心跳失靈怎麼辦?心律調節器就是心臟的 ABS 防鎖死系統

文/George Chan│希望從醫工的角度出發,與讀者分享醫材開發背後的巧思。藉由介紹醫材設計的觀點、開發醫材的經驗分享,與整理相關的知識資源,讓大家得知,醫材開發,有跡可循。

人工心律調節器(artificial pacemaker),一般直接叫心律調節器或 pacemaker,是我們植入人體的醫療器材中,最為常見也最為複雜的一種。「常見」在於現代需要心律調節的狀況增多,「複雜」在於要存放在有很多變數的環境,又要保持功能長時間正常運作。

有了這些要求,心律調節器設計上有有什麼要考量的點?

 

心臟的天然調節器:竇房結

人工心律調節器,就像是心臟的 ABS防鎖死系統

而當竇房結失去功能時,也就是不能正常的調節心律時,能怎麼做?就會需要人工的心律調節器。心律調節器屬於醫療器材,因為是為了輔助、替代竇房結,所以通常是植入心臟後同時用於「監控」與「調節」心律用:當測到較低頻率的心律時,就放電訊號刺激心跳回到正常的心律。

汽車的 ABS 防鎖死系統

Understanding Anti-lock Braking System (ABS) !

那心律調節器又是怎麼運作的?

我們先跳出來看看另外一個情境:通常我們汽車在運行時,遇到緊急狀況要踩剎車,情急之下會把煞車踩得很死,讓我們失去對輪胎的控制、無法轉動方向盤,進而讓車子失控並造成事故。

直到 20 世紀中期,ABS(Anti-lock Braking System)系統的出現,拯救了許多芸芸眾生。ABS 系統做的事很簡單,就是監控「如果煞車被踩得太死」導致方向盤失去功能,會自動幫我們以一定頻率的釋放煞車,讓我們的方向盤仍能順利運作。

ABS 與心律調節器的異同與洞見

鏡頭拉回,當竇房結失去功用時,就像是鎖死的煞車,而心律調節器就如同 ABS 系統,幫我們「監控」心臟的鎖死狀態並幫忙「調節」心律。在這兩個場景中,我們都看到了用一個外在輔助系統持續監控,讓原本可能發生的緊急狀況(煞車鎖死、心跳極緩等),能被「導回正軌」──控制汽車、維持心跳。

這兩者在情境上極其相似,像是在功能性上,都需要很強調穩定性,也就是感測功能要能持續、穩定順利運作;當需要控制煞車、釋放電流時,能強而有力又順利的做出調整(畢竟是人命攸關)。這也是為什麼如果看在設計上的考量,兩者在設計上有很多可以相互參照的點,之後設計心律調節器卡住時可以去對照看看 ABS。

The first lithium-iodide cell powered pacemaker. Cardiac Pacemakers Inc. 1972[53]

使用心律調節器的提醒

如果身邊的人有裝心律調節器,除了平常盡量避免直接的電磁干擾(像是拿磁鐵在心臟附近晃),也要記得要請他記錄使用的廠牌與型號,這樣能有效幫助很多後續檢驗的順利。像是在照 MRI 時,先確定心律調節器的材料就很重要,現在有越來越多的調節器可以進入 MRI,不過仍不是所有的。

參考資料:

  1. FDA 通過使用全世界最小心律調節器,嘉惠患有心臟疾病的病
  2. Cardiac Pacemaker
  3. Control Of Heart Rate
  4. Sinus Node Dysfunction
  5. Artificial Cardiac Pacemaker
  6. Hopkinsmedicine — Pacemaker Insertion

(延伸閱讀:讓小心肌聽話! — 自動體外心臟除顫機AED

本文轉載自:Unmet Needs 臨床工程專欄:心跳失靈怎麼辦?心律調節器 Pacemaker——心臟的防鎖死系統(ABS)

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