קוצב לב
קוצב לב מלאכותי (להבדיל מפעולת הקיצוב הטבעי של הלב) הוא אביזר טכנולוגיה מסייעת מושתל שמסדיר את קצב פעימות הלב. קוצב לב מלאכותי יוצר גירוי חשמלי שמטרתו כיווץ העליות או החדרים בקצב מספק. גירוי מלאכותי שכזה נדרש במקרים שבהם מערכת ההולכה החשמלית הטבעית או המערכת הפאראסימפאטית של הלב – נפגעה. פגיעות אלו גורמות לעיכובים בהולכה החשמלית, עיכובים שמונעים התכווצות סדירה של הלב. כאשר התכווצות הלב אינה סדירה עלול החולה לחוש חולשה, סחרחורת ואף אובדן הכרה.
היסטוריה
מקור
בשנת 1889, ג'ון אלכסנדר מקוויליאם פרסם בעיתון הבריטי לרפואה (BMJ) את ניסוייו, בהם הראה כי מתן זרם חשמלי ללב אדם במצב אסיסטולי גרם להתכווצות חדר, ושניתן לגרום לקצב לב של 60–70 פעימות לדקה על ידי זרמים הניתנים במרווחים שווים של 60–70 לדקה.
בשנת 1926, ד"ר מארק ג' לידוויל מבית החולים "רויאל פרינס אלפרד" בסידני, אוסטרליה, בסיוע הפיזיקאי אדגר ה. בות' מאוניברסיטת סידני, המציא מכשיר נייד שחובר לנקודת תאורה ושבו "קוטב אחד הונח על פד הספוג בתמיסת מלח חזקה והקוטב השני כלל מחט מבודדת, למעט בקצה, שהוחדרה אל חדר הלב המתאים. כפי שפורסם - "קצב הלב נע בין 80 עד 120 פעימות לדקה, ובהתאם נע המתח בין 1.5-120 וולט".
בשנת 1928 נעשה שימוש במכשיר להחייאת תינוק שנולד ללא דופק בבית החולים לנשים "קראון סטריט" בסידני. לפי הדיווח לבו של הוולד המשיך לפעום בכוחות עצמו לאחר 10 דקות של גירוי חשמלי במכשיר.
בשנת 1932, הפיזיולוג האמריקאי אלברט היימן, במנותק מעבודתו של לידוויל וכשהוא פועל באופן עצמאי, תיאר מכשיר אלקטרו-מכני המופעל על ידי מנוע המונע באמצעות מפתח-קפיץ הנדרך ידנית. היימן התייחס להמצאתו כאל "קוצב לב מלאכותי", שהוא המונח שנטבע ומשמש עד היום.
בין שנת 1930 ומלחמת העולם השנייה חלה הפסקה בפרסום מחקרים בתחום זה, אותה ניתן לייחס לתפיסה הציבורית שראתה במכשיר מסוג זה "התערבות בטבע" והחייאת מתים. לדוגמה, נכתב כי היימן לא פרסם נתונים על השימוש בקוצב הלב שלו בבני אדם בגלל ביקורת שלילית שקיבל, הן מחבריו הרופאים, והן בדיווחים בעיתונות מאותו זמן. ייתכן שגם לידוול היה מודע לכך ולכן לא התקדם לביצוע ניסויים בבני אדם.
קוצב לב דרך העור
קוצב לב חיצוני תוכנן ונבנה על ידי מהנדס החשמל הקנדי ג'ון הופס בשנת 1950 בהתבסס על תצפיות שנעשו על ידי מנתח הלב-חזה וילפרד גורדון ביגלו, בבית החולים הכללי של טורונטו. ההתקן פעל באמצעות שפופרת ריק חיצונית שנדבקה לעור בוואקום והייתה פשוטה, וכואבת בשימוש על המטופל. כיוון שהחשמל הגיע משקע חשמל זרם חילופין רגיל בקיר, הייתה סכנה פוטנציאלית לגרום להתחשמלות המטופל, על ידי גרימת פרפור חדרים.
