可充電(dian)?不可充電(dian)?如何(he)選擇(ze)植入式刺(ci)激(ji)器電(dian)池?
隨著醫療(liao)技(ji)術的不(bu)斷發展,有源(yuan)植入式醫療(liao)器械越來越廣(guang)泛地應用于疾病(bing)檢測和治療(liao)。
目前臨床(chuang)上(shang)常用的有源(yuan)植(zhi)入式(shi)醫(yi)療器械(xie)包括心(xin)(xin)臟節律器(心(xin)(xin)臟起搏(bo)器、心(xin)(xin)臟除顫器等(deng))、全人工(gong)心(xin)(xin)臟、脊髓(sui)刺(ci)激器(SCS)、迷走(zou)神經(jing)刺(ci)激器(VNS)、腦起搏(bo)器(DBS)、人工(gong)耳蝸等(deng),這(zhe)些(xie)裝置的基本原理(li)大都是(shi)通過產生電脈沖信號刺(ci)激神經(jing)或(huo)肌肉組織。
對于有源植入式醫療器械而言,供給能量的電池需要具有高能量密度、長期安全性和穩定性等特點。
目前應用于臨床的植入式醫療器械供電方式主要包括不可充電電池、可充電電池和體外供電等。
可充(chong)電(dian)電(dian)池是(shi)不是(shi)最好(hao)的選擇?
目前給(gei)體內(nei)刺激(ji)器(qi)進行非(fei)接觸(chu)式充(chong)電的技術已經非(fei)常成熟,既然可充(chong)電,是不是所有的有源植入式醫(yi)療(liao)器(qi)械都可以選用可充(chong)電電池(chi)呢?
其實不然,各種體內刺激器采用哪種供電方式需要根據其工作原理和應用特點來決定。
比如人工耳蝸
人工耳蝸采用的是體外供電方式——由(you)耳外(wai)言語處理單元通過電(dian)磁場(chang)耦合向體(ti)內植入體(ti)無(wu)線供電(dian),采(cai)用這種方(fang)式(shi)的(de)原因在(zai)于:
(1)人工耳蝸的總耗電量很大,用單一植入體內置電源的方式很難實現長期工作,因此將其分為內植入體和外部單元兩部分協同工作。
像體外言語處理器,安裝3粒紐扣電池只能用3天,相當于消耗手機(ji)電池(3.7V)740mAh的電量,因(yin)此需要經常更換(huan)電池,顯然不適于植入體內。
(2)人工耳蝸一般在兒童期就已經(jing)植入,需要終(zhong)生(sheng)使(shi)(shi)用(yong),任何(he)電(dian)池的壽(shou)命都(dou)不能滿(man)足這一(yi)要求,即(ji)使(shi)(shi)使(shi)(shi)用(yong)可充電(dian)電(dian)池,也(ye)有使(shi)(shi)用(yong)壽(shou)命,需要定期更換。
(3)耳蝸植入體的體積也是個關鍵限制因素,體外供電可以使內植入體的體積很小,功能簡單、可靠性高,適合終生植入,而外部單元可以隨時更換并隨著技術進步升級換代。當然,耳朵的構造恰好也給體(ti)外供(gong)(gong)電體(ti)的設計提供(gong)(gong)了(le)便(bian)利,有源單元可以(yi)穩固于耳后,方便(bian)進行(xing)體(ti)外供(gong)(gong)電。
再說人工心臟
人(ren)工(gong)心臟需要(yao)(yao)替(ti)代心臟將(jiang)血液(ye)泵到(dao)全身(shen),用(yong)電(dian)量非常大,這么大的用(yong)電(dian)量任何一種電(dian)池都無法滿足電(dian)量要(yao)(yao)求,所以只能采用(yong)體外供電(dian)。
實際上,人工心臟采用的是混合供電方式,內置電(dian)池能(neng)夠維持一(yi)定時(shi)(shi)間自行運轉(比如(ru)幾個小時(shi)(shi)),同時(shi)(shi)進行體外(wai)供(gong)電(dian),即一(yi)邊充電(dian),一(yi)邊用(yong)電(dian)。
如果給植入式脊髓刺激器(SCS)采用體外供電是否可以呢?
