科技解剖室

維持心跳的心臟節律器

心臟整流去顫器可避免心跳突然停止,終有一天會取代節律器。

撰文/菲謝蒂(Mark Fischetti)
翻譯/潘震澤
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科技解剖室

維持心跳的心臟節律器

心臟整流去顫器可避免心跳突然停止,終有一天會取代節律器。

撰文/菲謝蒂(Mark Fischetti)
翻譯/潘震澤
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50年前,心臟節律器首度試驗性使用,以加速跳動過慢的心臟;如今,全球已經有將近400萬人使用了這項裝置。


對正常心臟而言,心房與心室每一回收縮,都會有導電的心肌細胞興奮放電(見右圖)。在緊急情況下,節律器會發出電脈衝至心臟某些部位,以加速或協調放電頻率。過去的節律器只能發出一種頻率,但大多數的新機種則可變動頻率,也就是說它們可以追蹤心肌傳導活性以及身體動作,而跟著調整心跳速率。如今,醫生還可以植入特殊的節律器,直接刺激每個心室,使得不同步收縮的心室得以協調一致;這種心室收縮不同步的情況,在因為心臟病發而導致心肌衰弱的病人身上經常可見。


現今的節律器已經縮至火柴盒大小,這有賴於電子零件及軟體的進步,也多虧刺激心臟的導線尖端具備了類固醇儲存槽。類固醇可降低植入時所引起的發炎反應,讓電極能更接近健康的心肌,因此可降低節律器所必須產生的電壓,儀器的組件也就可以做得更小。美國明尼亞波利市美敦力公司(Medtronic)負責研究節律器的傑出科學家馬可維茲就說:「類固醇的使用是關鍵所在。」通常使用6~10年後,電池就會沒電,這時整個節律器除了導線以外都要更換,因為電池與節律器為一體成型,而且在舊機型的使用期間內,節律器的技術通常會有大幅的進展。


自1980年代起,這項技術的某個衍生產品也出了名,那就是心臟整流去顫器(ICD)。該裝置大小有如小型呼叫器,可在病人的心臟發生震顫或心跳失去控制時,電擊心房或心室,使其恢復正常,以避免心跳突然停止。在美國,每年有45萬人因心跳突然停止而喪命;在2003年一年內,就有約八萬台ICD植入病人體內。由於ICD也有維持心跳節律的功能,所以馬可維茲說,只要ICD的大小及價格再往下降,而且保險業者(特別是老人的聯邦醫療保險)願意給付這項轉換,終有一天它會取代節律器。


◆後備支援 所有的心肌細胞本身都會跳動,只不過位於竇房結的細胞跳得最快,因此啟動了引起整個心臟收縮的電波,使人在靜止時的心跳速率維持在每分鐘60~100下。如果竇房結受損,心房細胞將接掌帶領跳動的任務,但是其速率每分鐘只有40~80下。如果心房也失去作用,那麼再下來的房室結最多只能引起每分鐘30~40下的心跳,勉強維持生命所需。


◆別去那些地方 根據美敦力公司的說法,身上裝了節律器的人不需要擔心由微波爐、電毯或機場金屬探測器所發出的電磁波干擾。一般商店門口的防盜拱門也沒什麼問題,只要病人不在附近停留即可。但如果太靠近某些產生強力磁場的物件,好比大型音響的喇叭以及汽油引擎,就可能出現問題。此外,不要把行動電話放在胸前的口袋,也不要接近磁共振造影機。如果出現問題,只要離開發出磁力的源頭就可解決,節律器很少會因此遭到損壞。


◆透過電話做檢查 病人可利用遙控方式來檢查節律器,方式是先在兩個手臂上套上腕套,然後手持磁性棒貼近胸前節律器位置的上方;接著,病人將電話聽筒放在與腕套及磁性棒相接的發報機墊上,然後撥電話給醫生,如此一來醫生就可以檢查節律器的功能及電池壽命。新的機種甚至可以傳送數據到醫生的電腦。




每一下心跳都是由電流所引起。當心房充血時,位於竇房結的心肌細胞會去極化,並引發一連串的脈衝電波,將去極化傳向房室結。房室結會將脈衝的速度放慢,讓心房的血液有時間充滿心室;接著房室結將脈衝傳向整個心室外圍,造成心室同步收縮。竇房結會根據從身體送回心臟的血液含氧量來調整心跳速率;當身體進行體能活動時,含氧量將會下降。




標準的節律器帶有一或兩條導線,可用來加速緩慢的心跳。某些特殊機種還具有通往左心室的第三根導線(圖中未顯示),可以用在某些心臟衰弱或受損的病人身上,當心室出現不協調的收縮時,可將收縮同步化。




當節律器的訊息處理器偵測到心跳有過慢、停頓或不協調的情況時,其電路就會發出1~5伏特的脈衝。當加速計偵測到身體的活動量增加時,也會告知節律器加快心跳。技術員可利用磁性棒發出的無線電波,與位於皮膚下方節律器的天線聯絡,而從節律器的記憶體中擷取資訊。心臟整流去顫器能發出30焦耳或更大的能量,來電擊心臟、重新設定心臟的傳導系統,以矯正心房或心室出現的震顫;心房或心室震顫可造成心跳停止。心臟整流去顫器還可以提供節律器的功能,遏止心跳過速的狀況。



導線的尖端固定在心臟組織內,可發出少量的電脈衝引起心臟傳導細胞的興奮放電。該導線同時可以偵測心跳,由節律器追蹤記錄。導線尖端還帶有類固醇的儲存槽,在植入後幾個月,會緩慢釋出類固醇,以降低發炎以及排斥的可能性。



節律器或整流去顫器的主機植入胸腔內,導線則穿入靜脈通往心臟。



【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2004年第34期12月號】

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