בשנים שלאחר מכן פיתחו מספר ממציאים, ובהם פול זאל, קוצבים חיצוניים קטנים יותר אך עדיין מגושמים, שהופעלו באמצעות סוללה נטענת גדולה.
בשנת 1957, ויליאם ל' ווייריך פרסם תוצאות מחקר שבוצע באוניברסיטת מינסוטה, שהראה שיקום קצב הלב, תפוקת הלב ולחצים ממוצעים באבי העורקים, בבעלי חיים עם חסימה שלמה של הלב, באמצעות אלקטרודה שחוברה לשריר הלב.
בשנת 1958 רופא קולומביאני, אלברטו ווג'רנו לברדה, ומהנדס חשמל קולומביאני, חורחה ריינולדס פומבו, בנו קוצב לב חיצוני, דומה לזה של הופס וזאל, ששקל 45 ק"ג והופעל על ידי סוללת רכב של 12 וולט, המחוברת לאלקטרודות המחוברות ללב. מנגנון זה שימש בהצלחה כדי להותיר בחיים כומר בן 70, חררדו פלורז.
פיתוח טרנזיסטור הסיליקון והזמינות המסחרית שלו החל משנת 1956 היו בעלי חשיבות מרכזית בהתפתחות המהירה של השימוש בקוצבי לב.
קוצב לב נלבש
בשנת 1958, המהנדס ארל באקן ממיניאפוליס, מינסוטה, ייצר את קוצב הלב הלביש החיצוני הראשון, עבור מטופל של קלרנס וולטון לילהי (C. Walton Lillehei), חלוץ ניתוחי הלב-הפתוח. קוצב הלב פעל באמצעות טרנזיסטור, שאוחסן בתוך קופסת פלסטיק קטנה, והיה לו מתג שליטה שאיפשר כיוונון קצב הלב והמתח היוצא מהמכשיר. האלקטרודות שיצאו מן הקוצב חוברו לשריר הלב, באמצעות כבלים מוליכים שהוחדרו דרך העור.
אחד מהמטופלים הראשונים שקיבלו את קוצב הלב הזה הייתה אישה בשנות ה-30 לחייה, במהלך ניתוח שבוצע בה בשנת 1964 במרפאת ראדקליף באוקספורד, על ידי המנתח הדרום-אפריקני ד"ר אלף גאנינג. ד"ר גאנינג היה תלמידו של ד"ר כריסטיאן בארנרד, ראשון משתילי הלב. ניתוח חלוצי זה בוצע בהדרכת ד"ר פיטר סלייט, קרדיולוג במרפאה, וצוות המחקר שלו בבית החולים סנט ג'ורג' בלונדון.
קוצב לב מושתל
בשנת 1958 בוצעה גם ההשתלה הקלינית הראשונה של קוצב לב מושתל בשלמות, במכון קרולינסקה בשוודיה. בהשתלה זו נעשה שימוש בקוצב לב שעוצב בידי רון אלמקויסט (Rune Elmqvist) והמנתח איק סנינג (Åke Senning). הקוצב חובר לאלקטרודות שחוברו לשריר הלב באמצעות פתיחת בית החזה. המכשיר כשל אחרי 3 שעות. קוצב שני הוחדר והחזיק מעמד יומיים. מושתל קוצב הלב הראשון, ארנה לארסון, עבר בהמשך עוד 26 השתלות של קוצבי לב שונים במהלך חייו, ונפטר בשנת 2001, בגיל 86.
בשנת 1959 הודגם לראשונה קוצב לב דרך הוריד על ידי סימור פורמן וג'ון שוודל. בקוצב זה הוחדרה האלקטרודה באמצעות צנתר לוריד הבזילי.
בפברואר 1960 הושתלה במונטוידאו, אורוגוואי, גרסה משופרת של קוצב הלב של אלמקוויסט השוודי, על ידי ד"ר אורסטס פיאנדרה וד"ר רוברטו רוביו. התקן זה שרד עד מותו של המטופל ממחלות אחרות, תשעה חודשים מאוחר יותר. הקוצב השוודי המוקדם יותר השתמש בסוללות נטענות, שנטענו בכבל טעינה חיצוני. זה היה קוצב הלב הראשון שהושתל ביבשת אמריקה.
