🙏🏼 🈺 😕 植入技术的历史。起搏器 👨🏼 🕺🏼 🧝🏿

半个多世纪以来，科幻小说文学一直在向我们介绍未来的人-机器人人。可以说，未来已经来临-在2016年，半机械人在我们中间行走，过着有条不紊的生活。他们是普通人，但有起搏器，听觉植入物，假肢和生物传感器。今天，我们将讨论起搏器的历史，从庞大的Lidville器械到现代微型植入物。

第一个起搏器的发明是

Mark Lidwill，麻醉师Mark Lidwill是第一个使用起搏器方法的人。在1929年于澳大利亚举行的澳大利亚亚洲人大会上，他描述了一种驱动人类心脏的电气设备。该设备施加了各种功率和频率的放电。将单极电极直接插入心脏，然后在盐水中润湿后再将另一只无刺激性的电极直接应用于皮肤。

医生告诉在场的所有人，他在1925年和1926年使用这种设备的原始模型，试图使死产的婴儿复活。其中一位真正地生活并且完全健康。他指出，这个孩子对当时使用的其他疗法（例如注射肾上腺素）没有反应。然后Lidville首先将电极针插入右心房，然后，当心房刺激失败时，将其插入右心室。十分钟的起搏器起了作用，当利德维尔（Lidville）关闭起搏器时，心脏开始起作用。

Lidville博士的这位患者被认为是成功起搏后存活的第一人，而Lidville装置是第一台人工起搏器。根据医生的计划，该机器用于紧急情况下，手术期间患者的心脏在全身麻醉下停止。

后来，世界上第一台起搏器的创造者承认该设备的工作取得了不同的成功，但是，当没有希望拯救所有人时，挽救五十或一百个生命中的一个是巨大的进步。但是，Leadville的工作当时仍处于无人值守状态，并没有导致心脏病学的突破。

1930年代：阿尔伯特·海曼（Albert Hyman）人工起搏器

来自纽约一家医院的阿尔伯特·海曼（Albert Hyman）进行心脏骤停的心内治疗期间，贝丝·戴维（Beth David）指出，此过程的成功与否并不取决于所使用的药物，而是由向心脏注射针头引起的。他得出的结论是，当心脏停止运动时，单次注射可能会破坏其电动平衡，从而导致心肌梗塞。几枪可以使事情变得更好，但这太危险了。
由于机械刺激是通过改变电势来起作用的，海曼提出了通过穿过针状电极的电脉冲直接刺激心肌的想法，反复刺激没有任何危险。然后，海曼（Hyman）在1932年发明了当时具有创新设计的起搏器。它由一个磁电发电机组成，这是获得直流供电电极所必需的。两个大的U形磁铁提供了必要的磁通量，以在发电机中感应出电流。斩波盘用于控制提供给电极的电脉冲的持续时间。这种便携式设备重7.2公斤。

对Hyman起搏器进行实验的现代研究人员得出的结论是，由于所产生的脉冲的输出电压低，这种方法无效，Hyman本人也意识到了他的起搏器的缺点。

1945

年后：约翰·霍普斯（John Hopps）起搏器第二次世界大战后的几年，由于来自加拿大多伦多的卡拉汉（Callaghan），比奇洛（Bigelow）和霍普斯（Hopps）的努力，人们对人工起搏器在心脏实践中的兴趣得以恢复。在研究一般体温过低的过程中，他们注意到体温过低会使心脏骤停的可能性很高。

当身体组织中新陈代谢加速时，心率控制对于在变暖期间的生存至关重要，为此，加拿大国家研究委员会的工程师约翰·霍普斯（John Hopps）制造了一种人造起搏器，该起搏器可以在电极放置后通过电极产生正确的心律脉搏。的开胸手术。该设备成功通过了对四只因体温过低而心脏骤停的狗的测试。

经过成功的测试，霍普斯意识到这种起搏器可以同样有效地用于控制正常体温下的脉搏。该设备在正常温度下成功控制了动物的心率，但在人体测试中却失败了。心肌梗死后，由于从心房到心室的电脉冲的侵犯，患者突然恶化。失败的原因很可能是因为起搏器是单腔的：仅刺激心房，而不刺激心室。

Zoll起搏器和首次临床使用

起搏器的首次临床使用发生在1952年。这是在一名75岁的男子住院期间发生的，当时他被送往Beth-Isreel医院。在因心律不齐导致心排血量急剧减少和脑缺血而导致两次晕厥后，他患有心脏传导阻滞长达两年。在医院，他的病情恶化- 尽管在心内注射了34个小时的肾上腺素4小时，但他仍继续经历心室搏动发作。

医学博士Paul M. Zoll博士将外部电刺激应用于患者，并在接下来的25分钟内成功刺激了他的心脏。不幸的是，患者进行了多次心内注射。心脏压塞和复苏无济于事。

随后，由于进行了为期五天的外部电刺激程序，Zoll能够成功建立另一名65岁的类似心室搏动发作的男子的心律。在治疗的第五天结束时，患者达到了每分钟44次心跳的加速心律，他已出院。

佐尔（Zoll）在1952年发表的一篇论文中描述了在裸胸上使用电极以2 ms的脉冲，在胸腔上以100-150伏特的电压，每分钟可拍60次的速度进行心脏复苏的方法。最初的临床描述触发了起搏的全面评估。医生和公众已经意识到，通过起搏可以消除心脏病。 Zoll的工作是未来研发的基础。

1950年代中期：Lillehay方法

在1950年代中期，当医生首次开始进行心脏直视手术时，心脏外科医生的术后心脏传导阻滞特别严重。外部电刺激不能用于患有这种疾病的患者，因为需要随着时间的推移不断进行刺激。明尼苏达大学医学院的心脏外科医生Clarence Walton Lillehei及其同事已开始开发更复杂的系统。在Medtronic的工程师的协助下，他们得以发展，Medtronic后来成为创造起搏器技术领域中世界上最著名的公司之一。

