Электричество
в медицине

История применения электричества в медицине

С давних времен человек пытался понять явления природы. Много гениальных гипотез, объясняющих происходящее вокруг человека, появилось в разное время и в разных странах. Мысли греческих и римских ученых и философов, живших еще до нашей эры: Архимеда, Евклида, Лукреция, Аристотеля, Демокрита и других — и сейчас помогают развитию научных исследований.

Фалеса Милетского (конец VII — начало VI вв. до н.э.) по праву считают основателем науки об электричестве.

Ученики Фалеса накапливали по крупицам сведения об электризации, которая в той или иной степени связывалась с живым организмом, с человеком.

Так, в античные времена были известны электрические свойства некоторых видов рыб, и они даже использовались в качестве лечебного средства. За 30 лет до нашей эры Диаскорд ударами от соприкосновения с электрическим угрем лечил подагру и хроническую головную боль.

После первых наблюдений электрических и магнитных явлений Фалесом Милетским периодически возникал интерес к ним, определяемый задачами врачевания.

Лечебное действие электрических явлений на человека по существовавшим в далекие времена наблюдениям можно рассматривать как своеобразное стимулирующее и психогенное средство. Этим средством или пользовались, или о нем забывали. Долгое время серьезных исследований самих электрических и магнитных явлений, и особенно их действия в качестве лечебного средства, не проводилось.

Первое обстоятельное экспериментальное исследование электрических и магнитных явлений принадлежит английскому врачу-физику, впоследствии придворному лейб-медику Вильяму Гильберту (1544—1603 тт.).

Гильберта заслуженно считали врачом-новатором. Успех его в значительной степени определялся добросовестным изучением, а затем и применением древних медицинских средств, в том числе электричества и магнетизма. Гильберт понимал, что без обстоятельного изучения электрического и магнитного излучения трудно использовать "флюиды" при лечении.

Электрическая природа молнии и действие ее на человека еще больше укрепляли мнение, что электричество может не только поражать, но и лечить людей. Приведем некоторые примеры. 8 апреля 1730 г. англичане Стивен Грей и Грэнвилл Уилер провели ставший ныне классическим опыт с электризацией человека.

Опыт с электризацией человека

Во дворе дома, где жил Грей, были врыты в землю два сухих деревянных столба, на которых была укреплена деревянная балка. Через нее были перекинуты два волосяных каната. Нижние концы их были связаны. Канаты легко выдерживали вес мальчика, согласившегося принять участие в опыте. Расположившись, как на качелях, мальчик одной рукой держал наэлектризованный трением стержень или металлический прут, на который передавался электрический заряд от наэлектризованного тела. Другой рукой мальчик бросал одну за другой монеты в металлическую тарелку, находившуюся на сухой деревянной доске под ним. Монеты приобретали заряд через тело мальчика; падая, они заряжали металлическую тарелку, которая начинала притягивать кусочки сухой соломы, расположенные вблизи.

В 1787 г. С. Грей впервые создал специальную электростатическую машину для лечебных целей. Ею он широко пользовался в своей медицинской практике и получал положительные результаты, которые можно объяснить и стимулирующим действием тока, и психотерапевтическим эффектом, и специфическим действием разряда на человека.

Сеанс электролечения
(со старинной гравюры)

Использование электрических разрядов в медицине и биологии получило полное признание. Сокращение мышц, вызванное касанием электрических скатов, угрей, сомов, свидетельствовало о действии электрического удара. Опыты англичанина Джона Уорлиша доказали электрическую природу удара ската, а анатом Гунтер дал точное описание электрического органа этой рыбы.

В 1752 г. немецкий врач Зульцер опубликовал сообщение о новом обнаруженном им явлении. Касание языком одновременно двух разнородных металлов вызывает своеобразное кислое вкусовое ощущение. Зульцер не предполагал, что это наблюдение представляет собой начало важнейших научных направлений — электрохимии и электрофизиологии.

Интерес к использованию электричества в медицине возрастал. Руанская академия объявила конкурс на лучшую работу по теме: "Определить степень и условия, при которых можно рассчитывать на электричество в лечении болезней". Первая премия была присуждена Жан-Полю Марату — врачу по профессии, чье имя вошло в историю французской революции.

