इंप्लांटेबल टेक्नोलॉजी का इतिहास। पेसमेकर

आधी सदी से अधिक समय से, विज्ञान कथा साहित्य हमें भविष्य के लोगों के बारे में बता रहा है - साइबरबग लोग। हम कह सकते हैं कि भविष्य पहले ही आ चुका है - 2016 में, साइबरबग हमारे बीच चलते हैं और एक मापा जीवन जीते हैं। वे सामान्य लोग हैं, लेकिन पेसमेकर, श्रवण प्रत्यारोपण, कृत्रिम अंग और बायोसेंसर के साथ। आज हम पेसमेकर के इतिहास के बारे में बात करेंगे, जिसमें भारी लिडविले तंत्र से लेकर आधुनिक लघु प्रत्यारोपण शामिल हैं।

पहले पेसमेकर का आविष्कार -

मार्क लिडविल। एनेस्थेटिस्ट मार्क लिडविल ने पहली बार पेसमेकर विधि का उपयोग किया था। 1929 में ऑस्ट्रेलिया में ऑस्ट्रेलियाई-एशियाई कांग्रेस की एक बैठक में, उन्होंने एक विद्युत उपकरण का वर्णन किया जो मानव हृदय को संचालित करता है। इस उपकरण ने विभिन्न बिजली और आवृत्ति के इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज लागू किए; एक मोनोपोलर इलेक्ट्रोड सीधे हृदय में डाला गया था, और दूसरा, उदासीन, खारा में गीला होने के बाद सीधे त्वचा पर लागू किया गया था।

डॉक्टर ने उपस्थित सभी को बताया कि 1925 और 1926 में इस उपकरण के एक और आदिम मॉडल का उपयोग करते हुए, उन्होंने अभी भी जन्मजात शिशुओं को पुनर्जीवित करने की कोशिश की। उनमें से एक वास्तव में जीवन में आया था और पूरी तरह से स्वस्थ था। उन्होंने कहा कि यह बच्चा एड्रेनालाईन इंजेक्शन जैसे अन्य उपचारों का जवाब नहीं देता था, जो उन दिनों उपयोग में थे। फिर लिडविले ने इलेक्ट्रोड सुई को पहले सही आलिंद में डाला, और फिर, जब अलिंद उत्तेजना सही वेंट्रिकल में विफल हो गई। दस मिनट के पेसमेकर का असर हुआ, और जब लिडविले ने पेसमेकर को बंद कर दिया, तो दिल काम करने लगा।

डॉ। लिडविले के इस मरीज को पहला व्यक्ति माना जाता है जो सफलतापूर्वक पेसिंग से बच गया था, और लिडविले तंत्र पहला कृत्रिम पेसमेकर है। डॉक्टर की योजना के अनुसार, सर्जरी के दौरान मरीज का दिल सामान्य संज्ञाहरण के तहत बंद होने पर आपातकालीन मामलों के लिए मशीन का इरादा किया गया था।

बाद में, दुनिया के पहले पेसमेकर के निर्माता ने स्वीकार किया कि डिवाइस अलग-अलग सफलता के साथ काम करता है, लेकिन पचास में से एक या एक सौ बचाया गया जीवन एक महान प्रगति है जब सभी को बचाने की कोई उम्मीद नहीं है। हालांकि, लीडविले का काम फिर भी अप्राप्य रहा और कार्डियोलॉजी में सफलता नहीं मिली।

1930 का दशक: अल्बर्ट हाइमन कृत्रिम पेसमेकर

हृदय की गिरफ्तारी के लिए इंट्राकार्डियक थेरेपी के दौरान, न्यूयॉर्क अस्पताल के अल्बर्ट हाइमन, बेथ डेविड ने उल्लेख किया कि इस प्रक्रिया की सफलता उपयोग की गई दवा पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि हृदय में सुई के इंजेक्शन लगाने के कारण होती है। वह इस नतीजे पर पहुंचा कि जब हृदय रुकता है, तो उसके विद्युतीय संतुलन को एक इंजेक्शन द्वारा परेशान किया जा सकता है, जिससे मायोकार्डियल रोधगलन हो सकता है। कुछ शॉट बेहतर कर सकते हैं, लेकिन यह बहुत खतरनाक है।
चूंकि यांत्रिक उत्तेजनाओं ने विद्युत क्षमता को बदलकर काम किया, इसलिए हाइमन इलेक्ट्रोड के माध्यम से सुई के इलेक्ट्रोड से गुजरने वाले मायोकार्डियम की प्रत्यक्ष उत्तेजना के विचार के साथ आया था, बिना किसी जोखिम के दोहराया उत्तेजना के साथ। फिर हाइमन ने 1932 में उस समय के लिए एक अभिनव डिजाइन के साथ एक पेसमेकर बनाया। इसमें एक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक जनरेटर शामिल था, जिसे प्रत्यक्ष वर्तमान आपूर्ति इलेक्ट्रोड प्राप्त करना आवश्यक था। दो बड़े यू-आकार के मैग्नेट ने जनरेटर में वर्तमान को प्रेरित करने के लिए आवश्यक चुंबकीय प्रवाह की आपूर्ति की। इलेक्ट्रोड को आपूर्ति की गई विद्युत पल्स की अवधि को नियंत्रित करने के लिए एक चॉपिंग डिस्क का उपयोग किया गया था। इस तरह के पोर्टेबल डिवाइस का वजन 7.2 किलोग्राम था।

