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Sábado 02/07/2022  

Libro del corazón

Enchufes para el corazón

Mientras la vida de las personas dependa de un aparato electrónico, la inteligencia humana será capaz de producir la tecnología para responder a esta demanda.

Publicado: 02/05/2020 ·
19:22
· Actualizado: 26/11/2020 · 18:07
  • Circuito interno de antiguos marcapasos con baterías de litio.
Autor

José Manuel Revuelta Soba

Catedrático de Cirugía y Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria. Ex-Jefe de Cirugía Cardiovacular del Hospital Valdecilla de Santander

Libro del corazón

Descubriendo el interior del corazón humano, órgano maravilloso, fuente de vida e investigación de calidad

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Artículos de primera necesidad, como el agua, el pan, los alimentos básicos, los productos de limpieza y aseo, la ropa, el calzado, la vivienda o la electricidad son elementos imprescindibles para nuestra salud, no para el confort.

La electricidad ilumina nuestro entorno, proporciona energía para defendernos del frío y el calor, cocinar o conservar alimentos, hacer funcionar los electrodomésticos, movilizar hospitales y empresas, comunicarnos con el exterior y, en no pocas ocasiones, mantenernos con vida. Cuando la electricidad autónoma del corazón sufre interrupciones, es preciso sustituirla por otra artificial.

Enchufar el corazón a un generador eléctrico, representa uno de los más importantes logros de la Ciencia, que salva millones de vidas cada año en el mundo.

De Londres a Abisinia

En 1788, el inglés Charles E. Kite recomendó la aplicación de descargas eléctricas en el tórax para la resucitación del corazón. El investigador De Sanctis (Londres, 1820) diseñó una silla de reanimación, en la que sentaba al paciente que recibía una o varias descargas eléctricas para reanimarle, con resultados muy insatisfactorios.

Años más tarde, inspirado en esta idea, el norteamericano Harold P. Brown, empleado de la empresa Edison Electric -actual General Electric Co.-, propiedad de Thomas A. Edison (1847-1931), construyó una silla eléctrica con objetivo bien distinto, electrocutar a personas condenadas a muerte; se trataba de no escatimar voltaje de corriente alterna.

Esta nueva silla eléctrica tuvo bastante éxito, aunque la primera vez que se empleó (Nueva York, 1890), para la ejecución del reo William Kemmler, la descarga inicial de 700 voltios resultó inefectiva, siendo preciso aplicar otra de 2.000 voltios, más que suficiente para causar su muerte fulminante.

Lamentablemente, 130 años después, la silla eléctrica se sigue utilizando en 8 Estados -Alabama, Arkansas, Florida, Kentucky, Oklahoma, South Carolina, Tennessee y Virginia- para la ejecución de reos, aunque el condenado tiene la opción de elegir la inyección letal.

Silla eléctrica norteamericana para ejecución de reos.

Se cuenta que la empresa Edison Electric pronto comenzó a recibir pedidos desde diferentes ciudades de EEUU. Les sorprendió un encargo de tres sillas eléctricas procedente del Emperador de Abisinia –actual Etiopía-, el Negus Menelik II (1844-1913), comprometido en la modernización de su país; no pudo llegar a estrenarlas al comprobar que funcionaban con electricidad, no disponible entonces en Abisinia. Tras su enfado con los miembros de su gobierno, el emperador decidió utilizarlas como tronos imperiales.

Electricidad con buenas intenciones

 En 1930, Albert S. Hyman, cardiólogo de Nueva York, junto con su hermano Charles, construyeron un dispositivo electromecánico, considerado el primer generador eléctrico cardiaco del mundo, que probaron en algunos animales de experimentación y, al menos, en un paciente. Este aparato generaba impulsos eléctricos rítmicos para hacer contraer el corazón, “marcando sus pasos” de forma artificial, por ello fue denominado “marcapasos”.

La época moderna de los marcapasos comenzó en 1955, cuando el cardiólogo Paul Zoll (1911-1999) de la Universidad de Harvard en Boston, considerado el padre de la Electrofisiología, desarrolló un aparato que combinaba el control del ECG del enfermo con un generador de pulsos. Este dispositivo –modelo PM-65- fue fabricado en EEUU por la empresa Electrodyne.

En 1957, el ingeniero Earl Bakken, de la empresa Medtronic Inc., Minneapolis, EEUU, fabricó un marcapasos externo con batería de mercurio -modelo Medtronic 5800-, que se popularizó a nivel internacional.

Marcapasos externo Medtronic 5800.

