Technológia

TUDTAD? • Ki is volt a beültethető szívritmus-szabályozó feltalálója

105 éve született Wilson Greatbatch, a beültethető szívritmus-szabályozó feltalálója.

Wilson Greatbatch kutató mérnök az ötvenes évek végén gyakorlatilag véletlenül találta fel a pacemakert. Épp szívhangok felvételére alkalmas oszcillátort épített, de rossz ellenállást telepített a készülékbe, ami így egyenletes elektromos pulzálásba kezdett. Greatbatch rájött, hogy ezzel lehetne szabályozni a szívverést, majd két évnyi munkával kifejlesztette a világ első beépíthető pacemakerét. Az addigi szívritmusszabályozók mérete nagyjából akkora volt, mint egy tévékészülék, és használatuk is igen fájdalmas volt.

Wilson Greatbatch műszaki érdeklődése már gyerekkorában megmutatkozott: lelkes rádióamatőrként ismerkedett meg az elektronikus áramkörökkel. A második világháborúban híradós, radarkezelő és tüzér volt. Leszerelése után egy évig telefonszerelőként dolgozott, majd beiratkozott a Cornell Egyetem villamosmérnöki szakára. 1950-ben alapfokú, majd 1957-ben mesterdiplomát szerzett – utóbbit már a Buffalo Egyetemen. Ezután a Taber műszeripari cégnél helyezkedett el, részmunkaidőben pedig tanított.

A pacemaker, vagyis szívritmus-szabályozó, egy implantátum, amely elektródákkal kapcsolódik a szívhez, és saját elektromos impulzusaival vezérli a szívizmok összehúzódását. A készülék a szinuszcsomó alapritmusa helyett egy beállított szívritmust tart fenn, és olyan esetekben van rá szükség, amikor a szív természetes ritmusa túl lassú, vagy a szív ingerületvezető rendszerében hiba van, így a kamrák és pitvarok aktivitása nincs megfelelően összehangolva. A modern szívritmusszabályzó-készülékek rendkívül rugalmasan programozhatók, és lehetővé teszik, hogy a kardiológus kiválassza az optimális szívritmus-szabályozó módot az egyes betegek esetében. Az olyan pacemakerek, amelyeket a szív területeinek szinkronizálására ültetnek be, több elektródával kapcsolódnak a szívhez. Némelyik szívritmus-szabályozó defibrillátort is tartalmaz.

Még a Cornell Egyetemen, sebészekkel beszélgetve hallott a szívblokknak nevezett betegségről. Ettől kezdve a probléma kezelése foglalkoztatta. Az ilyen betegeknél a természetes elektromos (idegi) impulzusok késve vagy egyáltalán nem jutnak el a szív felső részéből (a pitvarokból) az alsó részben fekvő kamrákhoz. A szívritmuszavart akkoriban külső elektromos sokkal gyógyították. Ez azonban egy igen fájdalmas módszer volt, és mivel a szerkezet váltóáramról üzemelt, akár halálos áramütést is okozhatott.

Az első beültethető pacemakerrel • Forrás: University at Buffalo

Greatbatch mérnökként közelítette meg a kérdést. Egy olyan kisméretű készüléken gondolkodott, amely beültethető a páciens szervezetébe. Erre azonban csak a szilikontranzisztorok elterjedésével nyílt meg a lehetőség. A Buffalo Egyetemen 1956-ban egy szívhangokat rögzítő eszközt tervezett, amelybe véletlenül a kelleténél százszor nagyobb ellenállást épített be. Meglepve vette észre, hogy a készülék az emberi szívveréshez hasonlító, másodpercenként ismétlődő, 1,8 milliszekundum hosszú impulzusokat ad ki. Így jött rá, hogy ezen a módon a beteg emberi szív is vezérelhető.

A szükséges oszcillátor-áramkör megszületése után azonban még rengeteg munka várt rá. Számos technikai problémát meg kellett oldania, többek között azt, hogy a készülék beépíthető méretű legyen, a szigetelés pedig ellenálljon a testfolyadékoknak. A megoldáson viszont más kutatók is dolgoztak, így valóságos versenyfutás indult. Greatbatch felmondott a munkahelyén, és 2000 dollárnyi megtakarított pénzéből megszállottan kísérletezni kezdett a kerti fészerében. Ebben a buffalói veteránkórház sebésze, William Chardack segített neki.

Két év alatt tökéletesítették az első változatot, amelyet Chardack egy kutyába ültetett be 1958-ban. A készülék kiválóan működött. Az első 50 pacemakert Greatbatch saját kezűleg gyártotta, ezekből 40-et állatkísérletekben használtak fel a Medtronic cégnél, biztató eredménnyel. Az első ember, aki megkapta a szívritmus-szabályozót, egy 77 éves férfi volt, akit 1960. április 15-én műtöttek. Még abban az évben tíz másik betegbe is beültették a készüléket. A miniatűr életmentő eszköz az első beteg életét tizennyolc hónappal hosszabbította meg, de olyan is akadt, aki ezután még több mint harminc évig élt.

Az újító szellemű Greatbatch azt is felismerte, hogy a pacemakerben az áramforrás a kritikus egység. Mivel eleinte viszonylag rövid élettartamú, egyszer használatos higanyakkumulátorokat használt, így a betegekbe újabb és újabb szerkezetet kellett beültetni. Végül az általa 1971-ben kifejlesztett lítium-jodid akkumulátor, illetve a lítiumanód-akkumulátorok lettek a jövő pacemaker-készülékeinek bevált energiaforrásává. Ezek tartósságát bizonyítja Greatbatch egyik ausztrál páciensének esete: a beteg a műtét után hosszú időre eltűnt, azonban pacemakere még 22 évvel később is kifogástalanul működött.

Az első sikerek után folyamatosan dolgozott találmányain, nevéhez 325 szabadalom fűződik. A beültethető szívritmus-szabályozót 1983-ban az elmúlt fél évszázad tíz legfontosabb fejlesztése közé választották. A mérnököt 1988-ban az ohiói Akronban beiktatták az amerikai feltalálók dicsőségcsarnokába, 1996-ban pedig a Massachusettsi Műszaki Egyetem életműdíjával is kitüntették. Ezt követően is fáradhatatlanul népszerűsítette munkáját. Idős korában is rendszeresen ellátogatott iskolákba, hogy felkeltse a diákok érdeklődését.

„Ne féljetek a kudarctól, ne sürgessétek a sikert. A jutalom nem az eredmény, hanem az oda vezető út” – tanácsolta nekik.

A feltalálás iránti szenvedélyéről pedig így nyilatkozott: „Tíz dologból kilenc nem működik, de a tizedik kárpótol a többiért.”

1983-ban a megelőző 50 év társadalmának javát szolgáló legfontosabb tíz fejlesztése közé választották a beültethető szívritmus-szabályozót, amelyet elsőként egy 77 éves férfi szervezetébe ültettek be a buffalói veteránkórházban. A beteg még 18 hónapig élt.

Greatbatch utolsó éveiben sem maradt távol a tudomány világától, feltalálók fiatal korosztályát arra buzdította, fejlesszenek ki nukleáris fúziót a héliumnak a Holdon talált változatával, hogy fel lehessen váltani a fosszilis energiahordozókat. Greatbatch szerint ezek 2050-re kimerülnek. Emellett ellenszert keresett az AIDS-re.