حفظ حیات با ضربان‌سازهای قلب

قلب شما در حالت معمول ضربان‌ساز طبیعی خود را دارد که ریتم قلب را تنظیم می‌کند؛ اما واژه «ضربان‌ساز» بیشتر اوقات برای دستگاه‌های مصنوعی استفاده می‌شود که در بیماران قلبی برای ایجاد ضربان و حفظ ریتم قلبی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ به طور کلی ضربان‌سازها جریان الکتریکی را به یک یا چند حفره قلبی هدایت می‌کنند. این سیگنال‌ها موجب می‌شوند تا قلب با یک ریتم منظم منقبض شود. افزایش سن موجب کاهش ضربات قلب می‌شود.

کد خبر: ۲۳۷۵۵۷

انفارکتوس قلبی نیز از علل شایع ضعف ماهیچه‌های قلبی و اختلال در ضربان قلب است. بعضی از داروها نیز موجب تغییر در ضربان قلب می‌شوند. همچنین ضربان قلبی غیرمعمول می‌تواند ناشی از علل ژنتیکی باشد. اینها از مواردی است که موجب نیازمندی فرد به یک عامل خارجی برای تنظیم ضربان قلب می‌شود و حیات وی را بدان وابسته می‌سازد. پیشرفت‌های روزافزون در زمینه مدارهای الکترونیکی منجر به توسعه ضربان‌سازها از نظر ابعاد و قابلیت برنامه‌ریزی شده است. از قابلیت‌های دیگر یک ضربان‌ساز ایده‌آل، زمان شارژ طولانی باتری است تا نیاز به تعویض مجدد را به حداقل رساند. در حال حاضر توجه محققان به این موضوع معطوف شده و موفقیت‌هایی نیز حاصل شده است.

انواع ضربان‌ساز

ضربان‌سازها از 2 قسمت عمده تشکیل می‌شوند؛ یک منبع تولیدکننده ضربان و دیگری سیم‌هایی که جریان را به قلب می‌رسانند و لید نامیده می‌شوند. منبع تولیدکننده ضربان باتری را در خود جای می‌دهد و همانند یک رایانه کوچک است که در زیر پوست سینه قرار می‌گیرند. لیدها از طریق سیاهرگ‌ها به قلب می‌رسند و در ماهیچه قلب کاشته می‌شوند. عمل لیدها، رساندن جریان الکتریکی از منبع تولیدکننده ضربان به قلب است. همچنین این لیدها فعالیت الکتریکی قلب را حس می‌کنند تا در صورت لزوم، قلب را تحریک کنند. هریک از جریان‌های الکتریکی که به قلب می‌رسند، موجب انقباض آن می‌شوند. ضربان‌سازها می‌توانند از یک تا 3 لید داشته باشند که هر کدام از آنها برای نوع و شدت خاصی از بیماری‌های قلبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ضربان‌ساز یک‌حفره‌ای از یک لید استفاده می‌کند که می‌تواند در دهلیز یا در بطن قرار داده شود. نوع دوحفره‌ای از دو لید، یکی در دهلیز و دیگری در بطن استفاده می‌کند. ضربان‌ساز دوبطنی 3 لید دارد که یکی از آنها در دهلیز راست، دیگری در بطن راست و لید سوم از طریق سیاهرگ سینوس کرونری در دهلیز چپ قرار می‌گیرد.

ضربان‌ساز توسط پزشک تنظیم می‌شود؛ به گونه‌ای که پزشک کمترین ضربان را برای دستگاه تنظیم می‌کند. هنگامی که ضربان قلب شما از مقدار تنظیم شده برای ضربان‌ساز کمتر شود، دستگاه جریان الکتریکی تولید می‌کند که از طریق لیدها به قلب می‌رسد و آن را منقبض می‌کند و به ضربان قلب اجازه کاهش یافتن نمی‌دهد.

علل نیاز به ضربان‌ساز

بیماری‌های مختلفی می‌توانند منجر به نیاز فرد به ضربان‌ساز شوند. به عنوان مثال در اختلال گره سینوسی (گره سینوسی ضربان‌ساز طبیعی قلب است)‌ که سندرم سینوس‌ بیمار نیز نامیده می‌شود، ضربان قلب کاهش می‌یابد؛ زیرا گره سینوسی امواج الکتریکی را به کندی می‌فرستد. در این حالت در صورتی که بیمار علامت‌دار باشد، باید برای وی ضربان‌ساز تعبیه شود. در بلوک قلبی، ارتباط الکتریکی بین دهلیزها و بطن‌ها مختل می‌شود. این حالت پس از اختلال گره سینوسی، دومین علت شایع نیاز به ضربان‌ساز است. از علل دیگر نیاز به ضربان‌ساز می‌توان به افزایش حساسیت سینوس کاروتید، آریتمی‌‌ها، انفارکتوس قلبی و نارسایی قلبی اشاره کرد. افرادی که پیوند قلب شده‌اند، در صورتی که با کاهش ضربان قلب مواجه شوند نیز باید از ضربان‌ساز استفاده کنند.

