Rozrusznik serca. Awaria prądu, a potem błąd inżyniera rozpoczęły rewolucję w kardiologii

Rozrusznik serca to jeden z tych wynalazków, które wydają się nam oczywiste jak termometr czy okulary, ale jeszcze w połowie XX wieku był pomysłem na granicy fantazji. Jego historia nie zaczęła się od nowatorskiej technologii, ale od kilku przypadków i co najmniej jednej pomyłki, która nie powinna się wydarzyć.

Przez wieki serce było czymś więcej niż tylko narządem. Uważano, że jest siedzibą duszy, centrum emocji, źródłem życia i tożsamości człowieka. Lekarze przez wieki omijali je z ostrożnością, a próby ingerencji w jego pracę traktowano jak przekroczenie granicy, której nie wolno było przekraczać.

Jeszcze w XIX wieku operowanie serca uważano za medyczną fanaberię, a niektórzy otwarcie twierdzili, że chirurga, który się na to odważy, czeka piekło. Strach dotyczył nie tylko ryzyka śmierci pacjenta, ale też naruszenia świętości. Serce miało bić samo, a jeżeli przestawało, uznawano, że taka była kolej losu.

Dopiero rozwój kardiochirurgii i intensywnej terapii w pierwszej połowie XX wieku powoli oswajał lekarzy z myślą, że serce można nie tylko obserwować, ale też ratować. Po II Wojnie Światowej medycyna przyspieszyła, pojawiły się nowe materiały, baterie, tranzystory, a w szpitalach coraz częściej ratowało się pacjentów, którzy wcześniej by nie przeżyli.

Gdy rytm zawodzi

Zaburzenia rytmu serca były przez dekady jednym z największych wyzwań klinicznych i często kończyły się śmiercią w ciągu kilku lat od rozpoznania. Leki działały słabo, a zalecenia ograniczały się do unikania wysiłku i stałej obserwacji.

Zanim pojawiły się pierwsze wszczepiane urządzenia, próbowano regulować serce z zewnątrz. W 1952 roku amerykański kardiolog Paul Zoll pokazał, że można stymulować serce impulsami dostarczanymi przez skórę. Taka ingerencja miała jednak swoją cenę, bo stymulacja przezskórna była bolesna, obciążająca i  wymagała sprzętu o dużych rozmiarach. Pacjent był dosłownie „podłączony do życia”, a jego stan zależał od dostaw prądu.

W 1957 roku inżynier Earl Bakken zbudował przy współpracy z kardiochirurgiem Clarensem Waltonem Lilleheiem przenośny, zasilany bateriami stymulator serca, opierając swój pomysł na elektronicznej wersji metronomu.

Earl Bakken, zdjęcie zrobione w 2010 roku /fot. Star Tribune via Getty Images via Getty Images

Pracujący w tym samym czasie naukowcy szwedzcy poszli dalej, testowali zaawansowaną wersję stymulatora zasilanego przez baterię. Pionierski zabieg przeprowadzono 8 października 1958 roku w sztokholmskim szpitalu Karolinska, a pierwszym pacjentem był Arne Larsson. Wykorzystanego podczas zabiegu rozrusznika nie można było jeszcze wszczepić pod skórę pacjenta, bo miał średnicę ok. 8 cm i grubość 2,5 cm. Umocowano go na zewnątrz, wprowadzając do ciała jedynie kable łączące urządzenie z elektrodami umieszczonymi na nasierdziu. Choć pierwszy egzemplarz nie działał zbyt długo, pacjent przeżył z kolejnymi, coraz nowocześniejszymi rozrusznikami 42 lata.

Przypadek, który wszystko zmienił

Prawdziwy przełom nastąpił jednak nie w klinice, ale w warsztacie inżyniera. Wilson Greatbatch, elektryk z Buffalo, pracował w latach 50. XX wieku nad urządzeniem do rejestrowania pracy serca. Doświadczenia prowadził w stodole na swojej posesji w Clarence.

Podczas montażu popełnił błąd i przylutował niewłaściwy element. Zamiast planowanego sygnału uzyskał rytmiczne impulsy, powtarzające się w tempie zbliżonym do ludzkiego tętna. Co więcej, układ zużywał bardzo mało energii. Greatbatch szybko zrozumiał, że przypadkiem stworzył generator idealny do stymulowania serca.

