Innehåll
- Vad Pacemakers gör
- Människokroppen är en fientlig plats för en pacemaker
- Varför går det inte att ladda pacemakerbatterier?
- Varför kan de inte göra att pacemakerbatterier håller mycket längre än de gör nu?
Det här är båda bra frågor. Låt oss ta en titt på varför pacemakerutvecklare har byggt enheter som måste kasseras och bytas ut i sin helhet när batteriet tar slut.
Vad Pacemakers gör
Syftet med en pacemaker är vanligtvis att förhindra symtom från sjuka sinussyndrom eller hjärtblock, tillstånd som kan sakta ner din hjärtfrekvens nog för att producera symtom (som yrsel, hjärtklappning eller synkope).
En pacemaker består av en liten men sofistikerad dator, programvaruinstruktioner för den datorn, olika känsliga elektroniska komponenter och ett batteri - allt inneslutet i en liten metallbehållare. (En typisk pacemaker idag handlar om storleken på ett 50-centstycke och ungefär tre gånger så tjock.) Pacemakare implanteras vanligtvis under huden, strax under kragebenet och är anslutna med ledningar - eller isolerade ledningar - till din hjärt kamrar.
Pacemakern övervakar din hjärtrytm, takt-för-slag, och fattar ögonblick för ögonblick om det ska gå i ditt hjärta. Om din hjärtfrekvens sjunker under ett förutbestämt värde, "paces" det genom att skicka en liten elektrisk impuls till ditt hjärta genom ledningen, vilket stimulerar ditt hjärta att slå.
Ingenjörerna som utformar pacemakers var tvungna att lösa flera svåra problem, en av de svåraste var hur man skulle hålla pacemakern perfekt, inuti människokroppen, i flera år.
Människokroppen är en fientlig plats för en pacemaker
Den som spelar kaffe på sin bärbara dator vet att vätskor och elektroniska enheter inte blandas. Pacemakers är elektroniska enheter som måste spendera hela sin existens i en flytande miljö.
Faktum är att insidan av människokroppen är en varm, våt och salt plats - en mycket fientlig miljö för alla elektroniska enheter. Så bland annat måste en pacemaker vara hermetiskt tillsluten (för att hålla bort fukt och kroppsvätskor), och dess känsliga elektroniska komponenter måste utformas för att överleva och fungera i denna fientliga miljö under lång tid.
Ingenjörer har blivit mycket bra på att bygga dessa enheter för att hålla i många år, och felfrekvensen för pacemakers är i allmänhet väl under 1% efter fem års användning.
Det är kritiskt viktigt för pacemakers att vara hermetiskt tillslutna för att skydda dessa enheter från den fientliga miljön där de måste fungera. Om pacemakare kunde öppnas så att batteriet kunde bytas ut, skulle adekvat hermetisk tätning nästan vara omöjlig.
Istället för att vara avtagbart måste batteriet vara permanent förseglat i enheten, tillsammans med alla andra känsliga elektroniska komponenter. Detta förklarar varför pacemakerutvecklare har ansett det vara omöjligt att försöka bygga pacemakers med utbytbara batterier.
Varför går det inte att ladda pacemakerbatterier?
Tekniken för att ladda batterier trådlöst (en process som även kallas induktiv laddning) har funnits i flera decennier, och du kan köpa trådlösa laddare till dina mobiltelefoner idag. Så varför bygger inte pacemakerföretag laddningsbara pacemakers?
Du kan bli förvånad över att höra att de ursprungliga implanterbara pacemakerna från 1958 hade uppladdningsbara nickel-kadmiumbatterier (NiCad), och de flesta trodde att det alltid skulle vara nödvändigt att använda uppladdningsbara batterier för implanterbara elektroniska enheter. Dessa pacemakers laddades genom att hålla en induktiv spole upp mot huden, nära pacemakern, i flera timmar. Denna procedur måste upprepas varannan dag.
Uppladdningsbara pacemaker misslyckades i slutändan av två skäl. För det första, även om de är uppladdningsbara, har NiCad-batterier en relativt kort livslängd, så dessa pacemakers behövde fortfarande bytas ut ganska ofta.
Men förmodligen ännu viktigare, med den mänskliga naturen som den är, misslyckades människor med pacemakare ibland att ladda sina enheter enligt det strikta schemat som infördes för dem. Advokater informerade pacemakerföretagen att om en patient drabbades av skada på grund av att hans / hennes pacemaker slutade arbeta - oavsett om felet var företagets fel eller för att patienten försummade att ladda enheten - skulle efterföljande stämningar sannolikt leda till konkurs.