हाइमन पेसमेकर के साथ प्रयोग करने वाले आधुनिक शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला है कि उत्पन्न दालों के कम आउटपुट वोल्टेज के कारण यह अप्रभावी था, और हाइमन ने खुद अपने पेसमेकर की कमियों को पहचाना।

1945 के बाद:

द्वितीय विश्व युद्ध के कई वर्षों बाद जॉन हॉप्स पेसमेकर , कनाडा में टोरंटो के कैलाघन, बिगेलो और होप्स के प्रयासों की बदौलत कार्डिएक अभ्यास में कृत्रिम पेसमेकरों की रुचि को पुनर्जीवित किया गया। सामान्य हाइपोथर्मिया के अपने अध्ययन के दौरान , उन्होंने देखा कि हाइपोथर्मिया के साथ हृदय की गिरफ्तारी की संभावना अधिक है।

शरीर के ऊतकों में चयापचय तेज होने के दौरान दिल की धड़कन का नियंत्रण जीवित रहने के लिए महत्वपूर्ण होता है, और इसके लिए, नेशनल रिसर्च काउंसिल ऑफ़ कनाडा के इंजीनियर जॉन हॉप्स ने एक कृत्रिम पेसमेकर बनाया जो इलेक्ट्रोड के माध्यम से सही लय दालों का उत्पादन कर सकता है। की थोरैकोटॉमी । हाइपोथर्मिया के कारण कार्डियक अरेस्ट से पीड़ित चार कुत्तों पर डिवाइस ने सफलतापूर्वक परीक्षण किया।

सफल परीक्षणों के बाद, हॉप्स ने महसूस किया कि सामान्य शरीर के तापमान पर पल्स को नियंत्रित करने के लिए इस तरह के पेसमेकर का समान रूप से प्रभावी रूप से उपयोग किया जा सकता है। डिवाइस ने सामान्य तापमान पर जानवरों में हृदय गति को सफलतापूर्वक नियंत्रित किया, लेकिन मानव परीक्षणों में विफल रहा। म्योकार्डिअल इन्फेक्शन के बाद एट्रिआ से निलय में विद्युत आवेग के उल्लंघन के कारण रोगी अचानक खराब हो गए। सबसे अधिक संभावना है, विफलता का कारण इस तथ्य में निहित है कि पेसमेकर एकल-कक्ष था: केवल एट्रिआ को उत्तेजित किया गया था, निलय नहीं।

Zoll पेसमेकर और पहला नैदानिक ​​उपयोग

पेसमेकर का पहला नैदानिक ​​उपयोग 1952 में हुआ। यह 75 वर्षीय व्यक्ति के प्रवेश के दौरान हुआ, जब उसे बेथ-इस्रेल अस्पताल में भर्ती कराया गया था। कार्डिएक अतालता के कारण कार्डियक आउटपुट में तेजी से कमी और सेरेब्रल इस्किमिया के कारण दो सिंक होने के बाद, वह दो साल तक हार्ट ब्लॉक से पीड़ित रहे । अस्पताल में, उनकी स्थिति खराब हो गई - उन्होंने 4 घंटे तक एड्रेनालाईन के 34 इंट्राकार्डियक इंजेक्शन के बावजूद वेंट्रिकुलर ऐसिस्टोल के हमलों का अनुभव करना जारी रखा ।

डॉ। पॉल एम। ज़ोल, एमडी, ने अपने मरीज को बाहरी विद्युत उत्तेजना लागू की और अगले 25 मिनट के लिए उसके दिल को सफलतापूर्वक उत्तेजित किया। दुर्भाग्य से, रोगी ने कई इंट्राकार्डिक इंजेक्शन विकसित किए।हार्ट टैम्पोनैड और पुनर्जीवन ने मदद नहीं की।