Появление работы Марата было своевременным, так как применение электричества для лечения не обошлось без мистики и шарлатанства. Некий Месмер, используя модные научные теории об искрящих электрических машинах, начал утверждать, что им в 1771 г. найдено универсальное медицинское средство — "животный" магнетизм, действующий на больного на расстоянии. Им были открыты специальные врачебные кабинеты, где находились электростатические машины достаточно высокого напряжения. Больной должен был касаться токоведущих частей машины, при этом он ощущал удар электрического тока. По-видимому, случаи положительного эффекта пребывания во "врачебных" кабинетах Месмера можно объяснить не только раздражающим действием электрического удара, но и действием озона, появляющегося в помещениях, где работали электростатические машины, и явлениями, о которых упоминалось ранее. Могло положительно влиять на некоторых больных и изменение содержания бактерий в воздухе под действием ионизации воздуха. Но об этом Месмер и не подозревал. После сопровождавшихся тяжелым исходом неудач, о которых своевременно предупреждал в своей работе Марат, Месмер исчез из Франции. Созданная с участием крупнейшего французского физика Лавуазье правительственная комиссия для расследования "врачебной" деятельности Месмера не сумела объяснить положительного действия электричества на человека. Лечение электричеством во Франции временно прекратилось.

Электротерапия и доказательная медицина

Что такое доказательная медицина?

Современный подход к принятию решений в медицине называется доказательной медициной, или медициной, основанной на доказательствах (в англоязычной литературе — Evidence Based Medicine). В его основе лежит ключевой принцип — врач должен лечить пациентов, опираясь на научные факты. Для того чтобы метод диагностики нашел применение для пациента, его безопасность и эффективность должна быть доказана в клинических исследованиях. Этот подход существенно отличается от традиционного подхода к медицине как к искусству врачевания со множеством медицинских школ.

Несмотря на простоту принципа доказательной медицины, такой подход стал активно развиваться сравнительно недавно – с 70-х годов прошлого века. В первую очередь это связано со стремительным развитием технологий в области медицины, среди которых необходимо делать выбор.

Можно понять, как работает доказательная медицина на примере электротерапии.

Электротерапия – это группа физиотерапевтических методов, в основе которых лежит действие дозированного электрического тока (электрического поля) на организм человека.

Процедура проведения

Ток проводится при помощи наложения электродов. Пациент может испытывать покалывание и незначительное жжение под электродами во время процедуры. Во время процедуры происходит процесс раздражения нервных окончаний, и нервные импульсы поступают в центральную нервную систему, а это способствует возникновению общих и местных реакций организма. В медцентре используются электротерапевтические аппараты производства Италии и Украины, которые генерируют различные виды токов: токи для ионофореза, интерференционные токи, амплитудно-модулированные, токи TENS, стимуляционные KOTS, токи ультрастимуляции по Треберту, экспоненциальные, диадинамические и др.

Механизм действия

Электрические сигналы являются раздражителями не только нервной и мышечной тканей, но практически всех органов и систем организма. Электрические сигналы, распространяясь в организме, вызывают заданные изменения различных процессов жизнедеятельности человека: увеличивают кровоток, улучшают лимфообращение, активизируют ферментные системы, способствуют выводу молочной кислоты, оказывают обезболивающее и противовоспалительное действие, быстрее происходит процесс восстановления тканей.

Методы электротерапии

Гальванотерапия представляет собой использование в лечебных целях непрерывного постоянного электрического тока. Под воздействием гальванического тока просвет кровеносных сосудов расширяется, а это способствует усилению кровотока. В месте воздействия тока происходит выработка таких биологически активных веществ, как гистамин, серотонин и др. Гальванический ток оказывает нормализующее влияние на функциональное состояние центральной нервной системы человека и способствует повышению функциональных возможностей сердца, стимулирует деятельность желез внутренней секреции, ускоряет процессы регенерации, значительно повышает защитные силы человеческого организма.

Электрофорез – введение лекарственных веществ в организм с помощью постоянного тока.

Чрескожная электронейростимуляция (ЧЭНС) – физиотерапевтический метод, который направлен на стимуляцию нервной системы с помощью электрических токов низкой частоты.