באפריל 1960 הוכנסו לשימוש בקוצבי לב מושתלים שתוכננו על ידי המהנדס וילסון גרייטבאטץ' (Wilson Greatbatch)לאחר מחקר נרחב בבעלי חיים. החידוש בקוצב של גרייטבאטץ' היה בשימוש בסוללת כספית כמקור אנרגיה. המטופל הראשון שרד 18 חודשים.
השימוש הראשון בקוצב לב בצנתור דרך הוריד בשילוב עם קוצב לב מושתל, נעשה על ידי פארסונט בארצות הברית, לאגרגן בשוודיה, וז'אן-ז'אק וולטי בצרפת, בשנים 1962–1963. ההליך התוך ורידי היה כרוך בחיתוך הוריד לתוכו מוחדר הצנתר שבראשו אלקטרודה, תחת הנחיה פלואורוסקופית, עד שהאלקטרודה הגיעה אל הטרבקולות בחדר הלב הימני. עד אמצע שנות ה-60 שיטה זו הפכה לשיטה הנפוצה ביותר.
מנתח הלב לאון אברמס והמהנדס הרפואי ריי לייטווד פיתחו והשתילו את קוצב הלב הראשון בו קצב הלב נשלט בידי המטופל, ב 1960 באוניברסיטת בריגהאם. ההשתלה הראשונה הייתה במרץ 1960, ובחודש שלאחר מכן - שתי השתלות נוספות. שלושת המטופלים התאוששו היטב ושבו לתפקוד באיכות חיים גבוהה. עד 1966 עוד 56 מטופלים עברו השתלת קוצב לב מסוג זה, ואחד מהם שרד חמש וחצי שנים.
סוללת ליתיום
כל הקוצבים המושתלים סבלו מבעיה של חוסר אמינות ואורך חיים קצר של סוללת הכספית (תא אנרגיה ראשוני). לקראת סוף שנות ה-60 מספר חברות פיתחו קוצבי לב מונעים בידי איזוטופים, אך פיתוח זה נעצר עם פיתוחו של הקוצב המופעל בסוללת ליתיום, על ידי וילסון גרייטבאץ'. סוללות ליתיום הפכו לסטנדרט בקוצבי לב.
מכשול נוסף למהימנות של קוצבי הלב המוקדמים היה התפשטות אדי מים מנוזלי הגוף דרך השרף האפוקסי שהקיף את הקוצב, באופן שהשפיע על המעגל החשמלי. על תופעה זו התגברו באמצעות עטיפת קוצב הלב באריזת מתכת אטומה הרמטית. גם טכנולוגיה זו, העושה שימוש בטיטאניום כמתכת העוטפת, הפכה לסטנדרט בייצור קוצבי לב. הראשונים שעשו בה שימו היו TELECTRONICS באוסטרליה בשנת 1969, ו- Cardiac Pacemakers Inc ממיניאפוליס, בשנת 1972.
שותפים נוספים שתרמו לפיתוח קוצבי הלב בימיהם הראשונים היו בוב אנדרסון מ-Medtronic Minneapolis, ג'פרי דייויס מבי"ח סנט ג'ורג' בלונדון, בארו ברקוביץ' ושלדון טאלר מ- American Optical, ג'פרי וויקאם מ-Telectronics Australia, וולטר קלר מ-Cordis Corp. of Miami, האנס ת'ורנאנדר שהצטרף אל רון אלמקוויסט ב-Elema-Schonander בשוודיה, ז'אנווילם ואן דן ברג מהולנד, ואנתוני אדוצ' מ-Cardiac Pacemakers Inc.
