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如果要在人体的各个器官中评“劳模”,那么第一名非心脏莫属。它一直按照自己特有的节律跳动,伴随人走完风风雨雨的一生。从科学的角度讲,心脏之所以能跳动,是由于心脏位于两个心房之间的顶端有一个称为窦房结的结构,它可以发出电信号,信号沿着心房向心室传导,最后经过一种叫浦肯野氏纤维的组织到达心肌,从而使心肌有节奏地收缩和舒张,形成心脏的搏动。因此,一旦窦房结工作不正常,心房和心室间的心电传导失灵,就会发生心律失常,出现头昏。乏力、心慌、突然昏迷、抽搐、心跳骤停等一系列症状。对于这类心脏病,既不能手术,药物治疗效果也不满意,那么,如何攻克这种最危险也是人体最重要部位的疾病呢?
科学家们经过多年研究,根据电流可以引起肌肉收缩的原理,终于制造出了一种随身的心脏“救护神”——心脏起搏器。
心脏起搏器外形只有火柴盒大小,可以用手术的方法埋在病人的胸部或腰部的皮下组织内,成为病人的“随身医生”。起搏器由低频脉冲发生器、刺激电极和导线、电源等三部分组成。其中振荡器是心脏起搏器的核心,供心脏跳动的电就由此发出。它以恒定不变的电流向电容器充电,当电压升高到一定程度时,晶体管构成的开关便自动接通,把电荷放掉,然后再充电,如此周而复始,形成低频脉冲电流。心脏起搏器有两个电极,一个由起搏器的外壳代替,一个是埋在心脏内膜的电极导管。e799bee5baa6e4b893e5b19e333心内膜的电极导管把起搏器发出的电流脉冲引到心脏,从而帮助心脏有规律地跳动。
心脏起搏器虽然个头小,结构却十分复杂,具有很高的技术性能和工艺要求。它采用了先进的集成电路工艺和锂系列电池。锂电池的能量密度高,自放电很少,可以全密封,无漏液、胀气现象,它体积小,重量轻,可以在体内使用10年,甚至可以成为终生能源。它的外壳由化学性能稳定又不受人体排斥的稀有金属钛制成,重量轻,密封性好,可以保证电路不受腐蚀。起搏器的电导管则是由光滑无毒,对人体亲和力好的生物材料制成的,可以与人体器官和睦相处。
心脏起搏器经过多年发展,已经形成了固定频率起搏器、心房同步型起搏器、心室同步型起搏器、房室顺序型起搏器、全自动型起搏器(即按需型)及程序控制起搏器(即多功能型)等多种品种系列。目前临床使用最多的是按需型和多功能型起搏器。按需型是一种当心律失常时它就工作,心律恢复正常后就停止输电的起搏器,它可以大大节约用电,延长使用时间。多功能型起搏器可以借助体外的自动控制装置,根据不同人的心律对电流的敏感程度,及时调整起搏脉冲的频率和幅度,使心律自动调节。除此之外,人们正在研制微电脑起搏器,这种起搏器可以随病人的情绪、体温、血液循环等情况的变化而自动调节,它的起搏脉冲与心脏自然起搏过程非常相似,从而使病人感觉更舒服。
心脏是一个人的命脉所在,假如心脏出了问题就好比汽车的发动机出了毛病。所以,研制出第一台有效的心脏起搏器的美国心脏病专家海曼便理所当然地被载入了史册。
一般说来,心脏是通过内在的有节奏的电脉冲系统来向身体各部位输送血液的。电脉冲通过神经传遍心脏;神经与心脏肌肉纤维相连,使其收缩。有两根主要的神经通向负责泵送血液的心室。如果大脑缺乏血液供应达数分钟之久,就会引起永久性损伤,有时甚至会引起死亡。心脏有一套备用的脉冲系统,在紧急时接过第一套脉冲系统的工作,但是它在每分钟内产生的心跳次数只有必要的心跳次数的一半,不足以维持整个身体的活动。
英国外科医生沃尔会什于1862年最先提出在心跳停止时使用感应电脉冲。10年后,法国医生德布罗内进行了成功的实验,他把一个电极安在心跳停止的病人的皮肤上,把另一个电极握在右手中,同时左手有节奏地轻压病人的胸膛,使心肌收缩。
1932年,美国心脏病专家海曼研制出了临床用的第一台有效的心脏起搏器。他把这个重7.2千克的仪器称为“人工心脏起搏器”。海曼的大型起搏器是从起搏器内引出一根导线,通到心脏的表面,或穿过一条静脉通到右心室。这种起搏器曾救了很多人的命。第二次世界大战期间和战后的技术发展,使起搏器得到很大改良,其体积缩小到可以安在病人的体内。
起搏器不是人工心脏,也不能代替心脏输送血液。它只能产生电e5a48de588b6e799bee5baa6e79fa5e98193365脉冲。有的起搏器一直不停地产生电脉冲,有的起搏器只是在自然系统失灵后才产生电脉冲。发展到后来,起搏器成了一种很小的电子器件,为了便于更换,通常直接植于胸部的皮肤下。这种起搏器有一个电池,还有一两只能放大微弱电流的晶体管。电池可以用数年才更换。新型的心脏起搏器中有使用了核电池的,这种电池内有一个用放射性同位素钚238做成的小球。小球发出的热产生电流。这种电池的寿命可以长达十余年。后来便发展到有了更好的人工心脏。
心脏起搏器通过起搏电极导线将微量电信号传至心脏,称为起搏。每一个微弱电信号称为起搏脉冲,该脉冲可以引发心脏跳动。当人体自身的心脏节律中断,不规则或太慢时,心脏起搏器就开始起搏心脏。copy心脏起搏器同时监测心脏的自然节律,当心脏起搏器感知到心脏的自然跳动时,就不再发送起搏脉冲至心脏。 心脏起搏器如何使心脏跳动:心脏起搏器发出微量电信号,即起搏脉冲。 起搏脉冲通过电极导线中的绝缘导线传送至电极导线顶端的金属电极导线头。直接接触心脏的电极导线头将电脉冲传送至心脏。电脉冲刺激心脏组织开始跳动。心脏起搏器如何知道何时向心脏传送起搏脉冲:起搏脉冲以接近于人体心脏的自然节律定时发送。 对有些心脏起搏器,起搏定时是固定的。 某些心脏起搏器,是根据心脏自身的跳动来定时的,对于这类心脏起搏器,关于心脏自身电活动的信息通过zhidao电极导线头传回心脏起搏器(这称为感知)。如果心脏起搏器的电路判断心跳过慢,就传送起搏脉冲至心脏,刺激心脏跳动。如果心脏起搏器的电路判断心脏自身已按正常的心率跳动,则不加干预。对于频率应答型心脏起搏器,心脏起搏器通过一种特殊的感知器感知人体及四肢的运动以及呼吸频率。
1958年,两位瑞典医生RuneElmqvist卢思?伊兰可威斯百特和AkeSenning艾可?塞宁设计了第一个植入式心度脏起搏器。他们的装置几小时后就熄火了。内美国工程师威尔森?格瑞特巴奇接过重任,在他家的容花园凉棚里发明了第一个可靠的起搏器原型。