pacemarker---;-)

[Biomedical]

يك ضربان قلب طبيعي به وسيله ايمپالسهاي الكتريكي به وجود مي آيند كه در ناحيه مخصوصي از قلب توليد شده اند و جهت تحريك عضله قلب و انقباض آن از مسير خاصي عبور مي كنند. اگر در سيستم طبيعي ضربان ساز(pacemarker) قلب يا هر يك از بخش هاي سيستم هدايت كننده به هر دليلي مشكلي پيش آيد، ضربان قلب عادي ممكن است به طور قابل توجهي كم ( براديكاردي ) يا زياد( تاكيكاردي ) شود كه در اين صورت ريتم هاي غيرعادي قلب يا آريتمي ها به وجود مي آيند. در بعضي موارد، پزشكان، ايمپلنت كردن يك ضربان ساز مصنوعي را جهت تصحيح آريتمي پيشنهاد مي كنند.

Pacemaker ها وسيله هاي الكترونيكي هستند كه مي توانند اتاقك بالايي قلب ( دهليز ) يا اتاقك پاييني ( بطن ) يا هر دو را تحريك كنند. به علاوه بعضي از pacemaker ها نيز داراي يك وسيله داخلي اند كه مي تواند قلب را به ريتم منظم خود برگرداند در حاليكه به يك آريتمي خطرناك يا ايست قلبي مبتلاست.
Pacemaker ها به طور رايج به وسيله فرستادن ايمپالسهاي الكتريكي به يك يا چند اتاقك قلب، جهت تصحيح ضربان غير عادي كند ( براديكاردي ) استفاده مي شوند. علائم و نشانه هاي براديكاردي شامل: سياهي رفتن چشمها، غش كردن، خستگي و بازده كم در كارهاست . با وارد كردن يك pacemaker دائم، بسياري از بيماران با اين شرايط ، از نحوه زندگي بعدي خود ابراز رضايت كرده اند.
شرايط زيربنايي كه ممكن است ايمپلنت كردن Pacemaker را در بدن ضروري كند، عبارتند از:
- عملكرد غير طبيعي گره سينوسي Sinus node dysfunction( sick sinus syndroma ) :
اين مورد وقتي اتفاق مي افتد كه Pacemaker طبيعي بدن ، ايمپالسهاي الكتريكي بسيار آهسته ، بيرون مي فرستد. اين دليلي است كه لزوم كاشت يك Pacemaker را ضروري مي كند. يك Pacemaker مصنوعي زماني پيشنهاد مي شود كه تعداد ضربان قلب كمتر از 40بار در دقيقه باشد يا اينكه نشانه ها به طور شفاف مربوط به براديكاردي باشد. به عبارت ديگر اگر تعداد ضربان بيش از 40بار در دقيقه بود ولي نشانه هاي براديكاردي را هم داشتيم ، دلالت كننده بر براديكاردي است. به طور كلي يك بيمار بدون علائم براديكاردي ، يك كانديدا براي كاشت pacemaker نيست حتي اگر داراي سرعت ضربان غيرمعمول پايين باشد.
- ( atrioventricular block )Heart block:
Heart block زماني اتفاق مي افتد كه يك ارتباط تاخيري يا اصلا عدم ارتباط بين اتاقك هاي بالا و پايين قلب باشد. اين دومين دليل اغلب ايمپلنتهاي Pacemaker هاست . heart block معمولا نتيجه باز توليد سيستم هدايتي طبيعي قلب است ، اگر چه مي تواند به وسيله بيماريهاي خاصي
شامل تغذيه بد عضلات ( كژپروري ) نيز ايجاد شود. اصطلاح "سيستم هدايتي" به مسير فيبرهاي مخصوصي كه ايمپالسهاي الكتريكي را به طور كليشه اي در قلب حمل مي كنند ، اشاره مي كند. ناتواني در هدايت ايمپالس هاي الكتريكي بين اتاقك هاي بالايي و پاييني قلب ، منتج به ضربان قلب پايين مي شود. اين يك دليلي است كه چرا مردم با افزايش سن خود بيشتر نياز به ايمپلنت كردن دارند. نزديك به 200000 pacemaker ساليانه در آمريكا در بيماراني كه سن آنها 65 يا بالاتر است ، ايمپلنت مي شود. با وجود اين يك heart block كامل مي تواند از همان ابتداي تولد و به طور مادرزادي نيز وجود داشته باشد.
- carotid sinus hypersensitivity :
يك عكس العمل شديد كه باعث مي شود ضربان قلب به طور ناگهاني كم شود ، هنگامي كه فشار خون بر گردن اعمال مي شود.
- در پي يك حمله قلبي با يك heart block جزئي يا كلي كه رفع نشده است .
- نارسايي قلبي كه با سيستم هدايتي قلب درگير است.
- بيماراني كه پيوند قلب زده اند، ممكن است كه بعد از عمل، براديكاردي را تجربه كنند و به pacemaker نياز داشته باشند.