Wszczepione pacjentowi w 1960 roku urządzenie jego pomysłu było jeszcze dalekie od ideału, bo duże i o krótkiej żywotności baterii, ale działało. Pacjent, który wcześniej nie miał szans na przeżycie, zyskał czas i nadzieję. Szybko pojawiały się kolejne generacje urządzeń, mające coraz lepsze elektrody i bezpieczniejsze obudowy. Przełomem były nowe typy baterii, które wydłużyły czas pracy urządzeń z dwóch miesięcy do 10 lat.

Polska historia elektrostymulacji

Polska historia elektrostymulacji serca zaczęła się stosunkowo wcześnie, choć w realiach dalekich od komfortu, jaki mieli lekarze na Zachodzie. Pierwszy zabieg wszczepienia rozrusznika serca wykonano 12 września 1963 roku w Gdańsku, w ówczesnym Szpitalu Klinicznym Akademii Medycznej. Pacjentem był 64-letni mężczyzna z całkowitym blokiem przedsionkowo-komorowym i napadami nagłej utraty przytomności. Wskazanie do zabiegu ustalił prof. Jakub Penson, a operację przeprowadził prof. Zdzisław Kieturakis, kierownik III Kliniki Chirurgii, przy współudziale zespołu chirurgów i kardiologów, w tym dr. Wojciecha Kozłowskiego, jednego z pionierów elektrostymulacji w Polsce.

Sam rozrusznik nie był wówczas urządzeniem łatwo dostępnym. W realiach PRL sprzęt medyczny zdobywano często dzięki prywatnym kontaktom i determinacji rodzin pacjentów. W tym pierwszym przypadku córka chorego, pracownica Polskich Linii Oceanicznych, zdołała sprowadzić szwedzki stymulator firmy Elema. Zabieg zakończył się sukcesem, choć los nie sprzyjał pierwszemu pacjentowi, który niespełna rok później zmarł z powodu uszkodzenia obudowy rozrusznika i zalania jego wnętrza płynami ustrojowymi. Mimo to wydarzenie to zapisało się w historii jako początek polskiej elektroterapii serca.

W kolejnych latach implantacje zaczęto wykonywać w innych ośrodkach akademickich. W 1965 roku pierwszy rozrusznik wszczepiono w Warszawie, w Instytucie Gruźlicy i Chorób Płuc, gdzie zabieg przeprowadził prof. Wacław Sitkowski. W drugiej połowie lat 60. do grona pionierskich ośrodków dołączyły Wrocław, Kraków, Poznań, Łódź, Katowice i Lublin. W wielu z nich elektrostymulację rozwijali lekarze, którzy później stali się filarami polskiej kardiologii, m.in. prof. Wiktor Bross we Wrocławiu, prof. Kornel Gibiński w Katowicach czy prof. Antoni Dziatkowiak w Łodzi.

5 rozruszników serca Arne Larssona. Mężczyzna był pierwszym pacjentem, któremu wszczepiono rozrusznik. Niebawem trzeba było go wymienić. Arne przeżył z kolejnymi, coraz nowocześniejszymi urządzeniami, 42 lata /fot. Sjöberg Bildbyrå/ullstein bild via Getty Images

Początkowo zabiegi wykonywali głównie chirurdzy, a same urządzenia miały krótki czas działania i wymagały częstych wymian. Z biegiem lat, wraz z rozwojem technologii i pojawieniem się elektrod przezżylnych, implantacje stopniowo przejmowali kardiolodzy. W latach 70. i 80. rozruszniki stawały się coraz trwalsze, a czas ich pracy wydłużył się do kilku, a później kilkunastu lat. Równolegle rosło doświadczenie kliniczne i przybywało ośrodków wykonujących zabiegi. Z czasem ujednolicono standardy leczenia i przyspieszono rozwój tej dziedziny w całym kraju. Dzięki temu już w latach 90. Polska zaczęła zbliżać się do europejskich standardów elektroterapii serca.

Dziś rozrusznik serca jest jednym z najczęściej wszczepianych urządzeń medycznych. Szacuje się, że żyje z nim ponad 5 milionów osób na świecie, a każdego roku implantuje się około miliona nowych urządzeń. W Polsce liczba pacjentów z rozrusznikiem przekracza 100 tysięcy, a zabiegi te wykonuje się rutynowo w niemal wszystkich większych ośrodkach kardiologicznych.

Obecnie rozrusznik ma wielkość zegarka o wadze nie przekraczającej 30 g i grubości mniejszej niż 1 cm, ale trwają zaawansowane prace, by go zminiaturyzować. W 2022 roku donoszono o testowaniu urządzenia, które będzie cieńsze od ludzkiego włosa.