permanent i enheden sammen med alle de andre delikate elektroniske komponenter.
Dette forklarer hvorfor det er umuligt at lave pacemakere med udskiftelige batterier.
Hvorfor er ikke Pacemaker batterier genopladelige?
Teknologien til opladning af batterier trådløst (en proces, også kendt som induktiv opladning) har eksisteret i flere årtier, og du kan købe trådløse genopladere til dine mobiltelefoner i dag.
Så hvorfor opbygger ikke pacemakerfirmaer genopladelige pacemakere?
Du kan blive overrasket over at vide, at de originale implanterbare pacemakere fra 1958 havde genopladelige nikkel-cadmium (NiCad) batterier, og de fleste troede på, at brugen af genopladelige batterier altid ville være nødvendigt for implanterbare elektroniske enheder.
Disse pacemakere blev genopladet ved at holde en induktiv spole op mod huden, nær pacemakeren i flere timer. Denne procedure blev gentaget nogle få dage.
Genopladelige pacemakere mislykkedes i sidste ende af to grunde. For det første, selv om de er genopladelige, har NiCad-batterier et relativt kort levetid, så disse pacemakere skal stadig udskiftes ofte.
Men sandsynligvis endnu vigtigere, da menneskets natur er, hvad det er, har folk med pacemakere lejlighedsvis undladt at genoplade deres enheder efter den stramme tidsplan, der blev pålagt dem. Advokater informerede pacemakervirksomhederne om, at hvis en patient led skade, fordi hans / hendes pacemaker ophørte med at arbejde - om fejlen var virksomhedens skyld eller fordi patienten forsømte at genoplade enheden - ville efterfølgende retssager sandsynligvis producere konkurs.
Inden for få år blev der udviklet kviksølv-zink batterier, der kunne holde en pacemaker i op til to år. Snart derefter blev lithium-iodidbatterier udviklet, som kunne køre en pacemaker langt længere end den: i 5 til 10 år. Så faldt det presserende behov for genopladelige pacemakere, mens den overhængende trussel om retssager ikke gjorde det.
Takket være både teknologiske fremskridt og det juridiske erhverv blev genopladelige pacemakere hurtigt forladt.
Hvorfor kan de ikke lave Pacemaker-batterier langt længere end de gør nu?
Faktum er, de kunne lave pacemaker batterier, der varer væsentligt længere, end de gør nu. Faktisk i 1960'erne og 1970'erne lavede nogle få pacemakervirksomheder atomkraftdrevne pacemakere, som blev drevet af plutinium-238 - som har en halveringstid på 87 år - så disse pacemakere var næsten garanteret for ikke at løbe tør for "juice" i patientens levetid. Faktisk kan nogle af disse pacemakere stadig være i drift i dag.
Der var nogle indlysende problemer med nukleare pacemakere. For det første er plutonium et meget giftigt stof, og selv om en lille mængde lekker ind i blodbanen, vil døden hurtigt opstå. Og fordi plutonium naturligvis er et stof af stor interesse for regulatorer (og til og med de mørkere elementer i vores civilisation), så blev personer med disse pacemakere udsat for problemer, for eksempel når de forsøgte at rejse til udlandet. Læger, der implanterede disse enheder, blev pålagt, i henhold til en forordning, der blev håndhævet af Nuclear Regulatory Commission, at genoprette pacemakerne efter patientens død, hvilket (fordi patienterne flytter væk og lægerne går på pension) viste sig helt upraktiske.
Der er også et mindre indlysende problem med pacemakere, hvis batterier forbliver "for evigt." Faktum er, at alle elektroniske enheder i sidste ende fejler. Elektroniske komponenter går i stykker eller bare slides. Når en pacemaker fejler, fordi batteriet slides ud, er det i det mindste en gradvis og forudsigelig hændelse. Som du selv har sagt, ved din læge, at dit pacemaker batteri vil mislykkes i det næste år eller så, og hun planlægger derfor en valgfri pacemaker udskiftning til din bekvemmelighed. Men hvis din pacemaker skulle svigte, fordi en af de Andre hundrede elektroniske komponenter inden for det stoppede pludselig arbejde ... godt, at pacemakerfejl kunne være katastrofalt. Det kunne pludselig stoppe pacing uden nogen advarsel - og du kunne potentielt lide stor skade.
Hvis virksomheder begyndte at opbygge pacemakere, hvis batterier varede væsentligt længere end 5 - 10 år, med de mange elektroniske komponenter, der eksisterer i dag, ville for mange pacemakere lide pludselige, katastrofale fejl. I stedet er pacemakere designet således, at den første komponent, der sandsynligvis vil "mislykkes", er batteriet, og da "fejl" kan forudsiges forud for tiden, kan enheden udskiftes, før den stopper med at fungere helt.
Det er naturligvis muligt - og endda sandsynligt - at der i fremtiden vil blive lavet andre elektroniske komponenter til opbygning af pacemakere, der er væsentligt robuste uden at være omkostningsøkende. Når den dag kommer, kan ingeniører designe batterier, som vil vare væsentligt længere, end de gør i dag.
Men med dagens teknologi ser det ud til, at en pacemaker, der varer 5-10 år, er den tekniske "sød spot" - for nu.
Et ord fra
Pacemakere er et vidunder af teknik, og deres effektivitet og pålidelighed er forbedret enormt, da disse enheder først blev opfundet. Men der er stadig plads til forbedringer. En masse forskning og udvikling gøres af pacemakerproducenterne til at udvikle enheder, der er lettere at implantere, endnu mere sikre og vil vare meget længere, end de gør i dag - muligvis for livet hos den person, der modtager en.
> Kilder:
> Tracy CM, Epstein AE, Darbar D, et al. 2012 ACCF / AHA / HRS Fokuseret opdatering af 2008-retningslinjerne for enhedsbaseret behandling af hjerterytmeabnormiteter: en rapport fra American College of Cardiology Foundation / American Heart Association Task Force om praksis retningslinjer og Heart Rhythm Society. Cirkulation 2012; 126: 1784.