به طور كلي يك pacemaker شامل سه جزء است:
1. ژنراتور 2. ليدها 3. الكترود ها

ژنراتور يك جعبه كوچك است ، معمولا به عرض 2 اينچ و تقريبا به وزن 3 اونس ( حدود 40گرم ). بعضي از ژنراتورها حتي كوچكتر هم هستند به قطر 1 اينچ و به وزن نيم اونس. ژنراتورها معمولا با باتري هاي ليتيمي كار مي كنند كه طول عمر 5 تا 10 سال دارند. وقتي كه باتري تمام شود، كل ژنراتور جايگزين مي شود. ژنراتور مسئول توليد كردن ايمپالسهاي الكتريكي است كه ضربان قلب آهسته را تصحيح كنند.
يك يا چند lead به ژنراتور متصل شده اند. معمولا از پلاتين با يك پوشش از سيليكون يا پلي يوريتان ساخته شده است. ليدها ايمپالسهاي الكتريكي را از ژنراتور منتقل مي كنند.
در نوك هر ليد يك وسيله كوچك به نام الكترود وجود دارد كه ايمپالسهاي الكتريكي لازم را به قلب مي رساند.
پس ايمپالسهاي الكتريكي از طريق ژنراتور توليد، از طريق ليدها منتقل و از طريق الكترودها به قلب رسانده مي شوند.

اطلاعاتي در مورد وارد كردن pacemaker : ها دو دسته اند: 1) موقت 2) دائم

pacemaker موقت:
Pacemaker هاي موقت در شرايط اضطراري استفاده مي شوند يا زماني كه انتظار مي رود علت نهفته يك ريتم قلبي غيرعادي ، خودش را رفع كند. آنها هم چنين در بازتثبيت كردن يك ريتم نرمال قلبي به كار ميروند تا زماني كه يك pacemaker دائم نصب شود. Pacing موقت ، ممكن است كه مورد نياز بيماران دچار حمله قلبي باشد، به طور جدي آنهايي كه داراي علائم براديكاردي يا تاكيكاردي هستند، يا در بيماراني كه جراحي قلب باز كرده اند و ... در 20% موارد ، عوارضي هم مشاهده شده ، لذا بيماراني كه از pacemaker موقت استفاده مي كنند ، بايد تحت monitoring ثابت باشند.

Pacing موقت ممكن است به روشهاي زير انجام شود:
- با وارد كردن ليد به درون يك سياهرگ ، معمولا به وسيله كاتتر ( catheter )
- با وارد كردن ليد به ديواره قفسه سينه از طريق سوراخهايي كه مستقيما با سوزن ايجاد شده
- با ليدهايي كه در حين جراحي به خود قلب متصل است
- گاهي به ندرت با ليدهايي كه از طريق مري به قلب متصل است

 

[Biomedical]

Pacemaker دائم:


Pacemaker هاي دائم زماني مورد استفاده قرار مي گيرند كه ريتم آهسته قلب ، مزمن شود و يا مطمئن شويم كه اين مورد بازگشت پذير نيست. Pacemaker درون قفسه سينه يا شكم كاشته مي شود ، معمولا در طرف چپ قفسه سينه. زماني كه pacemaker در حال ايمپلنت شدن است، مي توان نظر بيمار را راجع به جاي pacemaker پرسيد و با ميل او ايمپلنت كردن را ادامه دهند.
براي هر دو نوع pace كردن ، بيمار بايد فرم رضايت را امضا كند، خوردن و آشاميدن را از شب قبل از عمل كنار بگذارد، مصرف بعضي از داروها لازم است تا كم شود يا موقتا قطع شود، بنابراين بيمار بايد راجع به برنامه استفاده از داروهايش با متخصص در زمينه قلب و عروق ، قبل از جراحي مشورت كند.