Inom några år utvecklades kvicksilver-zinkbatterier som kunde hålla en pacemaker igång i upp till två år. Strax därefter utvecklades litiumjodidbatterier som kunde driva en pacemaker mycket längre än så: i fem till tio år. Så det pressande behovet av uppladdningsbara pacemaker minskade, medan det överhängande hotet från rättegångar inte gjorde det.
Tack vare både tekniska framsteg och advokatyrket övergavs idén om uppladdningsbara pacemakers snabbt. Det är en idé som omprövas av pacemakerutvecklare en gång i taget, men hittills har de potentiella riskerna (åtminstone för företagen) övervägt de potentiella fördelarna.
Varför kan de inte göra att pacemakerbatterier håller mycket längre än de gör nu?
Faktum är att deskulle kunna gör pacemakerbatterier som håller väsentligt längre än de gör nu. I själva verket, på 1960- och 1970-talet, tillverkade några pacemakerföretag kärnkraftsdrivna pacemakers som drivs av plutonium-238 - som har en halveringstid på 87 år - så dessa pacemakers var nästan garanterade att inte ta slut på "juice" under patientens livstid. Faktum är att några av dessa pacemaker fortfarande kan vara i drift idag.
Men som du kan föreställa dig fanns det några uppenbara problem med kärnkraftsmakare: för det första är plutonium ett mycket giftigt ämne, och även om en liten mängd läcker ut i blodomloppet skulle döden snabbt inträffa. Och eftersom plutonium uppenbarligen är ett ämne av stort intresse för tillsynsmyndigheter (och till och med de mörkare elementen i vår civilisation), stod människor med dessa pacemakare inför problem, till exempel när de försökte resa utomlands.
Läkare som implanterade dessa enheter krävdes, enligt en förordning som tillämpas av Nuclear Regulatory Commission, att återställa pacemakern vid patientens död, ett krav som (eftersom patienter flyttar och läkare går i pension) visade sig vara helt opraktiskt.
Det finns också ett mindre uppenbart problem med pacemakers vars batterier håller "för evigt." Faktum är att alla elektroniska enheter så småningom misslyckas. Förr eller senare går alla elektroniska komponenter sönder, eller bara slits ut. När en pacemaker misslyckas på grund av att batteriet slits ut är det åtminstone en gradvis och förutsägbar händelse. Genom att göra periodiska kontroller har läkare flera månader varnar för att ett batteri är urladdat och sannolikt kommer att behöva bytas ut. Så en valfri pacemakerbyte kan planeras vid en lämplig tidpunkt.
Men om din pacemaker skulle misslyckas eftersom en av de andra hundratals elektroniska komponenterna plötsligt slutade fungera ... ja, det kan vara katastrofalt. Pacemakern kunde plötsligt sluta stimulera, utan någon varning - och dess ägare kan potentiellt drabbas av stor skada.
Om företag började bygga pacemakers vars batterier varade väsentligt längre än fem till tio år, med de typer av elektroniska komponenter som finns idag, skulle alltför många pacemakers drabbas av ett plötsligt katastrofalt fel. Snarare är pacemakers utformade så att den första komponenten som sannolikt kommer att "misslyckas" är batteriet, och eftersom detta "fel" kan förutsägas i förväg kan enheten bytas ut innan den slutar fungera helt.
Det är naturligtvis möjligt - och till och med troligt - att i framtiden kommer andra elektroniska komponenter som behövs för att bygga pacemaker att göras som är betydligt mer robusta utan att vara kostnadsförbjudande. När den dagen kommer kan ingenjörer designa batterier som håller väsentligt längre än de gör idag.
Med dagens teknik visar sig en pacemaker som varar fem till tio år vara den tekniska "sweet spot" - för nu.
Ett ord från Verywell
Pacemakers är ett underverk av teknik, och deras effektivitet och tillförlitlighet har förbättrats enormt sedan dessa enheter först uppfanns. Men det finns fortfarande utrymme för förbättringar. Mycket forskning och utveckling görs av tillverkare av pacemaker för att utveckla enheter som är lättare att implantera, är ännu säkrare och kommer att vara mycket längre än de gör idag - potentiellt för livet för den person som får en.
- Dela med sig
- Flip
- E-post