Миоэлектростимуляция – метод лечения, в основе которого лежит проведение электрического тока для стимуляция мышц.

Электросонтерапия – это метод электролечения, при котором на головной мозг воздействуют импульсным током малой силы, в результате рефлекторного влияния импульсного тока снижается эмоциональная возбудимость, наблюдается анальгизирующее действие, уменьшаются боли в области сердца, устраняет спазм сосудов, улучшаются функциональные возможности миокарда, нормализует артериальное давление, положительно влияет на основной обмен и функции свертывающей системы крови. Электросон повышает работоспособность, улучшает настроение, уменьшает утомляемость. Под воздействием электросонтерапии отмечаются две последовательные фазы: тормозная, сопровождающаяся дремотой или сном, и фаза растормаживания – с активацией различных функций центральной нервной системы и систем саморегуляции.

Диадинамотерапия – это метод лечебного воздействия на организм больного двумя постоянными импульсными токами низкой частоты , подводимыми раздельно или при непрерывном их чередовании.

Амплипульстерапия – метод электролечения, основанный на воздействии переменными синусоидальными токами частотой 5000 Гц, модулированными низкими частотами в диапазоне 10-150 Гц.

Дарсонвализация – лечебный метод, основанный на воздействии переменным высокочастотным импульсным током высокого напряжения и малой силы. Один из наиболее характерных эффектов местной дарсонвализации — вегетососудистая реакция, сопровождающаяся усилением микроциркуляции, расширением артериол и капилляров, устранением сосудистых спазмов, изменением сосудистой проницаемости. Одновременно улучшается деятельность венозной системы: повышается тонус стенок вен, уменьшается венозный стаз и усиливается венозный отток.

Что можно сказать об электротерапии с позиции доказательной медицины? Разберем самые популярные виды.

Электрофорез и сонофорез. Предполагается, что ток или ультразвук доставит молекулы препарата к месту действия сквозь ткани. На самом деле только кислород, углекислый газ, вода и некоторые спирты могут проникать в клетки сквозь кожный барьер. Данные процедуры, как минимум, бесполезны.

Дарсонвализация: применение тока высокого напряжения для лечения самых разных состояний. Не существует доказательств эффективности этого метода.

УВЧ-терапия – воздействие на организм пациента высокочастотным электромагнитным полем (теплом), которое должно усиливать иммунные процессы и оказывать противовоспалительное действие. По сути, это тепловое воздействие, которое может оказать только незначительный местный эффект.

Облучение крови лазером, предположительно для очищения крови, улучшения иммунитета и т.д. Имеет смысл только применение лазера с высокой энергией, для выжигания/испарения чего-либо. В остальных случаях применение не рекомендовано.

Магнитотерапия для избавления от болей, лечения гипо- и гипертонуса, восстановления нарушенных функций. Нет подтверждений эффективности данного метода, даже гораздо более сильное поле при проведении МРТ не оказывает подобных эффектов. Существует исключение — транскраниальная магнитная стимуляция, но это отдельный вид воздействия со строгими показаниями к применению и ограничениями.

Перечисленные выше методы не могут считаться эффективными с точки зрения доказательной медицины.

Кардиостимулятор

Сердце обладает внутренней электрической системой, которая контролирует скорость и ритм его работы. При каждом сердцебиении электрический сигнал распространяется от предсердий в желудочки. Затем желудочки сжимаются и перекачивают кровь в остальные части тела. Комбинированное сокращение предсердий и желудочков – это и есть сердцебиение.

Электрический сигнал начинается в группе клеток, которая называется синусовым узлом. Но с возрастом или при наличии сердечно-сосудистых заболеваний он теряет способность устанавливать правильный темп для сердечного ритма, приводя к сбоям – аритмии.

Во время аритмии сердце может биться слишком быстро (тахикардия), слишком медленно (брадикардия) или с нерегулярным ритмом. Электрический сигнал может и вовсе прерывается, когда он движется по сердцу. Среди сердечно-сосудистых заболеваний нарушения ритма сердца занимают одно из ведущих мест и ежегодно становятся причиной смерти сотен тысяч людей в Украине.

