tomado de http://static.batanga.com/sites/default/files/curiosidades.batanga.com/files/Como-sera-el-marcapasos-del-futuro.jpg
Estimulación Cardíaca Artificial: El Marcapasos
El funcionamiento:
Todo empieza desde los latidos de corazón……
Según DMedicina (2001), el corazón tiene una serie de células denominadas “células marcapasos” cuya función es provocar estímulos eléctricos de forma regular normalizando la frecuencia cardiaca de los seres humanos. Por otro lado, si se llega a presentar anomalías en este órgano, éste no llega a detenerse, ya que se activa un “marcapasos sustitutivo” haciendo que el corazón siga latiendo pero con un ritmo reducido.
Es importante señalar, que esta frecuencia reducida no es suficiente para abastecer de oxígeno a todo el organismo y el cerebro por ejemplo ante la falta de oxigenación produce disnea, debilidad física e incluso desmayos.
La situación de los pacientes con este trastorno cardíaco mejoró ostensiblemente con la aparición de los primeros marcapasos artificiales. Estos marcapasos son pequeños dispositivos que estimulan eléctricamente al corazón imprimiéndole un ritmo regular y adecuado.
Funcionamiento del dispositivo llamado marcapasos artificial…
El marcapasos artificial se compone de dos partes: un generador de impulsos eléctricos y un electrodo que transmite estos impulsos al corazón provocando las contracciones.
Al respecto Ortiz (s.f) señala que:
El sistema de marcapasos está compuesto por el generador de pulsos, el o los caracteres – electrodos y la interfase, su función esencial de forma muy simplificada es emitir impulsos eléctricos a una frecuencia regular, para imponer un ritmo o una secuencia de activación determinada al Corazón y la de detectar las señales eléctricas espontáneas generadas en la distintas estructuras cardiacas, para trasladarlas al generador donde son procesadas. (p.1)
en este sentido el marcapaso expresa la misma autora, tiene como circuito básico un circuito RC encargado de producir regularmente impulsos eléctricos al músculo cardíaco, generando una contracción y regulación frecuencia cardíaca. Los impulsos eléctricos son producidos en dos fases: el primero llamado ciclo de descarga del condensador y el segundo ciclo de carga.
Las funciones del marcapasos.
El marcapasos tiene como función devolver al corazón su ritmo correcto después de una descarga. este dispositivo consta de un generador de impulsos a un catéter con un electrodo en su extremo; además de esta función los nuevos marcapasos tienen otras funciones como: Sincronización, Modificación de la frecuencia de los latidos para adecuarse a la actividad corporal del portador (marcapasos de frecuencia adaptativa), grabación o seguimiento de las perturbaciones del ritmo cardíaco y mejora de la función de bombeo del corazón mediante una estimulación del ventrículo izquierdo o de ambos en caso de un mal funcionamiento del ventrículo izquierdo y falta de riego (terapia de resincronización cardíaca) (Wiki, 2016).
Como se ha señalado el marcapasos tiene la función de generar impulsos eléctricos al órgano cardiaco, en este sentido se hace necesario definir ¿qué es un impulso eléctrico?. Impulso eléctrico es una cantidad de corriente que al aplicarla sobre células cardiacas produce su despolarización y al ser transmitida a las demás células origina la contracción del músculo cardíaco este impulso señala la misma autora tiene que superar una serie de fuerzas que se oponen a su paso, cuya suma es llamada impedancia (término utilizado para referirse a las resistencias de todo tipo). La resistencia del cable conductor (Rc) es el factor de menor importancia, ya que los metales son buenos conductores de la electricidad y la resistencia que presentan los cables (entre 10 y 100 Ω) está relacionada con sus características físicas (sección, longitud, número de filamentos, etc.). El transporte de la carga o corriente a través de ellos se realiza por medio del movimiento de electrones libres.[1]
[1] Fragmento tomado de marcapasos cardíaco como aplicación de circuitos Rc de Laura Maria Ortiz Hernandez https://electromagnetismo2010a.wikispaces.com/file/view/EL+MARCAPASOS+CARDIACO+COMO.docx.
¿Qué principios de la ciencia hacen que funcione?
El marcapasos artificial implica conocimientos desde la electrónica para la comprensión del generador eléctrico, conocimiento por ejemplo de cómo funciona un circuito y con este hay otros conceptos como batería, resistencia, voltaje y materiales conductores.
imagen tomada de http://bioinstrumentacion.eia.edu.co/WebEstudiantes/2005II/marcapasos/imagenes/marcapasos.gif
El origen del marcapasos artificial
La existencia del marcapasos y el porqué de su invención.
Frente a las enfermedades cardiacas se comenzó a estudiar el funcionamiento del músculo cardíaco y se descubrió el delicado sistema eléctrico en que se soporta. Se estableció la existencia del marcapasos natural del cuerpo y de las posibilidades de estimulación eléctrica cardíaca, que serían la base del desarrollo del marcapasos artificial.