इसके बाद, ज़ोल एक 65-वर्षीय व्यक्ति के दिल की दर को सफलतापूर्वक पांच दिन की बाहरी विद्युत उत्तेजना प्रक्रिया के लिए वेंट्रिकुलर ऐसिस्टोल के समान हमलों के साथ स्थापित करने में सक्षम था। चिकित्सा के पांचवें दिन के अंत में, रोगी प्रति मिनट 44 बीट्स की त्वरित गति से चलने वाली लय में पहुंच गया, और उसे छुट्टी दे दी गई।



1952 में प्रकाशित एक पेपर में, ज़ोल ने 60-150 वोल्ट प्रति मिनट तक छाती पर 100-150 वोल्ट की सीमा में एक वोल्टेज पर 2 एमएस की दालों के साथ नंगे छाती पर इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए हृदय पुनर्जीवन का वर्णन किया। इस प्रारंभिक नैदानिक ​​विवरण ने पेसिंग के व्यापक मूल्यांकन को चालू किया। डॉक्टरों और जनता ने इस तथ्य को माना है कि पेसिंग की मदद से हृदय रोग को हराया जा सकता है। ज़ोल का काम भविष्य के अनुसंधान और विकास के आधार के रूप में कार्य करता है।

1950 के दशक के मध्य: लिली विधि

1950 के दशक के मध्य में, जब डॉक्टरों ने पहली बार ओपन-हार्ट सर्जरी करना शुरू किया, पोस्टऑपरेटिव हार्ट ब्लॉक कार्डियक सर्जनों के लिए विशेष रूप से गंभीर समस्या थी। इस बीमारी के रोगियों के लिए बाहरी विद्युत उत्तेजना का उपयोग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि समय के साथ निरंतर उत्तेजना की आवश्यकता होती है। मिनेसोटा मेडिकल स्कूल के हार्ट सर्जन क्लेरेंस वाल्टन लिली और सहयोगियों ने एक अधिक परिष्कृत प्रणाली विकसित करना शुरू कर दिया है। उन्हें मेडट्रोनिक के इंजीनियरों द्वारा सहायता प्रदान की गई थी , जो बाद में पेसमेकर तकनीक बनाने के क्षेत्र में दुनिया की सबसे प्रसिद्ध कंपनियों में से एक बन गई।

1957 तक, शोधकर्ताओं ने पाया कि कुत्ते के दिल से सीधे जुड़े इलेक्ट्रोड तारों के साथ एक पल्स जनरेटर को मिलाकर, हृदय गति को नियंत्रित किया जा सकता है। इसलिए लिलीचाई और उनकी टीम ने दुनिया का पहला ट्रांजिस्टर पेसमेकर पेश किया।

30 जनवरी, 1957 को लिलीचाई ने इस तकनीक का इस्तेमाल एक हार्ट ब्लॉक वाले बच्चे के दिल की लय को बहाल करने के लिए किया था। उन्होंने वेंट्रिकुलर सेप्टल दोष को ठीक करने के लिए सर्जरी करवाई। 1.5 से 4.5 वोल्ट के वोल्टेज पर 2 एमएस अवधि के दालों का उपयोग करके दिल को सक्रिय किया गया था, जो कि ज़ोल द्वारा वर्णित प्रयोगों की तुलना में बहुत कम है। इसके अलावा, विधि प्रभावी थी और रोगियों द्वारा अच्छी तरह से सहन की गई थी।

1958: ओके सेनिंग और रून एल्मक्विस्ट - इम्प्लांटेबल पेसमेकर का जन्म

लिलीचाई द्वारा विकसित पेसमेकर पद्धति को संक्रमण के जोखिम के कारण लंबे समय तक बनाए नहीं रखा जा सकता था, पेसमेकर पहनने पर असुविधा होती थी और कुछ महीनों के बाद अप्रभावी हो जाती थी। संक्रमण को रोकने का एकमात्र तरीका - त्वचा के चीरों के माध्यम से शरीर से तारों को हटाने के लिए - प्रत्यारोपण पेसमेकर के विकास के लिए प्रेरणा थी।

पहले प्रयास स्वीडन में कैरोलिना यूनिवर्सिटी अस्पताल में सर्जन ओके सेनिंग और इंजीनियर रून एल्मक्विस्ट द्वारा किए गए थे। पहले पेसमेकर को 8 अक्टूबर, 1958 को 43 वर्षीय अर्ने लार्सन को पूरे दिल के ब्लॉक और मॉर्गैनी-एडम्स-स्टोक्स सिंड्रोम के साथ प्रत्यारोपित किया गया था। ऑपरेशन सफल रहा, लेकिन आरोपण के तीन घंटे बाद पेसमेकर टूट गया। अगले दिन भी इसी तरह का ब्लॉक लगाया गया था, लेकिन यह काम नहीं किया। अंत में, इस रोगी के लिए पेसिंग को छोड़ने का निर्णय लिया गया जब तक कि अधिक सफल एनालॉग विकसित नहीं किए गए।