Справиться с проблемой может электрокардиостимулятор, который с помощью электрических импульсов предотвращает аритмии и заставляет сердце биться в правильном ритме. Чтобы понять принцип работы электрокардиостимулятора, рассмотрим сначала, что из себя представляет этот миниатюрный, но сложный электронный прибор.

Электрокардиостимулятор — это медицинский прибор, предназначенный для воздействия на ритм сердца. Его основная задача – поддержание или регулирование частоты сердечных сокращений при недостаточно частом сердцебиении или разобщенном функционировании предсердий и желудочков. Размер кардиостимулятора примерно 3 × 5 сантиметров, а вес 30–50 граммов.

Ещё существуют специальные диагностические наружные кардиостимуляторы для проведения нагрузочных функциональных проб.

Как работают кардиостимуляторы?

ЭКС состоит из микросхемы, или генератора импульсов, батареи и электродов (1-3 шт.).

Прибор размещают под кожей, а электроды через крупную вену проводят прямо в сердце так, чтобы они касались его стенки.

Через электроды к сердцу поступают электрические импульсы, которые помогают ему биться правильно.

Кардиостимулятор не лечит болезни. Он только устраняет симптомы, продлевает жизнь и помогает человеку чувствовать себя лучше. Прибор посылает импульсы к сердцу не постоянно, а лишь тогда, когда оно нуждается в поддержке, например, при чрезмерно учащенном или нерегулярном биении.

Большинство современных кардиостимуляторов автоматически регулируют частоту сердечных сокращений в зависимости от уровня физической активности.

История создания

Портрет Луиджи Гальвани

Впервые способность импульсов электрического тока вызывать сокращения сердечной мышцы заметил итальянец Луиджи Гальвани.

Годы спустя украинский и российский физиологи В. Ю. Чаговец и Н. Е. Введенский изучили особенности воздействия электрического импульса на сердце и предположили, что их можно использовать для лечения некоторых заболеваний.

Николай Евгеньевич Введенский

Чаговец Василий Юрьевич

Марк Лидвилл

Изобретение первого кардиостимулятора – Марк Лидвилл

Впервые метод кардиостимуляции применил врач-анестезиолог Марк Лидвилл.

Он описал электрический аппарат, который приводит в действие человеческое сердце.

Этот прибор передавал электрические разряды различной мощности и частоты. Один электрод вводили прямо в сердце, а другой смачивали в физрастворе и прикладывали непосредственно к коже.

Врач рассказал, что, используя более примитивную модель этого оборудования в 1925—1926 годах, он пытался оживить мертворожденных младенцев. Один из них действительно ожил и был полностью здоров. Никакие другие методы, популярные в те годы, в том числе инъекции адреналина, на ребенка не действовали. Тогда Лидвилл вставил иглу электрода сначала в правое предсердие, а затем, когда предсердная стимуляция не удалась, – в правый желудочек. Кардиостимуляция дала результат, и когда он отключил аппарат, сердце заработало само.

Этот пациент считается первым человеком, который успешно пережил кардиостимуляцию, а аппарат Лидвилла – первым искусственным кардиостимулятором. Доктор полагал, что устройство следует применять в экстренных случаях – при остановке сердца во время операции у пациента под общим наркозом.

Но, к сожалению, его работа осталась незамеченной, и прорыва в кардиостимуляции не произошло до 1932 года.

Кардиостимулятор Марка Лидвилла

Кардиостимулятор Альберта Хаймана

1930-е: Искусственный кардиостимулятор Альберта Хаймана

Во время внутрисердечной терапии при остановке сердца Альберт Хайман из нью-йоркской больницы Бет Дэвид заметил, что сердце приходит в действие не от применяемого лекарства, а от укола иглы. Поскольку механические стимулы действовали за счет изменения электрического потенциала, Хайман пришел к мысли о прямой стимуляции миокарда электрическими импульсами, проходящими через игольчатые электроды, с повторной стимуляцией без какого-либо риска. Тогда Хайман создал в 1932 году кардиостимулятор с инновационной для того времени конструкцией.