El primer implante de un marcapasos interno a un ser humano se llevó a cabo en Suecia, en el Hospital Karolinska - Solna en 1958, por el cirujano Åke Senning (1915-2000). Aunque el marcapasos falló a las 3 horas de su implantación, fue sustituido por otro generador que solo duró 2 días. El paciente Arne Larsson sobrevivió a su cirujano, falleciendo en 2001, a edad avanzada, tras haber necesitado 22 marcapasos a lo largo de su vida.

Hombres G

Cuando en 1986, nos enteramos de que “Marta tiene un marcapasos”, este aparato automático de avanzada tecnología fue popularizado y bien definido en la letra de esta canción, que tanto éxito tuvo.

                        “Marta tiene un marcapasos/

                        que le anima el corazón/

                        no tiene que darle cuerda/

                        es automático/

                        puedes oír sus pataditas/

                        está vivo creo yo”…

 

Como trataban de decirnos los populares Hombres G, el marcapasos cardiaco está formado por un generador de pulsos “automático”, conteniendo un ordenador en miniatura y unas baterías, con unos cables que obtienen información constante de la actividad cardiaca y envían los impulsos eléctricos desde el generador hasta el miocardio; “anima el corazón” a un ritmo programado, según se trate de bradicardia, bloqueos u otras arritmias más complejas.

La moderna tecnología de los marcapasos

Estos dispositivos eléctricos pueden utilizarse manteniendo parte o todos sus componentes en el exterior, o bien ser implantados en el cuerpo humano.

Los marcapasos externos o transcutáneos suministran la energía eléctrica a través de la pared torácica, mediante unos electrodos de superficie; se utilizan en emergencias o cuando se precisa estimular el corazón durante un periodo de tiempo limitado. Hace varias décadas, solo se disponía de unos marcapasos externos de tamaño considerable, sujeto al cinturón del paciente, con baterías de mercurio que duraban unas 48 horas, requiriendo recambios constantes.

En la actualidad, se siguen utilizando los marcapasos externos tras las operaciones de cirugía cardiaca, fijando un cable conductor en la superficie del corazón –epicardio-, que se exterioriza a través de la pared torácica, manteniéndose de manera preventiva, por si surgen arritmias durante los primeros días del periodo postoperatorio.

Los marcapasos internos a demanda detectan el ritmo cardíaco, permaneciendo inactivos mientras la frecuencia cardiaca es superior a la programada, activándose solo cuando los latidos se vuelven más lentos. Los primeros marcapasos implantables contenían una batería de mercurio con carga útil para un año de duración. Años más tarde, la sustitución de las baterías de mercurio-zinc por otras de litio, permitió que el marcapasos pudiera funcionar entre 8 a 10 años.

El progreso tecnológico ha hecho posible la fabricación de marcapasos implantables de tamaño muy reducido, conteniendo unos circuitos electrónicos complejos y baterías de litio larga duración. Se implantan debajo de la piel del tórax, introduciendo el cable conductor a través de una vena central -vena yugular o innominada-, hasta la punta del corazón. Desde hace años, los marcapasos pudieron programarse mediante señales de radiofrecuencia, evitando la manipulación quirúrgica para ajustar la frecuencia y/o intensidad de los impulsos eléctricos.

En 1970, se utilizó el marcapasos atómico MFG, fabricado por la empresa francesa Alcatel y la americana Medtronic Inc., que fue implantado, por vez primera, a un paciente en París. Contenía una batería nuclear de plutonio 238, como fuente de calor que el generador convertía en energía eléctrica. Este material radiactivo -Pu238- tiene una vida media de 85 años, por lo que podría funcionar toda la vida del paciente, con batería prácticamente inagotable. Sin embargo, los riesgos que entrañaban el uso de material radiactivo y su obligado almacenamiento como basura radioactiva, llevó a la comunidad médica a desaconsejar el uso de este peligroso marcapasos.

Marcapasos atómico MFG con batería de Plutonio 230 radiactivo.

En los últimos 20 años, se han producido avances técnicos muy importantes en la fabricación de estos dispositivos, con miniaturización de sus componentes, biomateriales más duraderos, incorporando datos clínicos del paciente, programación a distancia, sin necesidad acudir al hospital para su control o modificación de sus parámetros.

El marcapasos más pequeño del mundo (0,8 cm.), modelo Medtronic Micra™, no precisa cables, se introduce a través de una vena de la pierna, hasta llegar al interior del ventrículo derecho, donde se ancla en el endocardio, mediante unos pequeños ganchos con forma de anzuelos. Su tamaño es 93% menor que los marcapasos convencionales y su batería tiene una duración media de 12 años.

