Inhalt
- Was Schrittmacher tun
- Der menschliche Körper ist ein feindlicher Ort für einen Herzschrittmacher
- Warum sind Herzschrittmacher-Batterien nicht wiederaufladbar?
- Warum können Herzschrittmacher-Batterien nicht viel länger halten als jetzt?
Das sind beide gute Fragen. Lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, warum Schrittmacherentwickler Geräte gebaut haben, die entsorgt und vollständig ersetzt werden müssen, wenn der Akku leer ist.
Was Schrittmacher tun
In der Regel besteht der Zweck eines Herzschrittmachers darin, Symptome des Sick-Sinus-Syndroms oder des Herzblocks zu verhindern. Diese Zustände können Ihre Herzfrequenz ausreichend verlangsamen, um Symptome hervorzurufen (wie Benommenheit, Herzklopfen oder Synkope).
Ein Herzschrittmacher besteht aus einem winzigen, aber hoch entwickelten Computer, Softwareanweisungen für diesen Computer, verschiedenen empfindlichen elektronischen Komponenten und einer Batterie - alles in einem kleinen Metallbehälter eingeschlossen. (Ein typischer Herzschrittmacher ist heute etwa so groß wie ein 50-Cent-Stück und etwa dreimal so dick.) Herzschrittmacher werden normalerweise direkt unter dem Schlüsselbein unter die Haut implantiert und über Kabel oder isolierte Drähte mit Ihrem Herz verbunden Kammern.
Der Herzschrittmacher überwacht Ihren Herzrhythmus Schlag für Schlag und trifft von Moment zu Moment Entscheidungen darüber, ob er Ihr Herz schlagen soll oder nicht. Wenn Ihre Herzfrequenz unter einen vorgegebenen Wert fällt, "geht" sie "auf und ab", indem sie einen winzigen elektrischen Impuls über die Leitung an Ihr Herz sendet und so Ihr Herz zum Schlagen anregt.
Die Ingenieure, die Herzschrittmacher entwickeln, mussten mehrere schwierige Probleme lösen. Eines der schwierigsten war, wie der Herzschrittmacher mehrere Jahre lang im menschlichen Körper einwandfrei funktioniert.
Der menschliche Körper ist ein feindlicher Ort für einen Herzschrittmacher
Jeder, der Kaffee auf seinem Laptop verschüttet hat, weiß, dass sich Flüssigkeiten und elektronische Geräte nicht vermischen. Herzschrittmacher sind elektronische Geräte, die ihre gesamte Existenz in einer flüssigen Umgebung verbringen müssen.
Tatsächlich ist das Innere des menschlichen Körpers ein warmer, nasser und salziger Ort - eine sehr feindliche Umgebung für jedes elektronische Gerät. Daher muss ein Herzschrittmacher unter anderem hermetisch abgedichtet sein (um Feuchtigkeit und Körperflüssigkeiten fernzuhalten), und seine empfindlichen elektronischen Komponenten müssen so konstruiert sein, dass sie in dieser feindlichen Umgebung lange überleben und funktionieren.
Ingenieure sind sehr gut darin geworden, diese Geräte für eine lange Lebensdauer zu bauen, und die Ausfallrate für Herzschrittmacher liegt nach fünfjähriger Nutzung im Allgemeinen deutlich unter 1%.
Es ist von entscheidender Bedeutung, dass Herzschrittmacher hermetisch abgedichtet sind, um diese Geräte vor der feindlichen Umgebung zu schützen, in der sie funktionieren müssen. Wenn Herzschrittmacher geöffnet werden könnten, damit die Batterie ausgetauscht werden kann, wäre eine angemessene hermetische Abdichtung nahezu unmöglich.
Anstatt entfernbar zu sein, muss der Akku zusammen mit allen anderen empfindlichen elektronischen Komponenten dauerhaft im Gerät versiegelt sein. Dies erklärt, warum Schrittmacherentwickler es für unmöglich gehalten haben, Herzschrittmacher mit austauschbaren Batterien zu bauen.
Warum sind Herzschrittmacher-Batterien nicht wiederaufladbar?
Die Technologie zum drahtlosen Laden von Batterien (ein Prozess, der auch als induktives Laden bezeichnet wird) gibt es seit mehreren Jahrzehnten, und Sie können heute drahtlose Ladegeräte für Ihre Handys kaufen. Warum bauen Herzschrittmacherfirmen keine wiederaufladbaren Herzschrittmacher?
Sie werden überrascht sein zu erfahren, dass die ursprünglichen implantierbaren Herzschrittmacher von 1958 wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterien (NiCad) hatten, und die meisten Menschen glaubten, dass die Verwendung wiederaufladbarer Batterien für implantierbare elektronische Geräte immer notwendig sein würde. Diese Herzschrittmacher wurden aufgeladen, indem eine Induktionsspule mehrere Stunden lang in der Nähe des Herzschrittmachers gegen die Haut gedrückt wurde. Dieser Vorgang musste alle paar Tage wiederholt werden.
Wiederaufladbare Herzschrittmacher versagten letztendlich aus zwei Gründen. Erstens haben NiCad-Akkus, obwohl sie wiederaufladbar sind, eine relativ kurze Lebensdauer, sodass diese Herzschrittmacher immer noch häufig ausgetauscht werden mussten.