После 1945: Кардиостимулятор Джона Хоппса

Спустя несколько лет после Второй мировой войны интерес к использованию искусственных кардиостимуляторов в кардиологической практике был реанимирован благодаря усилиям Каллагана, Бигелоу и Хоппса из Торонтского университета в Канаде.

В ходе своих исследований они заметили, что при переохлаждении организма велика вероятность остановки сердца. Их устройство успешно контролировало частоту сердечных сокращений у животных, но потерпело неудачу при тестах на людях. Из-за нарушения проведения электрического импульса из предсердий в желудочки после инфаркта миокарда у пациентов внезапно ухудшалось самочувствие.

Джон Каллаган и Уи́лфред Бигелоу использовали кардиостимулятор для лечения больной, у которой после операции развилась полная поперечная блокада сердца с редким ритмом. Однако у данного прибора имелся большой недостаток — он находился вне тела пациента, и импульсы к сердцу проводились по проводам через кожу.

Кардиостимулятор Золла и первое клиническое применение

Первое клиническое применение электрокардиости-мулятора произошло в 1952 году. Это случилось во время приема 75-летнего мужчины, когда тот поступил в больницу Бет-Изрейел. Доктор Пол Морис Зол применил метод к своему пациенту и успешно стимулировал работу его сердца в течение 25 минут.

Впоследствии благодаря пятидневной процедуре внешней электростимуляции Золлу удалось успешно наладить сердечный ритм другого пожилого мужчины с приступами полного прекращения сокращений желудочков. В конце пятого дня терапии пациент достиг ритма в 44 удара в минуту, и его выписали.

Середина 1950-х: метод Лиллехая

В середине 50-х годов минувшего столетия, когда врачи впервые начали проводить операции на открытом сердце, послеоперационная блокада сердца оказалась особенно серьезной проблемой для кардиохирургов. Внешнюю электрическую стимуляцию нельзя было использовать для пациентов с этим недугом, поскольку нужна была непрерывная стимуляция в течение долгого времени.

Кларенс Уолтон Лиллехай

Кардиохирург Кларенс Уолтон Лиллехай и его коллеги по медицинской школе Миннесотского университета начали разрабатывать более совершенную систему. Им помогали инженеры из компании Medtronic, которая впоследствии стала одним из самых известных в мире разработчиков в области технологий кардиостимуляции.

К 1957 году исследователи обнаружили, что, прикрепив электроды непосредственно к сердцу собаки, можно контролировать частоту сердечных сокращений.

В январе 1957 года Лиллехай использовал эту технику, чтобы восстановить ритм сердца ребенка с блокадой сердца. Пациент перенес операцию по устранению дефекта межжелудочковой перегородки. Так Лиллехай и его команда представили первый в мире транзисторный электрокардиостимулятор.

1958: Оке Сеннинг и Руне Элмквист – рождение имплантируемых кардиостимуляторов

Метод кардиостимуляции, разработанный Лиллехаем, не мог поддерживаться долго из-за риска инфекции, вызывал дискомфорт при ношении кардиостимулятора и спустя несколько месяцев становился неэффективным. Единственный способ предотвратить заражение – вывести провода из организма через кожные надрезы – стал толчком к развитию имплантируемых кардиостимуляторов.

Первые попытки предприняли хирург Оке Сеннинг и инженер Руне Элмквист в Каролинской университетской больнице в Швеции. Первый электрокардиостимулятор имплантировали 8 октября 1958 года 43-летнему Арне Ларссону с полной блокадой сердца и синдромом Морганьи-Адамса-Стокса. После нескольких неудачных попыток вживления было решено на время отложить процедуру. К вопросу вернулись спустя три года. В конце концов Ларссон перенес 24 хирургических вмешательства, прожил полноценную жизнь и умер в 2001 году в возрасте 86 лет.

1970: апгрейд имплантируемых кардиостимуляторов

В самом начале 70-х производители прочно задумались об использовании ядерной энергии для питания кардиостимуляторов. В устройствах использовалась энергия распада плутония-238, которая преобразовывалась в электрическую энергию. Несмотря на свой поистине длительный срок службы от 10 до 20 лет и 99-процентую надежность, воздействие радиации перекрывало все преимущества. Ученые не рекомендовали применять ядерную энергию для питания кардиостимуляторов, и в конечном счете такие устройства не получили широкого признания.