सौभाग्य से, मोर्गग्नि-एडम्स-स्टोक्स के हमलों ने मरीज को अगले तीन वर्षों तक परेशान नहीं किया जब तक कि उसे दूसरा प्रत्यारोपण नहीं मिला। अंत में, उन्होंने 24 सर्जिकल हस्तक्षेप किए और 2001 तक जीवित रहे, जब 86 साल की उम्र में एक असंबंधित घातक ट्यूमर से उनकी मृत्यु हो गई।

इंप्लांटेबल पेसमेकर बनाने के इन प्रयासों ने उचित मूल्य पर औद्योगिक पैमाने पर उपकरणों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। इस क्षेत्र में विकास अच्छी तरह से वित्त पोषित किया गया है। पेसमेकर का पहला उत्पादन 1970 में शुरू हुआ।

1970: इंप्लांटेबल पेसमेकर का अपग्रेड



70 के दशक की शुरुआत में, निर्माता बिजली पेसमेकर को परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने के बारे में गंभीरता से सोच रहे थे। उपकरणों ने प्लूटोनियम -238 की क्षय ऊर्जा का उपयोग किया, जिसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया गया। 10 से 20 साल और 99% विश्वसनीयता के लंबे समय तक सेवा जीवन के बावजूद, विकिरण के संपर्क ने सभी लाभों को अवरुद्ध कर दिया। वैज्ञानिकों ने बिजली पेसमेकरों को परमाणु ऊर्जा के उपयोग की अनुशंसा नहीं की, और अंततः ऐसे उपकरणों को व्यापक मान्यता नहीं मिली।

1973-1980 में तकनीकी नवाचारों की विस्फोटक वृद्धि के दौरान, 1970 में निर्मित पेसमेकर तेजी से अप्रचलित हो गए। निर्माताओं ने पेसमेकर में उपयोग किए जाने वाले शक्ति स्रोत में सुधार पर ध्यान केंद्रित किया है। बिजली की आपूर्ति महत्वपूर्ण है क्योंकि यह बैटरी के प्रकार के साथ संयोजन में स्थायित्व और विश्वसनीयता निर्धारित करता है जो भविष्य में उपयोग किया जाएगा, पेसमेकर का वजन और मात्रा। निकल-कैडमियम और पारा-जस्ता बैटरी के साथ कई असफल प्रयोगों के बाद, लिथियम बैटरी को अपेक्षाकृत टिकाऊ बिजली स्रोत के रूप में अपनाया गया था।

पेसमेकर के लंबे जीवन को सुनिश्चित करने के अलावा, लिथियम-आयन बैटरी ने पल्स जनरेटर को सील करना संभव बना दिया है। इस शक्ति स्रोत ने इम्प्लांटेबल पेसमेकरों के लिए पसंदीदा वैकल्पिक बैटरी के रूप में अगले वर्षों में विकसित किया है।

प्रोग्रामेबल और इंटीग्रेटेड सर्किट

प्रोग्रामेबिलिटी की दिशा में पहला प्रयास, अर्थात्, गैर-इनवेसिव रूप से काम करने के लिए प्रत्यारोपित उत्तेजक के संशोधनों को 1931 में वापस किया गया। जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी ने एक पेसमेकर का निर्माण किया था जिसकी नाड़ी की दर एक अस्थिर चुंबकीय स्विच द्वारा बदल दी गई थी। रोगी शारीरिक गतिविधि के दौरान आराम से 100 बीट प्रति मिनट या 100 बीट्स प्रति मिनट के बीच चुन सकता है, बाहरी चुंबक के साथ स्विच को बदल सकता है। उसके बाद, एक पेसमेकर को प्रोग्राम करने का प्रयास 1972 तक नहीं किया गया था, जब मेडट्रोनिक ने एक प्रोग्रामेबल डिवाइस पेश किया था, जिसमें इम्प्लांटेबल पल्स जनरेटर के अंदर छोटे बार मैग्नेट से जुड़े गियर थे।

1973 में, कंपनी ने एक और पेसमेकर पेश किया, जहां प्रोग्रामर के माध्यम से प्रेषित रेडियो आवृत्ति संकेतों द्वारा गति को बदला जा सकता है। इसके तुरंत बाद, प्रोग्रामबिलिटी इंप्लांटेबल पेसमेकरों का एक अभिन्न गुण बन गया।

