Подих життя. Історія винаходу кардіостимулятора

22 липня 1960 можна вважати днем народження одного із найважливіших медичних пристроїв усіх часів - імплантованого кардіостимулятора. Саме в цей день патентну заявку на медичний кардіостимулятор подав винахідник Вільям Грейтбетч. 

 

Літієві батареї, каное на сонячній енергії та імплантований кардіостимулятор - це три з понад 150 запатентованих винаходів відомого вченого-винахідника Вілсона Грейтбетча. Створений ним перший мініатюрний кардіостимулятор з літієвою батареєю став значним досягненням у порівнянні з попередніми моделями. А плідна співпраця з доктором Череком Гачаляном призвела до першої успішної імплантації цього пристрою.

Кардіостимулятор – дивовижний медичний пристрій, який врятував і продовжує рятувати мільйони життів, допомагаючи серцям битися у правильному ритмі. Його винахід є результатом багаторічних досліджень, випадкових відкриттів та наполегливої праці багатьох вчених та інженерів.

 

Ще наприкінці 18-го століття Луїджі Гальвані продемонстрував, що електрика може викликати скорочення м'язів. Проте, лише у 19-му столітті вчені почали розуміти, що серце має власну електричну активність, яка контролює його скорочення.

На початку 20-го століття електрокардіографія (ЕКГ) дозволила лікарям візуалізувати цю електричну активність, виявляючи аритмії – порушення серцевого ритму.

 

Ідея зовнішньої стимуляції серця виникла як можливий спосіб боротьби з брадикардією (занадто повільним серцебиттям) або асистолією (відсутністю серцебиття).  Одним з перших, хто задумався про зовнішню стимуляцію серця, був Альберт Хайман. У 1930-х роках він розробив електромеханічний апарат, який назвав "штучним водієм ритму" (artificial pacemaker). Цей пристрій був великим і використовувався зовнішньо, подаючи електричні імпульси через голку, введену безпосередньо в серцевий м'яз. Це було ризиковано і незручно, але демонструвало потенціал такого виду пристроїв.

 

У 1950 році канадський лікар Джон Хопс (John Hopps), працюючи над гіпотермією, виявив, що серце, яке охолоджене до критичної температури, може бути перезапущено за допомогою електричної стимуляції. Він розробив зовнішній кардіостимулятор, який був досить великим і використовував вакуумні лампи. Це робило медичний пристрій незручним для пацієнтів. Однак, це був важливий крок до практичного пристрою.

 

У 1957 році відбулась трагічна історія.  Дитячий кардіохірург Уолтон Ліллехей зіткнувся з проблемою. Його маленькі пацієнти з серцевими блокадами потребували постійної електричної стимуляції після операції. Але через відключення електроенергії у Мінеаполісі один з його пацієнтів помер, коли зовнішніі кардіостимулятори перестали працювати.

 

Ліллехей звернувся до інженера Ерла Баке з проханням створити портативний, надійний і менший за розміром кардіостимулятор. Баке, надихнувшись схемою метронома з журналу Popular Electronics, за три тижні розробив перший зовнішній транзисторний кардіостимулятор, що працював від батарейок. Він був достатньо малим, щоб його можна було прикріпити до руки пацієнта. Це був величезний крок вперед у портативності та надійності.

 

І от нарешті у 1958 році шведський кардіохірург Оке Сеннінг та інженер Руне Ельмквіс розробили перший повністю імплантований кардіостимулятор. Цей пристрій був розміром з хокейну шайбу, мав обмежений термін служби батареї (кілька годин) та схильність до збоїв, але альтернативи не було і  Сеннінг імплантував його 43-річному пацієнту Арне Ларссону, який страждав від сильної арітмії. Кардіостимулятор пропрацював лише кілька годин, але дозволив Ларссону вижити. Він прожив ще 26 років, переживши 26 кардіостимуляторів, що свідчить про швидкий прогрес у цій галузі.

 

Епоха «справжніх» кардіостимуляторів Грейтбетча.

 

Після винаходу свого медичного пристрою Грейтбетч власноруч виготовив 50 імплантованих кардіостимуляторів у своїй майстерні. Цей скромний початок заклав основу для найбільшої у світі компанії з виробництва медичного обладнання - Medtronics. Одним з перших пацієнтів був чоловік, який втратив свідомість на роботі на гумовому заводі. Отримавши кардіостимулятор, він перекваліфікувався на перукаря та прожив ще 30 років!

 

Хоча кардіостимулятори імплантували та рятували життя багатьох пацієнтів, батарейки були недовговічними та їх доводилося замінювати кожні два роки. Грейтбетч знову взявся за роботу, розробивши спеціальну літієву батарею, яка мала б служити більше 10 років. Ця батарейка зараз використовується майже в 3 мільйонах кардіостимуляторів по всьому світу.

 

З часом  пристрої ставали все меншими, а термін служби батарей збільшувався. З'явилися двокамерні та багатокамерні кардіостимулятори, здатні синхронізувати роботу різних відділів серця. Розвиток "кардіостимуляторів на вимогу", які активуються лише тоді, коли це необхідно, дозволило значно економити заряд батареї та краще імітувати природний ритм серця. Мікропроцессори  дозволили створювати програмовані кардіостимулятори, які можна налаштовувати індивідуально для кожного пацієнта.

 

Сьогодні кардіостимулятор є високотехнологічним мініатюрним комп'ютером, який імплантується під шкіру і постійно контролює серцевий ритм, забезпечуючи повноцінне життя мільйонам людей по всьому світу. Це один з найяскравіших прикладів того, як інженерна думка та медичні знання можуть працювати разом для порятунку людського життя.

 

 

STARTUP NEWS