В период взрывного роста технологических инноваций 1973-1980 гг. кардиостимуляторы, которые производили в 1970 году, быстро устарели. Производители сосредоточили свой интерес на улучшении источника питания, используемого в электрокардиостимуляторах. Блок питания имеет важное значение, поскольку он определяет долговечность и надежность в сочетании с типом батареи, которая будет использоваться в дальнейшем, вес и объем кардиостимулятора. После нескольких неудачных экспериментов с никель-кадмиевыми и ртутно-цинковыми батареями литиевая батарея была принята в качестве относительно долговечного источника питания.

Помимо обеспечения длительности срока службы кардиостимулятора, литий-ионные батареи позволили загерметизировать импульсные генераторы. Этот источник питания развивался в течение последующих лет в качестве предпочтительного альтернативного аккумулятора для имплантируемых кардиостимуляторов.

1980-е: двухкамерные кардиостимуляторы

К этому времени почти все полагались на кардиостимуляторы гибридных интегральных схем и литиевых батарей, которые будут надежно управлять сердцебиением, по крайней мере, 8 лет. Начиная с 1983 года некоторые производители кардиостимуляторов в США начали конкурировать на новой технологической арене двухкамерной кардиостимуляции. В отличие от однокамерных кардиостимуляторов, двухкамерные стимулируют одновременно две зоны: желудочки и предсердия.

Производители и врачи утверждали, что двухкамерные кардиостимуляторы обеспечивают более эффективную координацию между сокращениями предсердий и желудочков и более тесную эмуляцию с природным сердцебиением и дает заметный физиологический эффект. Несмотря на все преимущества, врачам было трудно разобраться в новых устройствах и привыкнуть к новым показателям: частоте пульса, амплитуде и длительности. Двухкамерные кардиостимуляторы были дороже однокамерных, которым в 1989 году еще принадлежало 75% рынка кардиостимуляторов в США.

1990-е: бум имплантации кардиостимуляторов

Точное число операций по имплантации кардиостимуляторов в этом десятилетии назвать сложно: в одном только 1997 году диапазон варьируется от 192 тысяч до 317 тысяч имплантаций. Буйный рост объясняется несколькими причинами. Во-первых, в период между 1990-1999 гг. выросло число пожилых людей с высоким риском сердечной аритмии. Во-вторых, кардиологи научились быстро и точно определять первые симптомы брадикардии по ЭКГ и могли вовремя назначить операцию. И, наконец, новый инвазивный метод радиочастотной катетерной аблации незначительно увеличил количество имплантаций. В этот период врачи уже однозначно воспринимали электрокардиостимулятор как необходимое устройство для лечения болезней сердца.

Сегодня в Украине кардиостимулятор – это устройство, связанное с повседневной жизнью десятков тысяч людей. 20 февраля 2019 г. в Институте сердца Министерства здравоохранения Украины впервые в Украине состоялась имплантация самого маленького в мире кардиостимулятора Medtronic Micra. Устройство было имплантировано 61-летнему пациенту из Винницкой области в рамках программы компании Medtronic. Размером в одну десятую обычного кардиостимулятора (25 мм), весом менее 2 грамм (1,75 гр), кардиостимулятор Micra доставляется непосредственно в сердце через катетер, введенный в бедренную вену.

Этот прекрасный прибор прошёл сложную историю перед тем, как стать тем самым предметом, который дарит нормальную жизнь и надежду на будущее многим людям.

Дефибриллятор

Дефибриллятор – медицинский прибор, который применяется для скоропомощной электроимпульсной терапии грубых нарушений сердечного ритма. Запуск сердца дефибриллятором происходит за счет краткого высоковольтного импульса, соответствующего своей частотой синусовому ритму. При этом происходит полное сокращение миокарда, способное восстановить работу сердечной мышцы.