وارد كردن pacemaker :
1- موقت:


همان طور كه گفتيم وارد كردن pacemaker موقت ، معمولا زماني صورت مي گيرد كه بيمار به علت شرايط مربوط به قلبش ( براي بيمارستان حضور دارد. عمل ممكن است در اتاق بيمار در بيمارستان يا در يك اتاق جراحي كوچك انجام شود. بعد از يك
بيهوشي موضعي و يك تسكين بخش ( در صورت لزوم )،يك لوله كوچك (catheter ) معمولا در گردن يا كشاله ران وارد مي شود. سپس سيم ها از pacemaker خارجي وارد لوله شده ، به سمت قلب مي روند. Pacemaker خارجي نيز يا از يك دسته بلند آويخته ميشود و يا به بستر بيمار گير انداخته مي شود.
- دائم:
وارد كردن pacemaker دائم ، بيشتر از موقت ، تهاجمي است. هم مي تواند در بيماران بستري انجام شود هم در بيماران سرپايي. اين عمل در آزمايشگاه catheterization ، آزمايشگاه الكتروفيزيولوژي يا اتاق عمل بيمارستان انجام مي شود.
يك بيهوشي موضعي به بيمار داده مي شود،‌ در حاليكه ضربان قلب و فشار خون بيمار براي طول عمل مانيتور مي شود. مكان وارد كردن pacemaker تميز و در صورت لزوم تراشيده مي شود. سپس بسته به جايي كه pacemaker قرار است وارد شود، يكي از دو روش زير استفاده خواهد شد:
- an endocardial implantation :


اگر قرار باشد pacemaker در قفسه سينه قرار داده شود ( يك ايمپلنت درون قلبي )، يك برش ( incision ) كوچك در ديواره قفسه سينه درست زير استخوان ترقوه ، جهت ايجاد يك ناحيه جراحي كوچك ، ايجاد مي شود. سپس ليدها از يك سياهرگ در بالاي قفسه سينه


عبور داده مي شوند و با كمك اشعه x كه امكان ديدن را فراهم مي كند ، در دهليز راست يا بطن راست جاي داده مي شوند. سپس نوك ليد به صفحه داخلي اتاقك قلب با پيچ ها و اتصالات كوچكي متصل مي شوند. اگر بيش از يك ليد داشته باشيم ، اين فرايند تكرار مي شود. سپس بدنه اصلي pacemaker وارد ناحيه جراحي كه زير ترقوه ساخته بوديم ، مي شود. بعد از insertion ، پوست آن ناحيه ، بخيه زده مي شود. كل عمل ، تقريبا يك ساعت زمان مي برد.

 

[Biomedical]

خلاصه بيومتريال هاي pacemaker :
همان طو ر كه مي دانيد 4 دسته كلي از بيومتريال ها داريم : فلزات ، پليمر ها ، سراميك ها ( و شيشه ها ) و تركيبي از اين مواد يعني كامپوزيت ها . همه اين موارد به آلوپلاستيك ( ( alloplasticمعروفند . يعني اينكه در منشا بيولوژيكي نيستند .

فلزات :
فلزات ، پيوند هايي را با ويژگي الكترون هاي آزاد در يك شبكه با هسته هاي اتمي مثبت نشان مي دهند . اين پيوند ها و الكترون هاي آزاد آنها هدايت الكتريكي بسياري از فلزات را نتيجه مي دهند . به علاوه شبكه هاي فلزي ، در مقايسه با ديگر مواد ، استحكام نسبي ، انعطاف پذيري و سختي قابل توجهي دارند . تيتانيوم و دو آلياژ آن : نيوبيوم ( niobium ) و تانتالوم ( tantalum ) ، به طور ويژه اي زيست سازگار هستند ، زيرا آنها به طور خود به خود لايه هاي اكسيد نارسانا روي سطحشان تشكيل مي دهند ( مثل Tio2) ، اين يك سطح محافظ را ايجاد مي كند كه از تبادل بار در ميان مرز بافت و كاشتني جلوگيري مي كند .
پلاتين ( platinum )و / يا ايريديوم ( iridium ) كه نوك الكترودها را پوشش مي دهند ، داراي آستانه كم تحريك طولاني هستند و بنابراين باعث كاهش تورم موضعي مي شوند .
تيتانيوم و آلياژهاي آن همچنين داراي خواص مكانيكي و فيزيكي برابر و يا بالاتر از خيلي فلزات هستند . مدول الاستيسيته تيتانيوم و آلياژهاي آن در گستره Gpa 120 – 100 است . مقاومت بسيار زياد در برابر خوردگي و پايداري تيتانيوم و آلياژهاي آن ، از آنها مواد ايده آلي براي بستن و كيپ كردن درز هاي بدنه ژنراتور pacemaker ساخته است . امروزه معمولا از جوش ليزر نيز براي اين كار استفاده مي شود .
فلزات ديگري كه در تجهيزات pacemaker به كار مي روند ، شامل فولاد هاي زنگ نزن متنوع ( مثلا مدل 316L ) ، آلياژ هاي كبالت و كرم ، پلاتين و بعضي از آلياژ هاي آن ، آلياژ هاي غيرآهني مثل MP35N® ، Elgiloy® ، Tinel ®/Nitinol® و ايريديوم هستند.
علاوه بر تيتانيوم و آلياژ هاي آن فولاد هاي زنگ نزن متنوعي براي بدنه pacemaker و ليد ها استفاده مي شود . كبالت ، كرم ، نقره و آلياژهاي غير آهني نيز به دليل خواص الكتريكي و انعطاف پذيري در ليدها استفاده مي شوند . پلاتين ، آيريديوم و Elgiloy به دليل زيست سازگاري بالا به طور رايج در نوك الكترود ها كاربرد دارند .

