Pacemaker-ersättning på grund av lågt batteri

Typiskt är syftet med en pacemaker att förhindra symtom från sjuka sinus syndrom eller hjärtblocket, tillstånd som kan sakta din hjärtfrekvens tillräckligt för att producera symtom (såsom ljushet, hjärtklappning eller synkope).

En pacemaker består av en liten men sofistikerad dator, mjukvaruanvisningar för den datorn, olika känsliga elektroniska komponenter och ett batteri - alla omslutna i en liten metallbehållare. (En typisk pacemaker idag handlar om storleken på en 50-procentig bit och ungefär tre gånger så tjock.) Pacemakers implanteras vanligen under huden, strax under kragebenet, och är anslutna med ledningar - eller isolerade ledningar - till ditt hjärta kammare. Pacemakern övervakar din hjärtrytm, beat-by-beat och gör moment-till-moment-beslut om huruvida det ska passa ditt hjärta eller inte. Om din hjärtfrekvens sjunker under ett förutbestämt värde, "går det" genom att skicka en liten elektrisk impuls till ditt hjärta genom ledningen, vilket stimulerar ditt hjärta att slå.

• Här finns mer omfattande information om pacemakare.
• Läs om att leva med en pacemaker.

De ingenjörer som designar pacemakers måste lösa flera svåra problem, en av de svåraste är hur man ska hålla pacemakern fungerande perfekt, inne i människokroppen, i flera år.

Människokroppen är ett fientligt ställe för en pacemaker

Insidan av människokroppen är en varm, våt och salt plats - en mycket fientlig miljö för någon elektronisk enhet. Så bland annat måste en pacemaker vara hermetiskt förseglad (för att hålla bort fukt och kroppsvätskor) och dess känsliga elektroniska komponenter måste utformas för att överleva och fungera i denna fientliga miljö under en längre tid. Ingenjörer har blivit mycket bra på att bygga dessa enheter för att hålla i många år, och felet för pacemakare är i allmänhet väl under 1% efter fem års användning.

Det är kritiskt viktigt för pacemakern att vara hermetiskt förseglade för att skydda dessa enheter från den fientliga miljön där de måste fungera. Om pacemakers kunde öppnas så att batteriet kunde bytas ut, skulle hermetisk tätning vara omöjlig. I stället måste batteriet vara permanent förseglat i enheten, tillsammans med alla andra ömtåliga elektroniska komponenter. Detta förklarar varför det är omöjligt att göra pacemakers med utbytbara batterier.

Varför är inte Pacemaker batterier uppladdningsbara?

Tekniken för att ladda batterier trådlöst (en process kallad induktiv laddning) har funnits i flera decennier, och du kan köpa trådlösa laddare till din mobiltelefon idag.

Så varför bygger inte pacemakerföretag uppladdningsbara pacemakers?

Du kan bli förvånad att lära dig att de ursprungliga implanterbara pacemakerna från 1958 hade laddningsbara nickelkadmium (NiCad) -batterier, och de flesta trodde att användningen av uppladdningsbara batterier alltid skulle vara nödvändig för implanterbara elektroniska enheter. Dessa pacemakers laddades upp genom att hålla en induktiv spole upp mot huden, nära pacemakern, i flera timmar. Denna procedur måste upprepas om några dagar.

Uppladdningsbara pacemakers misslyckades slutligen av två skäl. För det första, även om de är laddningsbara, har NiCad-batterier ett relativt kort livslängd, så dessa pacemakers behöver fortfarande bytas ut ofta.

Men förmodligen viktigare, med mänsklig natur som det är, misslyckades personer med pacemakers ibland att ladda sina enheter enligt det strikta schemat som infördes på dem. Advokater informerade pacemakerns företag om att patienten lidit skada eftersom hans / hennes pacemaker slutade arbeta - oavsett om felet var företagets fel eller att patienten försummade att ladda enheten - skulle efterföljande processer sannolikt leda till konkurs.

Inom några år utvecklades kvicksilver-zinkbatterier som skulle kunna hålla en pacemaker på upp till två år. Snart därefter utvecklades litiumjodidbatterier som kunde driva en pacemaker långt längre än den: i 5 till 10 år. Så det minskade behovet av uppladdningsbara pacemakers minskade, medan det överhängande hotet av rättegångar inte gjorde det.

Tack vare både tekniska framsteg och juridiska yrket blev uppladdningsbara pacemakers snabbt övergivna.

Varför kan de inte göra Pacemaker-batterier än mycket längre än de gör nu?

Faktum är att de skulle kunna göra pacemaker batterier som är väsentligt längre än vad de gör nu. Faktum är att några pacemakerföretag i 1960 och 1970-talet gjorde kärnkraftspacemakers som drevs av plutonium-238 - som har en halveringstid på 87 år - så att dessa pacemakers var praktiskt taget garanterade att de inte rann ut ur "juice" under patientens livstid. Faktum är att några av dessa pacemakers kanske fortfarande är i drift idag.

Det fanns några uppenbara problem med kärnkraftspacemakers. För det första är plutonium en mycket giftig substans, och även om en liten mängd läcker in i blodomloppet skulle döden snabbt uppstå. Och eftersom plutonium uppenbarligen är ett ämne av stort intresse för tillsynsmyndigheter (och till och med de mörkare elementen inom vår civilisation) mötte människor med dessa pacemaker problem, till exempel när de försökte resa utomlands. Läkare som implanterade dessa enheter krävdes, enligt en förordning som verkställdes av Nuclear Regulatory Commission, att återställa pacemakerna vid patientens död, vilket (eftersom patienter flyttar och läkare går i pension) visat sig vara helt opraktiska.

Det finns också ett mindre uppenbart problem med pacemakers vars batterier är "för alltid". Faktum är att alla elektroniska apparater i slutändan misslyckas. Elektroniska komponenter bryts eller bara slits ut. När en pacemaker misslyckas eftersom batteriet slits ut, är det åtminstone en gradvis och förutsägbar händelse. Som du själv har sagt, vet din läkare att ditt pacemakerbatteri kommer att misslyckas nästa år eller så och hon planerar därför en valfri pacemakerbyte för din bekvämlighet. Men om din pacemaker skulle misslyckas eftersom en av de Andra hundratals elektroniska komponenter i det slutade plötsligt att fungera … ja, det kan vara katastrofalt att pacemakerfel skulle kunna stoppa pacing utan varning - och du kan eventuellt drabbas av stor skada.

Om företag började bygga pacemakers vars batterier varade väsentligt längre än 5 till 10 år, med de olika elektroniska komponenterna som finns idag, skulle för många pacemakers vara plågsamma, katastrofala fel. Snarare är pacemakers konstruerade så att den första komponenten som sannolikt kommer att "misslyckas" är batteriet, och eftersom "fel" kan förutsägas före tid kan enheten bytas ut innan den slutar fungera helt och hållet.

Det är naturligtvis möjligt - och till och med troligt - att i framtiden andra elektroniska komponenter som behövs för att bygga pacemakers ska göras som är väsentligt robusta utan att vara kostnadseffektiva. När den dagen kommer, kan ingenjörer utforma batterier som kommer att vara väsentligt längre än de gör idag.

Men med dagens teknik verkar en pacemaker som varar 5-10 år vara den tekniska "sällskapsdagen" - för nu.

Ett ord från DipHealth

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. Många forskning och utveckling görs av pacemakertillverkare för att utveckla enheter som är enklare att implantera, är ännu säkrare och kommer att vara mycket längre än de gör idag - potentiellt för livet för den person som tar emot en.