Действие дефибриллятора основано на том, что сердце имеет свою собственную электрическую (проводящую) систему, состоящую из генератора электрических импульсов — главного водителя ритма (синусовый узел) — и проводящих путей (атрио-вентрикулярного соединения, пучка Гиса и его ветвей), соединяющих всю электрическую цепь. Главный водитель ритма (синусовый узел), расположенный в правом предсердии, генерирует регулярные электрические импульсы с определенной частотой, как метроном. В ответ на каждый импульс происходит сокращение сердца в строгой последовательности: сначала предсердия, затем в норме через единственное соединение (атрио-вентрикулярное соединение, в котором происходит его кратковременная задержка) импульс проходит на желудочки, распространяясь через систему волокон (система Гиса-Пуркинье), заставляя желудочки сокрщаться синхронно.

Пауль Золь

Пауль Золь первым предложил использовать электрический ток для воздействия на сердечную мышцу в случае фибрилляции.

Он продемонстрировал первый успешный опыт при операции на открытом сердце с применением открытого тока 110 В непосредственно к сердечной мышце.

Ученый Бернард Лаун и инженер Баро Беркович внесли свой вклад в разработку первого прототипа дефибриллятора под названием «кардиовертер».

Дефибриллятор впервые был применен в 1955 году. Сначала дефибрилляторы использовали только в больницах, потом их начали размешать в машинах скорой помощи. В США процесс установки в общественных местах начался в 1990-х годах. Там их стали устанавливать в школах, на остановках общественного транспорта, в частных компаниях и государственных учреждениях.

В Украине дефибрилляторы установили в киевском метро в мае 2020 года. Они есть на каждой станции. По данным прессслужбы подземки, в 2020 году оборудование использовалось 10 раз.

В Японии дефибрилляторы являются частью обязательного оборудования, которое должно быть в каждом магазине.

Стандартный автоматический дефибриллятор включает следующие элементы:

- источник питания (аккумулятор);

- зарядное устройство;

- сетевой блок питания;

- одноразовые (пластинки) или многоразовые (утюжки) электроды;

- интегрированный дисплей (вариативно);

- встроенный динамик для звуковых подсказок (вариативно).

На мониторе устройства отображаются данные кардиограммы, показатели артериального давления и пульса.

Как работает дефибриллятор?

Большинство из нас неоднократно наблюдали сцены в художественных фильмах, когда умирающего пациента «воскрешают» с помощью «утюжков», на которые подается электрический ток. Данный метод называется электрической кардиоверсией/дефибрилляцией. К грудной клетке пациента определенным образом прикладывают два плоских электрода, на которые подается ток с мощностью примерно 200 А. Между электродами возникает электрическое поле, приводящее к кратковременной (обычно до нескольких секунд) остановке сердца, после которой начинает работу синусовый узел и восстанавливается нормальный сердечный ритм.

Таким образом, наука и техника помогают сохранить людям жизнь и здоровье.

Бионические протезы

Бионические протезы представляют собой удивительный пример того, как современная технология способна улучшать жизнь людей. Эти устройства, созданные для восстановления функций потерянных конечностей или других частей тела, интегрируют передовые технологии с анатомией человеческого тела, обеспечивая пользователям невероятную степень мобильности и функциональности.

Одной из ключевых характеристик бионических протезов является их способность взаимодействовать с нервной системой пользователя. С помощью передовых датчиков и алгоритмов обработки сигналов эти устройства могут распознавать мышечные сокращения или нервные импульсы, что позволяет пользователям управлять протезами интуитивно, словно это их собственные конечности.

Это возможно потому, что нервные импульсы имеют электрическую природу.

Впервые предположение об электрохимической природе нервного импульса высказал известный немецкий физиолог Бернштейн в начале прошлого столетия.

Структура нейрона. Нейроны — важнейшие элементы нервной системы. Эти удлиненные клетки передают нервные импульсы.

К началу двадцатого века было довольно многое известно о нервном возбуждении. Ученые уже знали, что нервное волокно можно возбудить электрическим током, причем возбуждение всегда возникает под катодом — под минусом. Было известно, что возбужденная область нерва заряжается отрицательно по отношению к невозбужденному участку. Было установлено, что нервный импульс в каждой точке длится всего 0,001—0,002 секунды, что величина возбуждения не зависит от силы раздражения, как громкость звонка в нашей квартире не зависит от того, как сильно мы нажимаем на кнопку. Наконец, ученые установили, что носителями электрического тока в живых тканях являются ионы; причем внутри клетки основной электролит — соли калия, а в тканевой жидкости — соли натрия. Внутри большинства клеток концентрация ионов калия в 30—50 раз больше, чем в крови и в межклеточной жидкости, омывающей клетки.