那就沒有那么方(fang)便(bian)了!因(yin)為(wei)沒有合適的位(wei)置可以安放體外(wai)供電體,如果跨(kua)在腰上,病人稍微一(yi)動就沒法對準(zhun)位(wei)置進行充電,必(bi)然(ran)會(hui)影響療效和體驗感。
目前看來,可充電電池是植入式脊髓刺激器(qi)比(bi)較(jiao)好的選擇(ze)。
植入式脊髓刺激器的用電量很大,非充電型刺激器3年左右就沒電了,手術更換電池不僅有創,還會增加病人經濟負擔;而且現在的SCS可以用到1kHz高頻或10kHz超高頻刺激,用(yong)電(dian)(dian)量(liang)提高了(le)10倍甚(shen)至百倍,因此使用(yong)可充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池更為(wei)適合。
同理(li),腦起搏(bo)器(qi)的功耗(hao)雖然比(bi)脊髓刺激器(qi)低一些(xie),但(dan)耗(hao)電量也(ye)很多,所以選擇可充電電池更(geng)經(jing)濟、更(geng)實用(yong)。
心臟節律器(心臟起搏器、心臟除顫器等)是不是可以用可充電電池?
目前所有的心臟節律器都采用非充電型電池:
(1)安裝在體內的心臟節律器必須確保時刻有電,如果(guo)使用可充(chong)電(dian)電(dian)池但電(dian)量耗盡,病人(ren)忘記充(chong)電(dian)或來不及(ji)充(chong)電(dian)則(ze)會影響生命安全(quan);
(2)體內的心臟節律器并不是一直在高負荷耗電,它只有(you)在(zai)病(bing)人心率(lv)下降(jiang)或出現問(wen)題的時(shi)候才會啟動刺激。所以,如果心臟(zang)節律器大部分時(shi)間都(dou)處于待機工作狀態(tai),總耗電(dian)(dian)量較低,內(nei)置電(dian)(dian)池可以用5-10年,也就沒有(you)必要使用可充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池。
為什么植入式迷走神經刺激器(VNS)沒有使用可充電電池?
植入式迷走神經刺激器的臨床應用已經超過20年,目前所有的VNS電池都是使用鋰氟化碳非充電型電池,原因和(he)心臟(zang)節律器類似(si):
(1)植入病人體內的迷走神經刺激器處于間歇性工作狀態,每隔幾分鐘(zhong)才刺(ci)激一次(ci),耗電量(liang)相(xiang)對比較少,電池(chi)使用(yong)壽命較長(chang),可達(da)5-10年;
(2)安裝迷走神經刺激器的患者有很多是兒童,需(xu)要(yao)(yao)(yao)家屬(shu)幫忙充(chong)電,萬一忘了(le)或者不知道何時(shi)需(xu)要(yao)(yao)(yao)充(chong)電,會耽誤(wu)孩子(zi)的病情(qing);而且(qie)充(chong)電會影響患者活動,所以想要(yao)(yao)(yao)患兒(er)安靜下(xia)來充(chong)電也會有很大難度。
往往有人認為體內放一塊電池不好,其實體內刺激器內置電池會有更穩定的供電,體驗感更好。還有人擔心電池的使用是不是會增加成本?其實電池成本在整個設備中占比一定不是最大的。
所以,對于有源植入式醫療(liao)器(qi)械來說,最理想的(de)是刺激器(qi)內置一塊體積很小,安全性(xing)很高,但電量(liang)很大(da)、使用(yong)壽命(ming)很長且不需要充電的(de)電池。
但是,目前來說并沒有這種理想的電池,所以各種神經刺激器還是要根據其實際使用情況選擇合適的電池形式。
不(bu)過(guo),隨著電池(chi)技術的進步,能量密度更高、安(an)全性更好的電池(chi)會不(bu)斷涌現,植入式醫療(liao)器械也會隨之有(you)更好的發展。