到1957年，研究人员发现，通过将脉冲发生器与直接连接到狗的心脏的电极线结合起来，可以控制心律。因此，Lillechai和他的团队推出了世界上第一台晶体管起搏器。

1957年1月30日，Lillechai使用这项技术恢复了患有心脏传导阻滞的孩子的心律。他接受了手术治疗室间隔缺损。使用持续时间为2 ms的脉冲在1.5到4.5伏电压下激活心脏，这比Zol所描述的实验要少得多。而且，该方法是有效的并且被患者很好地耐受。

1958年：Oke Senning和Rune Elmqvist-植入式起搏器的诞生

由于感染的风险，Lillechai开发的起搏器方法无法长期维持，佩戴起搏器时会引起不适，并在几个月后失效。防止感染的唯一方法-通过皮肤切口从身体上去除电线-推动了植入式起搏器的发展。

瑞典卡罗莱纳大学医院的外科医生Oke Senning和工程师Rune Elmqvist进行了首次尝试。 1958年10月8日，第一台起搏器被植入了43岁的完全心脏传导阻滞和Morgagni-Adams-Stokes综合征的Arne Larsson。手术成功，但是植入后三个小时，起搏器坏了。第二天植入了类似的积木，但这没有用。最终，决定放弃该患者的起搏，直到开发出更多成功的类似物。

幸运的是，在接下来的三年中，Morgagni-Adams-Stokes发作不再困扰患者，直到他接受了第二次植入。最后，他接受了24次外科手术，直到2001年，他死于无关的恶性肿瘤，享年86岁。

这些试图制造植入式起搏器的尝试在以合理价格工业规模生产设备方面发挥了重要作用。该领域的发展资金充裕。起搏器的第一批生产始于1970 年。

1970年：植入式起搏器的升级

在70年代初，制造商就认真考虑过要使用核能为起搏器供电。这些设备使用p238的衰变能量，然后将其转换为电能。尽管其真正的使用寿命长达10至20年，并且可靠性高达99％，但是暴露于辐射中却阻碍了所有益处。科学家们不建议将核能用于心脏起搏器，最终此类装置并未得到广泛认可。

在1973年至1980年技术创新的爆炸式增长期间，1970年生产的起搏器很快就过时了。制造商一直致力于改善起搏器中使用的电源。电源之所以重要，是因为它决定耐用性和可靠性，并与将来使用的电池类型，起搏器的重量和体积结合在一起。在对镍镉和汞锌电池进行几次失败的实验后，锂电池被用作相对耐用的电源。

除了确保起搏器的使用寿命长之外，锂离子电池还可以密封脉冲发生器。在接下来的几年中，这种电源已经发展成为植入式起搏器的首选替代电池。

可编程集成电路

1931年进行了针对可编程性的首次尝试，即对植入式刺激器进行修改以使其以非侵入方式工作。通用电气公司制造了一种起搏器，其脉冲频率由双稳态电磁开关改变。患者可以在休息时每分钟70次跳动或在体育锻炼中每分钟100次跳动之间进行选择，并使用外部磁铁更换开关。此后，直到1972年美敦力（Medtronic）推出了一种可编程设备，该设备的齿轮连接到植入式脉冲发生器内部的小条形磁铁上，才开始尝试对起搏器进行编程。

1973年，该公司推出了另一种起搏器，可以通过通过编程器传输的射频信号来改变速度。不久之后，可编程性就成为植入式起搏器的一个不可或缺的特性。

另外，混合电路使用较少的电池电量，因为它仅在执行诸如断开或闭合开关之类的动作时才使用它。混合方案还允许制造商减少其发电机，并确保起搏器的可靠性和使用寿命。

1980年代：双室起搏器

到这个时候，几乎每个人都依赖起搏器来制造混合集成电路和锂电池，这些起搏器可以可靠地控制心跳至少8年。自1983年以来，美国一些起搏器制造商已开始在新的双腔起搏器技术领域中竞争。与单腔起搏器不同，两腔同时刺激两个区域：心室和心房。

制造商和医生声称，双腔起搏器可更好地协调心房收缩和心室收缩，并具有自然的心跳功能，从而产生明显的生理效果。尽管具有所有优点，但医生很难找出新设备并适应新的指标：心率，振幅和持续时间。两腔起搏器比单腔起搏器昂贵，后者在1989年仍占据着美国起搏器市场的75％。

1990年代：起搏器植入的热潮

在这十年中，起搏器植入手术的确切数量是很难说的：仅在1997年，其植入范围就从192,000到31.7万不等。暴力增长归因于以下几个原因。首先，在1990年至1999年之间，患有心律不齐高风险的老年人数量有所增加。其次，心脏病专家学会了快速而准确地确定心动过缓和心电图的最初症状，并可以按时安排手术。最后，射频导管消融的一种新的侵入性方法稍微增加了植入物的数量。在此期间，医生清楚地将起搏器视为治疗心脏病的必要设备。

现在

如今，起搏器是一种复杂的电子设备，由三个主要部件组成：钛外壳，电子电路和锂离子电池，使用寿命为5至10年。现代技术使您能够制造出男士手表大小的起搏器。

起搏器的植入分为多个阶段。首先，心脏外科医师切开切口并突出其中一条静脉或动脉-最常见的是手臂或锁骨下动脉的侧静脉。然后，将一个或多个电极通过静脉插入心脏，并使用硬件-软件组合的外部单元检查电极的正确位置。最后，将设备本身安装在皮下的口袋中，并与电极连接，然后缝合切口。

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