由于电池电量低而导致心脏起搏器更换
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人體實驗室~迷你心臟節律器 運動不再受限│中視新聞20180515 (十一月 2024)
通常,起搏器的目的是预防病态窦房结综合征或心脏传导阻滞的症状,这种情况会使心率减慢到足以产生症状(如头晕,心悸或晕厥)。
起搏器由一个小巧但精密的计算机,用于该计算机的软件指令,各种精密电子元件和电池组成 - 全部封装在一个小金属容器内。 (今天典型的起搏器大小约为50美分,大约是厚度的三倍。)起搏器通常植入皮下,位于锁骨下方,并通过引线(或绝缘线)连接到心脏室。心脏起搏器监测您的心律,逐个节拍,并做出关于它是否应该让您心动的瞬间决定。如果您的心率低于预定值,它会通过引导向您的心脏发送微小的电脉冲来“节奏”,从而刺激您的心脏跳动。
- 以下是有关心脏起搏器的更多信息。
- 了解与心脏起搏器一起生活的情况。
设计心脏起搏器的工程师必须解决几个难题,其中最困难的问题之一就是如何让心脏起搏器在人体内保持完美运作好几年。
人体是起搏器的敌对场所
人体内部是一个温暖,潮湿和咸的地方 - 对任何电子设备来说都是一个非常恶劣的环境。因此,起搏器必须密封(以防止水分和体液流出),并且其精密的电子元件必须设计成能够在这种恶劣的环境中存活并长时间运行。工程师已经非常擅长构建这些设备多年,并且一般来说,使用五年后心脏起搏器的失败率远低于1%。
为了保护这些设备免受它们必须运行的恶劣环境的影响,对心脏起搏器进行密封至关重要。如果心脏起搏器能够被打开以便可以更换电池,则不可能进行气密密封。相反,电池必须与所有其他精密电子元件一起永久密封在设备内。这就解释了为什么用可更换电池制造心脏起搏器是不可能的。
为什么起搏器电池不可充电?
无线充电电池技术(这一过程也称为感应充电)已经存在了几十年,您今天可以为手机购买无线充电器。
那么为什么心脏起搏器公司不会制造可充电起搏器呢?
您可能会惊讶地发现,1958年的原始植入式心脏起搏器具有可充电镍镉(NiCad)电池,并且大多数人认为可植入电子设备始终需要使用可充电电池。这些心脏起搏器通过在起搏器附近的皮肤上保持感应线圈数小时来充电。这个程序必须每隔几天重复一次。
可充电心脏起搏器最终失败的原因有两个。首先,即使它们是可充电的,NiCad电池的使用寿命也相对较短,因此这些起搏器仍然需要经常更换。
但可能更重要的是,由于人性本身就是这样,有心脏起搏器的人偶尔也无法根据强加给他们的严格时间表为他们的设备充电。律师告诉心脏起搏器公司,如果患者因心脏起搏器停止工作而受到伤害 - 无论是公司的失败还是因为患者无法为设备充电 - 随后的诉讼可能会导致破产。
几年之内,开发出的汞锌电池可以使心脏起搏器持续长达两年。此后不久,开发出碘化锂电池,它可以为起搏器提供比这更长的时间:5到10年。因此,对可充电起搏器的迫切需求减少了,而即将发生的诉讼威胁却没有。
由于技术进步和法律专业,可充电起搏器很快就被抛弃了。
为什么他们不能制造起搏器电池的时间比他们现在要长很多?
事实是,他们 可以 使起搏器电池的寿命比现在长得多。事实上,在20世纪60年代和70年代,一些起搏器公司制造了由钚-238驱动的核动力起搏器 - 其半衰期为87年 - 所以这些起搏器几乎可以保证不会耗尽“果汁”在病人的一生中。实际上,这些起搏器中的一些可能仍然在运行。
核心脏起搏器存在一些明显的问题:首先,钚是一种剧毒物质,即使极少量的血液泄漏到血液中,死亡也会迅速发生。而且因为钚显然是监管机构(甚至是我们文明中的黑暗元素)非常感兴趣的物质,所以这些心脏起搏器的人在他们试图出国旅行时会遇到问题。根据核管理委员会强制执行的规定,植入这些装置的医生需要在患者死亡时恢复起搏器(因为患者离开并且医生退休)证明是完全不切实际的。
还有一个不那么明显的问题,心脏起搏器的电池持续“永远”。事实上,所有电子设备最终都会失效。电子元件断裂,或者只是磨损。当起搏器因电池耗尽而失效时,至少这是一个渐进的可预测的事件。正如你自己所说的那样,你的医生知道你的心脏起搏器电池将在明年左右失效,因此她会在你方便的时候安排一个选择性心脏起搏器更换。但如果你的心脏起搏器因为其中一个而失败了。其中的其他数百个电子元件突然停止工作……好吧,起搏器故障可能是灾难性的。它可能突然停止起搏,没有任何警告 - 你可能会受到很大的伤害。
如果公司开始制造其电池持续时间超过5 - 10年的起搏器,由于目前存在各种电子元件,太多的心脏起搏器将遭受突然的灾难性故障。相反,心脏起搏器的设计使得可能“失败”的第一个组件是电池,并且由于可以提前预测“故障”,因此可以在设备完全停止工作之前更换设备。
当然 - 甚至可能 - 将来可能会制造出构造起搏器所需的其他电子元件,这些电子元件在没有成本过高的情况下会更加稳健。当那一天到来时,工程师可以设计出比现在更长寿命的电池。
但是,凭借今天的技术,一个持续5到10年的心脏起搏器现在变成了工程“甜蜜点”。
来自DipHealth的一句话
起搏器是工程的奇迹,自从这些设备首次发明以来,它们的有效性和可靠性得到了极大的提高。但仍有改进的余地。起搏器制造商正在进行大量的研究和开发,以开发更容易植入,更安全的设备,并且可以比现在持续更长的时间 - 可能是接收者的生命。