קוצב לב תוך לבי
בשנת 2013, מספר חברות הכריזו על פיתוח מכשיר שיוכל להיות מוחדר אל הלב דרך עורק הרגל, ללא ניתוח פולשני. מתקנים אלה הם בערך בגודל ובצורה של קפליית מולטי-ויטמין, קטנים בהרבה מגודלו של קוצב הלב ה"מסורתי". לאחר ההשתלה, קוצב הלב מתחבר אל השריר באמצעות 'שיניים', ומייצב את קצב הלב. מהנדסים ומדענים עובדים כעת על סוג זה של אביזר. בנובמבר 2014 הושתל קוצב מסוג זה מתוצרת Medtronic Micra במטופל ביל פייק מאלסקה, בבית חולים בפורטלנד, אורגון, על ידי ד"ר ד. רנדולף ג'ונס. בשנת 2014 גם St. Jude Medical Inc. הכריזו על מחקר תצפיתי בהחדרת קוצב לב ללא מוליך, להערכת הטכנולוגיה של קוצב Nanostim ללא מוליך. קוצב ה-Nanostim קיבל אישור רשויות התקינה האירופאיות (CE) בשנת 2013. מחקר ההערכה שנערך אירופה הופסק לאחרונה לאחר שהתגלו 6 מקרים של התנקבות שהובילו למות המטופלים. לאחר חקירה ובדיקה שב המחקר להיערך, אך בארצות הברית עדיין לא אושרה טכנולוגיה זו לשימוש על ידי ה-FDA. הציפיה היא כי קוצבי לב דו-תאיים ללא מוליך יהפכו לטיפול זמין ומומלץ לחולים עם חסימה של חדרי/עליות הלב, לאחר פיתוח נוסף.
עקרון הפעולה
קוצב לב מלאכותי קבוע
קיצוב לב מלאכותי קבוע מתבצע על ידי הנחת מוליכים (leads) בין הלב לבין מכשיר אלקטרוני המושתל בגוף החולה. למוליכים אלו משימה כפולה: זיהוי קצב הלב הטבעי (אם קיים), וגירוי חשמלי מתאים כדי להגיע לקצב לב מספק.
חולים שבגופם מושתל קוצב לב מלאכותי נתונים תחת מעקב רופא. במסגרת מעקב זה מתבצעת בדיקה שבה יכול הרופא לתשאל את המכשיר ולברר פרטים על מצב החולה ומצב קוצב הלב. קוצבי לב מצוידים בסוללה בעלת אורך חיים סופי (של עד 10 שנים, למשל). במסגרת המעקב שמתבצע אחרי מצב החולה והקוצב קובעים את מועד החלפת הסוללה (למעשה מחליפים את הקוצב כולו).
קוצב לב טבעי ומלאכותי
כדי שהלב יוכל לפעום – להתכווץ ולהתרפות, צריכים תאי השריר הבונים את העליות להתכווץ ולהתרפות יחד, וכן תאי השריר של החדרים מתכווצים ומתרפים ביחד.
לפעולה מאומצת זו של הלב אחראי אזור קטן בלב, הנקרא קוצב לב. קוצב לב הוא קבוצה של תאים מיוחדים השולחים לשריר הלב אותות חשמליים. האותות החשמליים הללו גורמים לכך שכל התאים בעליות יתכווצו ויתרפו באותו הקצב. אחרי עיכוב זמן קצר הנגרם על ידי תאים מיוחדים, האות החשמלי מגיע לחדרים וגורם להם להתכווץ. הכיווץ הזה מתחיל מתחתית החדר ובכך סוחט את הדם החוצה לעורקים. קוצב הלב מאפשר ללב לעבוד באופן עצמאי, מבלי לקבל פקודות מהמוח, כמו מיכשור חשמלי הפועל על סוללות.