Aber wahrscheinlich noch wichtiger ist, dass Menschen mit Herzschrittmachern angesichts der menschlichen Natur gelegentlich nicht in der Lage waren, ihre Geräte gemäß dem strengen Zeitplan aufzuladen, der ihnen auferlegt wurde. Anwälte informierten die Herzschrittmacherfirmen darüber, dass nachfolgende Rechtsstreitigkeiten wahrscheinlich zu einem Konkurs führen würden, wenn ein Patient einen Schaden erleidet, weil sein Herzschrittmacher nicht mehr funktioniert - unabhängig davon, ob der Fehler vom Unternehmen verursacht wurde oder weil der Patient das Aufladen des Geräts versäumt hat.
Innerhalb weniger Jahre wurden Quecksilber-Zink-Batterien entwickelt, die einen Herzschrittmacher bis zu zwei Jahre lang am Laufen halten konnten. Bald darauf wurden Lithium-Iodid-Batterien entwickelt, die einen Herzschrittmacher weitaus länger antreiben konnten: für fünf bis zehn Jahre. Der dringende Bedarf an wiederaufladbaren Herzschrittmachern nahm ab, während die unmittelbare Gefahr von Gerichtsverfahren dies nicht tat.
Dank des technologischen Fortschritts und der Anwaltschaft wurde die Idee wiederaufladbarer Herzschrittmacher schnell aufgegeben. Es ist eine Idee, die von Schrittmacherentwicklern von Zeit zu Zeit überdacht wird, aber bisher haben die potenziellen Risiken (zumindest für die Unternehmen) die potenziellen Vorteile aufgewogen.
Warum können Herzschrittmacher-Batterien nicht viel länger halten als jetzt?
Tatsache ist, siekönnten Stellen Sie Herzschrittmacherbatterien her, die wesentlich länger halten als jetzt. In den 1960er und 1970er Jahren stellten einige Herzschrittmacherfirmen Schrittmacher mit Atomantrieb her, die mit Plutonium-238 betrieben wurden - das eine Halbwertszeit von 87 Jahren hat -, sodass diesen Herzschrittmachern praktisch nicht der "Saft" ausgeht. während des Lebens des Patienten. Einige dieser Herzschrittmacher sind möglicherweise noch heute in Betrieb.
Aber wie Sie sich vorstellen können, gab es einige offensichtliche Probleme mit Herzschrittmachern: Erstens ist Plutonium eine hochgiftige Substanz, und selbst wenn eine winzige Menge in den Blutkreislauf gelangt, würde der Tod schnell eintreten. Und weil Plutonium offensichtlich eine Substanz von großem Interesse für die Regulierungsbehörden (und sogar für die dunkleren Elemente in unserer Zivilisation) ist, hatten Menschen mit diesen Herzschrittmachern beispielsweise Probleme, als sie versuchten, nach Übersee zu reisen.
Ärzte, die diese Geräte implantierten, mussten gemäß einer von der Nuclear Regulatory Commission durchgesetzten Verordnung die Herzschrittmacher nach dem Tod des Patienten wiederherstellen, was sich als völlig unpraktisch erwies (weil Patienten wegziehen und Ärzte in den Ruhestand gehen).
Es gibt auch ein weniger offensichtliches Problem mit Herzschrittmachern, deren Batterien "für immer" halten. Tatsache ist, dass alle elektronischen Geräte irgendwann ausfallen. Früher oder später brechen alle elektronischen Komponenten oder nutzen sich einfach ab. Wenn ein Herzschrittmacher ausfällt, weil die Batterie abgenutzt ist, ist dies zumindest ein allmähliches und vorhersehbares Ereignis. Durch regelmäßige Untersuchungen haben Ärzte mehrere Monate Warnung, dass eine Batterie abgenutzt ist und wahrscheinlich ausgetauscht werden muss. Daher kann ein elektiver Schrittmacherwechsel zu einem geeigneten Zeitpunkt geplant werden.
Aber wenn Ihr Herzschrittmacher ausfällt, weil eine der Hunderte elektronischer Komponenten plötzlich nicht mehr funktioniert ... nun, das könnte katastrophal sein. Der Herzschrittmacher könnte plötzlich ohne Vorwarnung aufhören zu laufen - und sein Besitzer könnte möglicherweise großen Schaden erleiden.
Wenn Unternehmen mit dem Bau von Herzschrittmachern beginnen würden, deren Batterien wesentlich länger als fünf bis zehn Jahre halten, würden zu viele Herzschrittmacher mit den heute existierenden elektronischen Komponenten plötzlich und katastrophal ausfallen. Herzschrittmacher sind vielmehr so konzipiert, dass die erste Komponente, die wahrscheinlich "ausfällt", die Batterie ist. Da dieser "Ausfall" im Voraus vorhergesagt werden kann, kann das Gerät ausgetauscht werden, bevor es überhaupt nicht mehr funktioniert.
Es ist natürlich möglich - und sogar wahrscheinlich -, dass in Zukunft andere elektronische Komponenten, die für den Bau von Herzschrittmachern benötigt werden, hergestellt werden, die wesentlich robuster sind, ohne kostenintensiv zu sein. Wenn dieser Tag kommt, können Ingenieure Batterien entwerfen, die wesentlich länger halten als heute.
Mit der heutigen Technologie erweist sich ein Herzschrittmacher, der fünf bis zehn Jahre hält, vorerst als "Sweet Spot" der Technik.
Ein Wort von Verywell
Herzschrittmacher sind ein Wunder der Technik und haben ihre Wirksamkeit und Zuverlässigkeit seit der Erfindung dieser Geräte enorm verbessert. Aber es gibt noch Raum für Verbesserungen. Herzschrittmacherhersteller forschen und entwickeln viel, um Geräte zu entwickeln, die einfacher zu implantieren sind, noch sicherer sind und viel länger halten als heute - möglicherweise für das Leben der Person, die eines erhält.
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