Según expertos, ya en la década de los veinte los fisiólogos tenían comprensión sobre varios fenómenos del comportamiento eléctrico del corazón, comprensión sin la que no hubiera sido posible la invención del marcapasos. Entendían que el corazón que ha cesado de latir no necesariamente está muerto y puede ser reanimado, también que es posible tocar o estimular eléctricamente el corazón vivo. También que los estímulos en la forma de “pulsos” eléctricos pueden reiniciar la frecuencia ventricular y que no es necesario que los ventrículos reciban la estimulación de su marcapaso natural (el nodo sinusal), sino que pueden reaccionar a la estimulación directa. Además que no se necesita la contracción auricular para la función cardiaca y la vida activa. Este trastorno en el sistema de conducción está presente en casi todos los casos en los que no funciona el marcapasos natural (Gutiérrez, 2005).
Estas perturbaciones, que se reflejan en un bombeo de sangre insuficiente por parte del corazón, implican una reducción de la función cardíaca que afecta toda la circulación corporal, en especial una reducción del flujo de sangre en los otros órganos del cuerpo (comenzando por el cerebro) que disminuye la calidad de vida y pone en riesgo la vida de las personas.
Estos elementos y sobre todo la gran mortalidad derivada del funcionamiento reducido del corazón llevaron a la investigación y la búsqueda de soluciones, que inicialmente fueron medicamentos, para buscar regularizar el funcionamiento cardíaco. Pero los medicamentos implican un consumo ininterrumpido, con problemas como efectos secundarios, dependencia y angustia ante desabastecimiento – por ser de urgencia vital- lo que planteó la búsqueda de otras soluciones.
Cuando el sistema de conducción natural del corazón está dañado en algún punto las corrientes eléctricas producidas normalmente por el marcapasos del propio corazón (nodo sinusal) no pueden ser conducidas a su destino, los ventrículos, por estar bloqueada la conexión entre aurícula y ventrículo.
Precisamente desde estudio de la estimulación externa cardiaca se empezó a idear el marcapasos artificial, como una posibilidad de regularizar el funcionamiento cardíaco alterado. El marcapasos artificial como una solución para generar un ritmo cardíaco regular y adecuado.
¿Quién inventó el marcapasos?
Existe una gran polémica de quién inventó el marcapasos, en este sentido varias comunidades científicas quienes piden la paternidad del invento. No obstante lo que se ve es que en cada época ha habido una innovación en el invento generando que este sea novedoso.
Generador eléctrico, marcapasos o reanimador cardíaco una discusión pendiente.
● Dr. Mark Lidwell
En 1926, el Doctor Mark C. Lidwell en el hospital Royal Prince Alfred de Sídney, apoyado por el físico Edgar H Booth de la Universidad de Sídney, inventaron un dispositivo portátil que se conectaba a un «punto de disparo» en el corazón, y que consistía en dos electrodos; uno era una almohadilla empapada en solución salina aplicada sobre la piel y otro era una aguja aislada excepto la punta que se clavaba en la cámara cardíaca apropiada. El ritmo del marcapasos era variable desde 80 hasta 120 pulsos por minuto y de la misma manera, el voltaje variaba desde 1.5 hasta 120 voltios. En 1928, este dispositivo fue usado para revivir un niño que había nacido muerto en el hospital materno Crown Street en Sídney, cuyo corazón continúo latiendo «por voluntad propia» después de 10 minutos de estimulación.
Dr. Mark Cowley Lidwill (1878-1969) fue un pionero de la ciencia médica en anestesiología, cardiología, apoyado por el físico Edgar H stand inventó el marcapasos. Nació en Cheltenham, Inglaterra el 7 de abril. Dr. Lidwill emigró con sus padres a Melbourne, Australia, en 1894 y más tarde se graduó con honores en la medicina de la Universidad de Melbourne (MB 1902, BCH 1903), y como MD en 1905. Él descubrió que el uso de la electricidad que podría estimular los músculos y este se podía utilizar para establecer el ritmo de un corazón enfermo.
El conocimiento y experiencia del Dr. Lidwill extendió no sólo a su invención del marcapasos cardíaco, sino para el diseño y la producción en 1910 de su aparato de anestesia mecánica, la «máquina de anestesia Lidwill Inter-traqueal», que se mantuvo en uso en los quirófanos en los hospitales de todo Australia durante más de 30 años. El invento de Lidwill, el marcapasos cardíaco, ha salvado innumerables vidas humanas y ha sido declarado por el australiano geográfica entre los diez mejores invenciones australianas que cambiaron el mundo. (wiki, 2015)
imagen tomada http://i742.photobucket.com/albums/xx70/bazza4338/Stampboards/Inventions/DrMarkCLidwillMD.gif
Albert S. Hyman
Albert S. Hyman (1893 – 1972), un cardiólogo de Nueva York, junto con su hermano Carlos, construido en 1930-1932 un dispositivo electromecánico que fue uno de los primeros marcapasos artificiales. El dispositivo fue, según se informa, ha probado en animales de experimentación y al menos un paciente humano. El primer marcapasos artificial fue inventado por el anestesiólogo australiano Dr. Mark C Lidwell, y fue utilizado por él para reanimar a un bebé recién nacido en el Hospital de la calle Mujeres Corona, Sydney, en 1926. Sin embargo, fue Hyman que utiliza y popularizó el término «marcapasos artificial”, que sigue en uso hoy en día. Lidwell no patentó su invención y prefirió permanecer en el anonimato durante muchos años para evitar la controversia pública, y la máquina de Hyman no ganó la aceptación general de la comunidad médica, que se oponían a él en sus intentos de popularizar el uso de su versión de la invención. (Wiki, 2016)
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- Jorge Reynolds Pombo
En la historia de la electro estimulación cardíaca, uno de los personajes que ha tenido trascendencia en la historia por sus aportes innovadores y que se considera uno de los personajes que ha aportado a los desarrollos de la electro estimulación cardíaca y ahora con la invención del nanomarcapasos artificial externo con electrodos internos es Jorge Reynolds Pombo; ingeniero colombiano nacido en Bogotá, el 22 de junio de 1936.