इसके अलावा, हाइब्रिड सर्किट कम बैटरी पावर का उपयोग करता है, क्योंकि यह केवल स्विच को खोलने या बंद करने जैसी क्रियाएं करते समय इसका उपयोग करता है। हाइब्रिड योजना ने निर्माताओं को अपने जनरेटर को कम करने और पेसमेकरों की विश्वसनीयता और दीर्घायु सुनिश्चित करने की अनुमति दी।

1980 का दशक: ड्यूल-चेंबर पेसमेकर

इस समय तक, लगभग सभी ने हाइब्रिड इंटीग्रेटेड सर्किट और लिथियम बैटरी के लिए पेसमेकर पर भरोसा किया, जो कम से कम 8 साल तक दिल की धड़कन को नियंत्रित करेगा। 1983 के बाद से, संयुक्त राज्य अमेरिका में कुछ पेसमेकर निर्माताओं ने नए दोहरे-कक्ष पेसमेकर प्रौद्योगिकी क्षेत्र में प्रतिस्पर्धा करना शुरू कर दिया है। एकल-कक्ष पेसमेकर के विपरीत, दो-कक्ष एक साथ दो क्षेत्रों को उत्तेजित करते हैं: निलय और एट्रिआ।

निर्माताओं और डॉक्टरों ने तर्क दिया कि दोहरे कक्ष पेसमेकर अलिंद और निलय के संकुचन के बीच बेहतर समन्वय प्रदान करते हैं और एक प्राकृतिक दिल की धड़कन के साथ घनिष्ठ अनुकरण करते हैं और ध्यान देने योग्य शारीरिक प्रभाव देते हैं। सभी लाभों के बावजूद, डॉक्टरों के लिए नए उपकरणों का पता लगाना और नए संकेतकों के लिए उपयोग करना मुश्किल था: हृदय गति, आयाम और अवधि। दो-कक्ष पेसमेकर एकल-कक्ष पेसमेकर की तुलना में अधिक महंगे थे, जो 1989 में अभी भी संयुक्त राज्य अमेरिका में पेसमेकर बाजार का 75% स्वामित्व था।

1990 के दशक: पेसमेकर आरोपण में उछाल

इस दशक में पेसमेकर इम्प्लांटेशन ऑपरेशन की सही संख्या का नाम देना मुश्किल है: केवल 1997 में, सीमा 192 हजार से 317 हजार प्रत्यारोपण तक भिन्न होती है। हिंसक वृद्धि कई कारणों से होती है। सबसे पहले, 1990-1999 के बीच, कार्डियक अतालता के उच्च जोखिम वाले वृद्ध लोगों की संख्या में वृद्धि हुई। दूसरे, हृदय रोग विशेषज्ञों ने ब्रैडीकार्डिया और ईसीजी के पहले लक्षणों को जल्दी और सटीक रूप से निर्धारित करना सीखा और समय पर एक ऑपरेशन को शेड्यूल कर सकते हैं। और अंत में, रेडियोफ्रीक्वेंसी कैथेटर पृथक की एक नई आक्रामक विधि ने प्रत्यारोपण की संख्या को थोड़ा बढ़ा दिया है। इस अवधि के दौरान, डॉक्टरों ने स्पष्ट रूप से पेसमेकर को हृदय रोग के उपचार के लिए एक आवश्यक उपकरण माना है।

वर्तमान

आज, एक पेसमेकर एक जटिल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसमें तीन मुख्य घटक होते हैं: एक टाइटेनियम शेल, एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट और एक लिथियम आयन बैटरी, जो 5 से 10 साल तक चलेगी। आधुनिक तकनीक आपको पेसमेकर को पुरुषों की घड़ी का आकार बनाने की अनुमति देती है।
पेसमेकर का आरोपण कई चरणों में होता है। सबसे पहले, कार्डियक सर्जन एक चीरा बनाता है और नसों या धमनियों में से एक को उजागर करता है - सबसे अधिक बार यह हाथ या सबक्लेवियन धमनी की पार्श्व नस है। फिर, एक या एक से अधिक इलेक्ट्रोड को हृदय में शिरा के माध्यम से डाला जाता है और हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर कॉम्प्लेक्स की बाहरी इकाई का उपयोग करके इलेक्ट्रोड के सही स्थान की जांच की जाती है। अंत में, डिवाइस खुद को एक चमड़े के नीचे की जेब में स्थापित किया जाता है, इलेक्ट्रोड से जुड़ा होता है, और फिर चीरा सुप्त होता है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi400047/