منبع انرژی ضربان‌سازها

هم‌اکنون بسیاری از بیماران قلبی از ضربان‌ساز برای تحریک الکتریکی قلب خود استفاده می‌کنند. انرژی این ضربان‌سازها توسط باتری‌های شیمیایی مخصوصی تولید می‌شود که انرژی آنها ظرف چند‌سال به اتمام می‌رسد. هم‌اکنون انواعی از باتری‌های هسته‌ای در حال ساخته شدن هستند که قابلیت ضربان‌سازی برای مدت 20 10 سال دارند. این باتری‌ها در مرحله آزمایش بالینی قرار دارند. اولین مساله نگران‌کننده در رابطه با فراگیر کردن این باتری، حفظ ایمنی کپسول انرژی در شرایط مختلف است. انواع مختلفی از منابع انرژی بیولوژیکی و هسته‌ای برای استفاده در باتری‌های ضربان‌ساز قلب مورد بررسی قرار گرفته‌اند. باتری‌ها در گذشته از سلول و الکترود جیوه روی تشکیل شده بودند و کمتر از 2 سال عمر می‌کردند. با توجه به پیشرفت مدارها ضربان‌سازهای فعلی حدود 5 سال عمر می‌کند. از آنجا که سن متوسط بیماران نیازمند به ضربان ساز 72 سال است، این نوع ضربان‌سازها برای بیشتر وضعیت‌های بالینی کفایت می‌کنند. بتازگی فیشل و همکارانش موفق به تولید انواعی از ضربان سازهای قابل شارژ شده‌اند که تا 20 سال عمر می‌کند. علاوه بر صرف هزینه و اضطراب ناشی از تعویض ضربان‌ساز، خطر عفونت و بستری طولانی‌مدت نیز بیماران قلبی را تهدید می‌کند. بنابراین بتازگی توجه دانشمندان به سمت تولید باتری‌هایی معطوف شده است که انرژی خود را از متلاشی شدن رادیو ایزوتوپ‌ها تامین می‌کنند و عمری معادل 1020 سال دارند. این باتری‌های اتمی با توجه به روشی که برای تبدیل انرژی هسته‌ای به الکتریکی استفاده می‌کنند به 2 دسته گرمایی و غیرگرمایی تقسیم می‌شوند. نوع گرمایی خود شامل ژنراتورهای ترموالکتریک و ترمیونیک می‌شود. نوع غیرگرمایی نیز به انواع بتاولتاایک، شارژ مستقیم و فسفرولتاایک تقسیم می‌شود. هر کدام از این باتری‌های هسته‌ای به نوعی موجب تبدیل انرژی هسته‌ای به الکتریکی شده و تحریک عضله قلبی را موجب می‌شوند.

رادیو ایزوتوپ‌های انرژی‌زا

پلوتونیوم 238 در ضربان‌سازهای ترموالکتریک مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که بیشتر مبدل‌های بتاولتاایک از پرومتیوم 147 استفاده می‌کنند. از مزایای پلوتونیوم 238، نیمه عمر طولانی، قدرت انرژی‌زایی مناسب، تشعشع کم و مقرون به صرفه بودن آن است. به طور کلی از بین روش‌های آزمایش شده برای استفاده از انرژی رادیوایزوتوپ‌ها جهت تامین انرژی ضربان‌ساز‌ها فقط سیستم‌های ترموالکتریک و بتاولتاایک موفقیت بالینی کسب کرده‌اند و در بازار موجودند. میزان تشعشع این باتری‌های اتمی در صورت تماس با بدن کمتر از mrem20 در ساعت است و اگر در فاصله 5 سانتی‌متری بدن قرار گیرند، این مقدار به کمتر از m rem0/5 در ساعت کاهش می‌یابد. با توجه به مطالعات آزمایشگاهی این مقدار تشعشع برای بدن بی‌خطر است. میزانی از اشعه باتری اتمی که کل بدن را تحت تاثیر قرار می‌دهد mrem5/0 در سال است، در حالی که این مقدار در کسانی که با تشعشعات رادیواکتیو شغلی در تماسند mrem5 در سال است. ضربان‌سازهای هسته‌ای تاکنون بیشتر در افراد جوان‌تر کار گذاشته شده است و گزارش مبنی بر اختلال کارکرد آنها منتشر نشده است.

ضربان‌سازهای هسته‌ای در ایران

پژوهشگران دانشگاه امیرکبیر موفق به طراحی نوعی از باتری‌ هسته‌ای برای ضربان‌سازها شده‌اند که به علت نیمه عمر بالای رادیو‌ایزوتوپ و انرژی پایین ذرات گسیل شده از آن، نیاز به حفاظ قابل کاشت در بدن ندارد. طول عمر این باتری 50 سال است، بنابراین نیاز به طراحی‌های مجدد و تعویض باتری را مرتفع می‌کند.