Contenuto
- Cosa fanno i pacemaker
- Il corpo umano è un luogo ostile per un pacemaker
- Perché le batterie del pacemaker non sono ricaricabili?
- Perché non riescono a far durare le batterie del pacemaker molto più a lungo di quanto non facciano ora?
Queste sono entrambe buone domande. Diamo un'occhiata al motivo per cui gli sviluppatori di pacemaker hanno costruito dispositivi che devono essere scartati e sostituiti nella loro interezza quando la batteria si esaurisce.
Cosa fanno i pacemaker
In genere, lo scopo di un pacemaker è prevenire i sintomi della sindrome del seno malato o blocco cardiaco, condizioni che possono rallentare la frequenza cardiaca abbastanza da produrre sintomi (come vertigini, palpitazioni o sincope).
Un pacemaker è costituito da un computer minuscolo ma sofisticato, istruzioni software per quel computer, vari componenti elettronici delicati e una batteria, il tutto racchiuso in un piccolo contenitore di metallo. (Un tipico pacemaker oggi ha circa le dimensioni di un pezzo da 50 centesimi e circa tre volte più spesso.) I pacemaker vengono solitamente impiantati sotto la pelle, appena sotto la clavicola, e sono collegati tramite elettrocateteri - o fili isolati - al cuore camere.
Il pacemaker monitora il tuo ritmo cardiaco, battito per battito e prende decisioni momento per momento sull'opportunità o meno di battere il tuo cuore. Se la frequenza cardiaca scende al di sotto di un valore predeterminato, "stimola" inviando un piccolo impulso elettrico al cuore attraverso l'elettrocatetere, stimolando così il cuore a battere.
Gli ingegneri che progettano i pacemaker hanno dovuto risolvere diversi problemi difficili, uno dei più difficili è come mantenere il pacemaker funzionante perfettamente, all'interno del corpo umano, per diversi anni.
Il corpo umano è un luogo ostile per un pacemaker
Chiunque abbia versato del caffè sul proprio laptop sa che fluidi e dispositivi elettronici non si mescolano. I pacemaker sono dispositivi elettronici che devono trascorrere l'intera esistenza in un ambiente fluido.
In effetti, l'interno del corpo umano è un luogo caldo, umido e salato, un ambiente molto ostile per qualsiasi dispositivo elettronico. Quindi, tra le altre cose, un pacemaker deve essere sigillato ermeticamente (per tenere fuori umidità e fluidi corporei) e i suoi delicati componenti elettronici devono essere progettati per sopravvivere e funzionare in questo ambiente ostile per lungo tempo.
Gli ingegneri sono diventati molto bravi a costruire questi dispositivi per durare per molti anni e il tasso di guasto dei pacemaker, in generale, è ben al di sotto dell'1% dopo cinque anni di utilizzo.
È di fondamentale importanza che i pacemaker siano sigillati ermeticamente per proteggere questi dispositivi dall'ambiente ostile in cui devono funzionare. Se i pacemaker potessero essere aperti in modo da poter sostituire la batteria, una sigillatura ermetica adeguata sarebbe quasi impossibile.
Invece di essere rimovibile, la batteria deve essere sigillata permanentemente all'interno del dispositivo, insieme a tutti gli altri delicati componenti elettronici. Questo spiega perché gli sviluppatori di pacemaker hanno ritenuto impossibile tentare di costruire pacemaker con batterie sostituibili.
Perché le batterie del pacemaker non sono ricaricabili?
La tecnologia per ricaricare le batterie in modalità wireless (un processo noto anche come ricarica induttiva) esiste da diversi decenni e oggi puoi acquistare caricabatterie wireless per i tuoi telefoni cellulari. Allora perché le aziende di pacemaker non costruiscono pacemaker ricaricabili?
Potresti essere sorpreso di apprendere che i pacemaker impiantabili originali del 1958 avevano batterie ricaricabili al nichel-cadmio (NiCad) e la maggior parte delle persone credeva che l'uso di batterie ricaricabili sarebbe sempre stato necessario per i dispositivi elettronici impiantabili. Questi pacemaker sono stati ricaricati tenendo una bobina induttiva contro la pelle, vicino al pacemaker, per diverse ore. Questa procedura doveva essere ripetuta ogni pochi giorni.
I pacemaker ricaricabili alla fine si sono guastati per due motivi. Innanzitutto, anche se sono ricaricabili, le batterie NiCad hanno una durata relativamente breve, quindi questi pacemaker dovevano ancora essere sostituiti abbastanza spesso.
Ma probabilmente ancora più importante, poiché la natura umana è quella che è, le persone con pacemaker occasionalmente non sono riuscite a ricaricare i propri dispositivi secondo il rigoroso programma che è stato loro imposto. Gli avvocati hanno informato le aziende produttrici di pacemaker che se un paziente ha subito un danno perché il suo pacemaker ha smesso di funzionare - sia che il guasto sia stato colpa dell'azienda o che il paziente abbia trascurato di ricaricare il dispositivo - le azioni legali successive avrebbero probabilmente prodotto il fallimento.