پليمرها :
پليمرها معمولا در عايق بندي ليدها ، بدنه الكترودها ، مهرو موم كردن بدنه الكترود ها و در اتصال اجزاي ليد به كار مي روند . پليمر ها با ساختار مولكولي دراز ، حاوي مقادير زيادي از پيوند هاي كوالانسي با گروههاي كربن مشخص اند . به دليل همين پيوندهاي كووالانسي ، بسياري از پليمرها ، واكنشهاي متقابل شيميايي خيلي كمي را با بدن نشان مي دهند . خواص مكانيكي پليمرها اغلب به دما وابسته است . از اين رو خواصي مانند سختي ، انعطاف پذيري و ضريب انبساط حرارتي اهميت خاصي دارد. علاوه براين به دليل فرايند هاي توليدي آنها كه بر پايه نفت است ، مواد پليمري اغلب شرايط سرطانزايي و سم زايي دارند . در مقابل اين عيب مواد پليمري معمولا ارزانتر هستند و نسبت به فلزات زيست سازگار ازنظر توليدي در دسترس اند .
پليمر ها معمولا به صورت هاي گرانول (granules ) ، چيپس ( pellets ) و فيلم يا ورقه هاي نازك ( films ) در دسترس هستند . اين فرم ها به راحتي براي فرايند هاي توليدي مانند اكستروژن ( روزنراني ) ، قالبگيري تزريقي و يا ريخته گري به كمك خلا تغيير مي كنند .
فرايند هاي فلزي مثل برش ، سايش و براق كردن بر روي پليمرها داراي هزينه كمتر و زمان بهينه تري هستند . پليمر هاي رايج مورد استفاده در pacemaker شامل پلي يوريتانهاي متنوع و سيليكون رابر است . پلي ديمتيل ها ، سيلوكسان ها و پلي يوريتان هاي متنوع ، انعطاف پذير ، نارسانا و مقاوم به سايش هستند . آنها همچنين به ‌آساني با تزريق در قالب و فرايند هاي اكستروژن توليد مي شوند . همه اين ويژگي ها با هم به عايق بندي شدن ليد و شكل گيري مواد بدنه الكترود كمك مي كند .


رزين هاي اپوكسي و سيليكون رابر 5 مزيت براي كاربرد در pacemaker دارند :
- از نظر شيميايي مقاوم بودن ،
- جمع شدگي ( shrinkage ) پايين در محيط هاي آبي و گرم ،
- چسبندگي قوي به فلزات ،
- انعطاف پذيري بسيار زياد ،
- توليد آسان در فرايند هاي قالب ريزي .
از اين رو بعضي از رزين ها در مفاصل ( joints ) و رابط ها ( connectors ) ي سيستم pacemakerبه كار مي روند ، به خصوص در بلوك رابط ژنراتور .
مقايسه پلي يوريتان با سيليكون رابر:
خيلي از پلي يوريتان ها كه به عنوان عايق ليد استفاده مي شوند ، انعطاف پذيري كمتري نسبت به سيليكون دارند و از اين رو مي توانند سفتي ليد را تنظيم كنند . به علاوه مطالعات در سالهاي اخير نشان مي دهد كه استفاده از پلي يوريتان نسبت به سيليكون رابر داراي سرعت عايق شدن بيشتر است . با اين وجود پلي يوريتان ها ضريب اصطكاك كمتري نسبت به سيليكون دارند و در نتيجه براي ايمپلنت كردن آسان ترند .

شيشه ها و سراميك ها:
شيشه ها و سراميك ها بسيار سخت هستند و خواص دلخواه مربوط به ضريب انبساط حرارتي ، گرماهاي ويژه ، عايق بندي و تردي را تامين مي كنند . از موارد استفاده آنها در pacemaker ، روكش هاي سراميكي براي حفاظت ژنراتورهاست . اين لايه پوشاننده بسيار ترد و خيلي زيست سازگار است . شيشه ها و سراميك ها همچنين گاهي با كربن شيشه اي فعال مي شوند تا ناحيه هاي سطحي فعالي را كه جهت استفاده در نوك الكترود مطلوب است ، توليد كنند .