אצל אנשים מבוגרים מתעוררות לעיתים בעיות בפעולתו של קוצב הלב, ואז חלה הפרעה בקצב הלב ומשתבשת פעולתו. הפרעת קצב עלולה לשבש לחלוטין את פעולת הלב והיא מהווה סכנה לחיי האדם. הפרעות בקצב הלב מתרחשות ללא התרעה מוקדמת ובכל מקום שהאדם נמצא בו. פותחו מכשירים באמצעותם יכולים אנשים לשלוח הקלטה של הפעילות החשמלים של לבם דרך הטלפון כאשר בצידו השני של הקו יושב רופא, או מומחה אחר, והוא מפענח את ההקלטה ומקבל מידע על תפקוד הלב אצל הנבדק. כשקצב הלב איטי – ניתן להשתיל מכשיר אלקטרוני קטן – קוצב לב מלאכותי. מכשיר זה פועל על סוללות ומייצר אותות חשמליים בקצב קבוע בדומה לקוצב הלב הטבעי. הקוצב המלאכותי מאפשר לאנשים רבים הסובלים מקצב לב איטי לשפר את איכות חייהם.
עד היום חולים עם קוצב לב היו מנועים מלעבור בדיקת MRI, (בדיקה בתהודה מגנטית המשמשת להדמיית הגוף ללא שימוש בקרני רנטגן). במהלך הבדיקה נוצרים שדות מגנטיים חזקים העלולים לסכן את הקוצב ואת המוליכים (Leads) וכן את המטופל מושתל הקוצב. כיום מפותח דור חדש של קוצבים ומוליכים תואמי MRI בשם: SureScan שעברו התאמות המאפשרות ביצוע MRI למטופל נושא קוצב בבטחה.
קוצב לב מלאכותי ודפיברילטור קבוע
חולים אשר נמצאים בסכנה של פרפור פרוזדורים (עליות וחדרים) עשויים להזדקק לקוצב משולב עם דפיברילטור (ICD). זהו מכשיר שבנוסף ליכולתו לתפקד כקוצב לב רגיל, יכול לזהות מצבים בהם זקוק החולה לשוק חשמלי כדי לחזור לפעילות לבבית תקינה. במצב של פרפור (כאשר החדרים מתכווצים מעל קצב מסוים), המכשיר יכול לספק שוק חשמלי. יתרונם של מכשירים אלו לעומת דפיברילטורים חיצוניים הוא שהם מאפשרים לחולה חופש תנועה ואינם גורמים לכוויות בדרך כלל.
קוצב חיצוני
קוצבי לב חיצוניים משמשים לייצוב ראשוני של חולה. קיצוב חיצוני מתבצע על ידי הנחת שני מגעים על בית החזה. כאשר מעבירים זרם חשמלי בין שני מגעים אלו, יוצרים גירוי חשמלי בשרירי בית החזה, ובכלל זה שריר הלב. גירוי זה גורם להתכווצות שריר הלב ומאפשר פתרון זמני עד השתלת קוצב לב מלאכותי קבוע. קוצבי לב חיצוניים אינם יעילים כמו קוצב לב שמשתמש במוליכים כדי לקצוב את הלב ישירות. הם גם גורמים לתחושת אי-נוחות כיוון שהם גורמים להתכווצות כל שרירי בית החזה.
סינכרון מחדש של התכווצות החדרים
ישנם סוגים רבים של קוצבי לב מלאכותיים. אחת ההתפתחויות נוגעת לסינכרון מחדש של התכווצות שני החדרים (cardiac resynchronization therpapy - CRT). במקרים של פגיעה בקיצוב הטבעי של הלב משתנה אופי התכווצות הלב. שני החדרים מתכווצים בצורה מעט לא טבעית, כיוון שהאות החשמלי שגורם לגירוי אינו מתפשט באותו אופן כמו האות הטבעי. CRT משתמש בחוט מוליך נוסף כדי לגרום לאות אשר פועל באופן דומה לאות הקיצוב הטבעי. התוצאה היא התכווצות יעילה יותר של הלב. CRT נמצא כמועיל מאד לחולים מסוימים, במיוחד כאלו עם אי-ספיקת לב קשה.
קישורים חיצוניים
- ארז גרטי, השתלת קוצב לב, במדור "מאגר המדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 19 פברואר 2012
- עדנה אברמסון, נא להכיר: מכשירי הדור הבא שיצילו את הלב שלכם, באתר ynet, 3 באפריל 2014