Reynolds Pombo, es conocido mundialmente por ser el inventor del primer marcapasos artificial externo con electrodos internos en 1958. Sus estudios universitarios los realizó en Trinity College, Cambridge, Inglaterra, donde se graduó como ingeniero electrónico.
En el invento del marcapasos artificial con electrodos internos y unidad electrónica externa Reynolds se apoyó en las investigaciones sobre marcapasos del doctor Albert Hyman entre otros.
Este dispositivo le fue implantado por primera vez a un sacerdote llamado Gerardo Flórez de 89 años de edad a fin de devolver la vitalidad a su corazón afectado. Este sacerdote vivió 18 años más y falleció a la edad de 107 años.
Por otra parte desde las innovaciones que se han tenido en este invento Reynolds ha seguido aportando. En agosto de 2011 anunció el lanzamiento de un marcapasos tan pequeño como un tercio de un grano de arroz y que no necesita de batería (Nano Marcapasos). El Nano marcapasos o también llamado el Biomarcapasos más pequeño del mundo, utilizando una combinación piezoeléctrica (Compresión de Algunos cristales) y la energía producida por el corazón mismo, elimina por completo la batería y además no necesita cables; a lo anterior se le añade que la idea de este bio marcapasos es que cuente con un dispositivo que ofrecerá la posibilidad de que el médico, a través de su celular o de Internet, observe el funcionamiento del corazón del paciente (Valenzuela, 2012).
Cabe señalar que Reynolds en su invento e innovaciones del mismo reconoce el equipo de trabajo con el que ha venido desarrollando sus investigaciones.
http://latam.aetn.com/THC/una-idea/drupal/img/jueces-embajadores/jorge-reynolds.jpg
¿Qué razones, necesidades o circunstancias de la época hicieron que este artefacto o sistema existiera?
Tener una afectación cardiaca irreversible implicaba una muerte segura; situación que se ha venido cambiando cuando se identificó que la aplicación de un impulso eléctrico al corazón humano en estado asistólico causaba una contracción ventricular.
¿En qué época se construyó o produjo por primera vez?
De acuerdo con el origen proponemos una línea de tiempo, teniendo en cuenta el momento en que se comenzó a hablar del generador de impulsos eléctricos más tarde denominado
marcapasos; invento que ha tenido algunas variaciones de innovación debido a la evolución de este gran invento tecnológico y en él cual reconocemos los aportes que se han planteado desde los diferentes científicos que han incidido y que desde la entrevista realizada al doctor Jorge Reynols por el columnista Arturo Wallace de la BBC, se plantea un debate frente a sus orígenes, Por lo tanto, desde los australianos se reclaman la paternidad del marcapasos para Mark Lidwell, quien en 1928 desarrolló un aparato que permitía la transmisión de impulsos eléctricos al corazón con el propósito de re-activarlo. Este podría decirse que fue el primer prototipo de marcapaso aunque en su época se denominó generador eléctrico. Para muchos estadounidenses, sin embargo, el honor le corresponde a Albert Hyman, quien en 1938 fue el primero en utilizar el nombre de marcapasos (en inglés, pacemaker) para un invento similar. Mientras, los canadienses insisten en que el verdadero inventor del marcapasos fue John Hopps, quien en 1950 desarrolló en Toronto un marcapasos externo que utiliza electrodos externos. Pero como bien se señala el tipo de dispositivo que se construyó tiene una variación y es marcapasos externo con electrodos externos. Estos modelos, sin embargo, no eran portátiles y a menudo el dolor que causaban no permitía su uso por mucho tiempo. (Wallace, 2011) Sin embargo, para la década de 1950 se destaca el trabajo del Ingeniero Jorge Reynolds quien en 1958 fue el inventor del primer marcapasos artificial externo con electrodos internos; y para el mismo año encontramos al mecánico sueco Rune Elmqvist quien junto con Ake Senning, diseñaron e implantaron el primer marcapasos, el cual falló a las tres horas después de haber sido implantado, perfeccionandolo más adelante el ingeniero norteamericano Wilson Greatbatch. Por último, se destaca el trabajo del estadounidense Earl Bakken, reconocido en EE.UU. como creador del primer marcapasos externo que podía llevarse puesto. (Wiki 2008)
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