Marcapasos más pequeño del mundo, modelo Medtronic Micra™.

La Asociación Americana de Corazón –AHA- advierte que las personas con marcapasos deben ser conscientes de la posible existencia de dispositivos electromagnéticos potentes en lugares públicos, y que algunos podrían afectar el funcionamiento del marcapasos, como los grupos electrógenos, equipos para soldar, sistemas de resonancia magnética o de radioterapia para el tratamiento del cáncer, equipos pesados o motores con grandes imanes, así como algunas instalaciones de seguridad de los aeropuertos. No suelen afectar su funcionamiento los aparatos de radio y televisión, telemandos, taladradoras eléctricas, mantas y almohadillas eléctricas, afeitadoras eléctricas, detectores de metales, aparatos electrodomésticos y los aparatos de rayos X.

En general, los marcapasos son dispositivos escasamente conocidos, a pesar de su amplia utilización clínica. Tras el fallecimiento del portador, antes de la incineración del cadáver, es necesario extraer el marcapasos; su batería química, preparada con aire a presión y cerrado hermético, explotaría en la cámara de cremación, al alcanzarse la temperatura 750° – 850°C  que se mantiene durante 2 horas. Esta deflagración es comparable a la energía producida por varios gramos de TNT, capaz de lanzar una bola metálica de 8 kilogramos a 100 km por hora, hecho que ocurrió en un crematorio francés. Por otro lado, en caso de inhumación, los componentes metálicos del generador podrían contaminar la tierra.

En la actualidad, estos marcapasos están salvando y mejorando la calidad de vida de millones de personas. El último informe oficial de la Sección de Estimulación Cardiaca de la Sociedad Española de Cardiología -SEC- indica que se han implantado en España, el año pasado, 825 generadores de marcapasos por millón de población, alrededor de 38.692 marcapasos; con un incremento de 1,2% con respecto al año anterior, en pacientes con edad media de 78,3 años, siendo el 54% mayores de 80 años.

Esquema de un resincronizador cardiaco Unify - St. Jude Medical™.

Corazones sin armonía

Algunas personas diagnosticadas de insuficiencia cardiaca con debilidad de la contracción del corazón, lo que realmente les ocurre es que carecen de la imprescindible coordinación y/o conducción eléctrica que hace ineficiente el esfuerzo no sincronizado de ambos ventrículos.

Disponemos de un ingenioso procedimiento que conecta la estimulación de la aurícula derecha con ambos ventrículos para armonizar su función. El resincronizador o marcapasos biventricular permite maximizar la cantidad de sangre que bombea el corazón por minuto –gasto cardiaco-. Contiene un ordenador para analizar los diferentes parámetros de la actividad eléctrica y “resincronizar la contracción del corazón, incrementando su fuerza contráctil. Se ha comprobado que también favorece ciertos cambios de las fibras miocárdicas que van progresivamente normalizando su estructura anatómica. Algunos resincronizadores contienen un desfibrilador que permite enviar choques eléctricos ante la presencia repentina de una fibrilación ventricular mantenida.

Modernos resincronizadores incorporan un monitor hemodinámico, mini-ordenador capaz de analizar y responder automáticamente, según la presión intracardiaca y/o la capacidad contráctil del corazón. Esta función autónoma se lleva a cabo mediante un catéter sensor colocado en el interior del corazón que detecta el efecto hemodinámico producido por determinados medicamentos, el ejercicio físico o ciertas situaciones de estrés.

El año pasado, según la SEC, se han implantado en España, 77 dispositivos de resincronización por millón de población, 3.611 de estos complejos generadores electrónicos.

La investigación científica y técnica está centrada en el desarrollo de un nuevo marcapasos sin baterías, capaz de almacenar parte de la energía mecánica, procedente de las contracciones del propio corazón, que convierte en energía eléctrica y, a su vez, la utiliza para estimular la contracción miocárdica. Este sistema feedback electromecánico representará un importante avance en el diseño de un marcapasos perpetuo, que funcionará, sin precisar recambios, durante toda la vida del paciente.

La Medicina progresa de la mano de la Ingeniería biomédica. Mientras la vida de las personas dependa de un aparato electrónico, la inteligencia humana será capaz de producir la tecnología necesaria para responder a esta demanda, con soluciones tan ingeniosas y sorprendentes como estos marcapasos.

Enchufar el corazón a una fuente de corriente eléctrica se ha convertido, para millones de personas, en artículo de primera necesidad.

            “No hay mejor maestra que la necesidad” – Refrán español

            “La electricidad es el alma del universo” – John Wesley (escritor inglés, siglo XVIII)

 

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