Nel giro di pochi anni, furono sviluppate batterie al mercurio-zinco che potevano mantenere in funzione un pacemaker fino a due anni. Subito dopo sono state sviluppate batterie agli ioduri di litio in grado di alimentare un pacemaker molto più a lungo: da cinque a 10 anni. Così è diminuita la pressante necessità di pacemaker ricaricabili, mentre non è diminuita la minaccia imminente di azioni legali.
Grazie sia ai progressi tecnologici che alla professione legale, l'idea dei pacemaker ricaricabili è stata rapidamente abbandonata. È un'idea che viene riconsiderata di tanto in tanto dagli sviluppatori di pacemaker, ma finora i potenziali rischi (per le aziende, almeno), hanno superato i potenziali benefici.
Perché non riescono a far durare le batterie del pacemaker molto più a lungo di quanto non facciano ora?
Il fatto è che loropoteva fare batterie pacemaker che durano sostanzialmente più a lungo di quanto non facciano ora. Infatti, negli anni '60 e '70, alcune società produttrici di pacemaker realizzarono pacemaker a propulsione nucleare che erano alimentati da plutonio-238 - che ha un'emivita di 87 anni - quindi era praticamente garantito che questi pacemaker non rimanessero senza "succo" durante la vita del paziente. In effetti, alcuni di questi pacemaker potrebbero essere ancora in funzione oggi.
Ma, come puoi immaginare, c'erano alcuni ovvi problemi con i pacemaker nucleari: in primo luogo, il plutonio è una sostanza altamente tossica, e anche se una quantità minuscola fuoriesce nel flusso sanguigno, la morte ne seguirebbe rapidamente. E poiché il plutonio è ovviamente una sostanza di grande interesse per i regolatori (e anche per gli elementi più oscuri all'interno della nostra civiltà), le persone con questi pacemaker hanno dovuto affrontare problemi, ad esempio, quando hanno tentato di viaggiare all'estero.
I medici che hanno impiantato questi dispositivi sono stati tenuti, in base a un regolamento imposto dalla Nuclear Regulatory Commission, a recuperare i pacemaker alla morte del paziente, un requisito che (poiché i pazienti si allontanano ei medici vanno in pensione), si è rivelato del tutto impraticabile.
C'è anche un problema meno evidente con i pacemaker le cui batterie durano "per sempre". Il fatto è che tutti i dispositivi elettronici alla fine si guastano. Prima o poi tutti i componenti elettronici si rompono, o semplicemente si consumano. Quando un pacemaker si guasta perché la batteria si esaurisce, almeno questo è un evento graduale e prevedibile. Effettuando controlli periodici, i medici ne hanno diversi mesi per avvertire che una batteria si sta consumando ed è probabile che debba essere sostituita, quindi è possibile programmare una sostituzione facoltativa del pacemaker in un momento opportuno.
Ma se il tuo pacemaker dovesse guastarsi perché uno degli altri dei suoi centinaia di componenti elettronici smette improvvisamente di funzionare ... beh, potrebbe essere catastrofico. Il pacemaker potrebbe interrompere improvvisamente la stimolazione, senza alcun preavviso e il suo proprietario potrebbe potenzialmente subire gravi danni.
Se le aziende iniziassero a costruire pacemaker le cui batterie durassero sostanzialmente più di cinque o dieci anni, con i tipi di componenti elettronici che esistono oggi, troppi pacemaker subirebbero guasti improvvisi e catastrofici. Piuttosto, i pacemaker sono progettati in modo che il primo componente che potrebbe "guastarsi" è la batteria, e poiché quel "guasto" può essere previsto in anticipo, il dispositivo può essere sostituito prima che smetta di funzionare del tutto.
È possibile, ovviamente, e persino probabile, che in futuro vengano realizzati altri componenti elettronici necessari per la costruzione di pacemaker che sono sostanzialmente più robusti senza essere proibitivi. Quando arriverà quel giorno, gli ingegneri potranno progettare batterie che dureranno sostanzialmente più a lungo di quanto non facciano oggi.
Con la tecnologia odierna, un pacemaker che dura dai 5 ai 10 anni risulta essere il "punto debole" dell'ingegneria, per ora.
Una parola da Verywell
I pacemaker sono una meraviglia dell'ingegneria e la loro efficacia e affidabilità sono notevolmente migliorate da quando questi dispositivi sono stati inventati per la prima volta. Ma c'è ancora spazio per miglioramenti. I produttori di pacemaker stanno facendo molta ricerca e sviluppo per sviluppare dispositivi che siano più facili da impiantare, siano anche più sicuri e durino molto più a lungo di quanto non facciano oggi, potenzialmente per la vita della persona che ne riceve uno.
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