书城教材教辅激发青少年物理兴趣的故事(启发青少年的科学故事集)
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第72章 与你同心——心脏起搏器

如果要在人体的各个器官中评“劳模”,那么第一名非心脏莫属。它一直按照自己特有的节律跳动,伴随人走完风风雨雨的一生。从科学的角度讲,心脏之所以能跳动,是由于心脏位于两个心房之间的顶端有一个称为窦房结的结构,它可以发出电信号,信号沿着心房向心室传导,最后经过一种叫浦肯野氏纤维的组织到达心肌,从而使心肌有节奏地收缩和舒张,形成心脏的搏动。因此,一旦窦房结工作不正常,心房和心室间的心电传导失灵,就会发生心律失常,出现头昏。乏力、心慌、突然昏迷、抽搐、心跳骤停等一系列症状。对于这类心脏病,既不能手术,药物治疗效果也不满意,那么,如何攻克这种最危险也是人体最重要部位的疾病呢?

科学家们经过多年研究,根据电流可以引起肌肉收缩的原理,终于制造出了一种随身的心脏“救护神”——心脏起搏器。

心脏起搏器外形只有火柴盒大小,可以用手术的方法埋在病人的胸部或腰部的皮下组织内,成为病人的“随身医生”。起搏器由低频脉冲发生器、刺激电极和导线、电源等三部分组成。其中振荡器是心脏起搏器的核心,供心脏跳动的电就由此发出。它以恒定不变的电流向电容器充电,当电压升高到一定程度时,晶体管构成的开关便自动接通,把电荷放掉,然后再充电,如此周而复始,形成低频脉冲电流。心脏起搏器有两个电极,一个由起搏器的外壳代替,一个是埋在心脏内膜的电极导管。心内膜的电极导管把起搏器发出的电流脉冲引到心脏,从而帮助心脏有规律地跳动。

心脏起搏器虽然个头小,结构却十分复杂,具有很高的技术性能和工艺要求。它采用了先进的集成电路工艺和锂系列电池。锂电池的能量密度高,自放电很少,可以全密封,无漏液、胀气现象,它体积小,重量轻,可以在体内使用10年,甚至可以成为终生能源。它的外壳由化学性能稳定又不受人体排斥的稀有金属钛制成,重量轻,密封性好,可以保证电路不受腐蚀。起搏器的电导管则是由光滑无毒,对人体亲和力好的生物材料制成的,可以与人体器官和睦相处。

心脏起搏器经过多年发展,已经形成了固定频率起搏器、心房同步型起搏器、心室同步型起搏器、房室顺序型起搏器、全自动型起搏器(即按需型)及程序控制起搏器(即多功能型)等多种品种系列。目前临床使用最多的是按需型和多功能型起搏器。按需型是一种当心律失常时它就工作,心律恢复正常后就停止输电的起搏器,它可以大大节约用电,延长使用时间。多功能型起搏器可以借助体外的自动控制装置,根据不同人的心律对电流的敏感程度,及时调整起搏脉冲的频率和幅度,使心律自动调节。除此之外,人们正在研制微电脑起搏器,这种起搏器可以随病人的情绪、体温、血液循环等情况的变化而自动调节,它的起搏脉冲与心脏自然起搏过程非常相似,从而使病人感觉更舒服。