И вот на основании всех этих данных Бернштейн предположил, что оболочка нервных и мышечных клеток представляет собой особую полупроницаемую мембрану. Она проницаема только для ионов К+; для всех остальных ионов, в том числе и для находящихся внутри клетки отрицательно заряженных анионов, путь закрыт. Ясно, что калий по законам диффузии будет стремиться выйти из клетки, в клетке возникает избыток анионов, и по обе стороны мембраны появится разность потенциалов: снаружи — плюс (избыток катионов), внутри — минус (избыток анионов). Эта разность потенциалов получила название потенциала покоя. Таким образом, в покое, в невозбужденном состоянии внутренняя часть клетки всегда заряжена отрицательно по сравнению с наружным раствором.

Бернштейн предположил, что в момент возбуждения нервного волокна происходят структурные изменения поверхностной мембраны, ее поры как бы увеличиваются, и она становится проницаемой для всех ионов. При этом, естественно, разность потенциалов исчезает. Это и вызывает нервный сигнал.

Первый шаг в процессе работы бионических протезов — это считывание нервных импульсов, которые генерируются в мышцах оставшейся части тела. Электромиографические электроды обнаруживают эти импульсы на поверхности кожи и передают их в электронное устройство протеза.

Далее электронное устройство преобразует электрические сигналы в команды для двигателей протеза. Команды передаются через микроконтроллеры, и выполнение различных движений протеза осуществляется путем активации соответствующих двигателей или приводов.

Помимо работы с мышечными импульсами, некоторые бионические протезы также оснащены датчиками, которые обнаруживают изменения в окружающей среде. Например, датчики могут реагировать на силу, с которой объект схватывается, или на касание поверхности. Эти сигналы используются для управления протезом и реализации более точных и естественных движений.

Принцип работы бионических протезов основан на комбинации передачи нервных сигналов с помощью электромиозаписи и использования электронных устройств для перевода этих сигналов в движения протеза. Это позволяет людям, лишившимся частей тела, восстановить некоторую степень функциональности и повторно выполнять ранее утраченные действия.

Предком бионического протеза является механическая «железная рука», разработанная в 16 веке. Она имитировала внешний вид конечности и позволяла сгибать пальцы. Работала она за счет нажатия на кнопку и позволяла брать крупные предметы.

Позже протезы развивались по направлению повышения функциональности. Они оснащались дополнительными устройствами, такими как крюки. Протез на фотографии был сделан для 16-летней девочки, потерявшей руку ниже локтя.

Протез сделан из дерева, кожи и ткани. Нужно отметить, что здесь думали и о внешнем виде приспособления, и о его функциональности: запястье вращается, пальцы меняют положение, а в ладонь добавлен крюк — чтобы можно было, например, носить сумку. Протез представлен в Музее науки в Лондоне.

Одними из первых получателей протезов были военнослужащие. В этом случае производитель протезов из Бруклина на рекламном плакате сообщил, что горд работой с вооружёнными силами США.

Во время полномасштабной войны в Украине проблема бионических протезов, к сожалению, стала актуальной. Достижения современных технологий помогают восстановиться нашим бойцам.

31-летний защитник с позывным "Моряк" пришел на войну "с корабля" — треть своей жизни он провел в плавании, а к обороне страны решил присоединиться, когда враг пытался оккупировать его родной Николаев.

"Моряк" был штурманом дальнего плавания, за более чем 10 лет успел увидеть весь мир. Его судно зашло в порт Николаева, чтобы загрузить товар на экспорт, но так и не отправилось в плавание из-за начала большой войны.

Сначала "Моряк" стал в ряды ТрО, а уже впоследствии вступил в 3-ю отдельную штурмовую бригаду ВСУ. Боец потерял руку в августе 2023 года во время выполнения боевого задания вблизи Андреевки, однако бионический протез позволил воину вернуться на фронт.

Через 4 месяца реабилитации боец полностью восстановился и вернулся в строй.

Page updated

Google Sites