Herzschrittmacher werden verwendet, um einen regelmäßigen Herzschlag zu stimulieren, wenn das natürliche elektrische Stimulationssystem des Körpers nicht mehr funktioniert oder nicht richtig funktioniert. Seit vielen Jahren werden die besten "Batterien" für Herzschrittmacher gesucht.
In den 1970er Jahren, vor der Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien zur Stromversorgung von Herzschrittmachern in den USA, wurden Batterien verwendet, die Energie aus dem Alpha-Zerfall von Plutonium-238 beziehen. Der Alpha-Zerfall geht mit der Emission eines schweren Heliumkerns einher, der schnell Energie verliert und gehemmt wird. Daher kann der dünne Körper der Batterie den menschlichen Körper vollständig vor Alpha-Partikeln schützen. Der Alpha-Zerfall wird normalerweise von starker Gammastrahlung begleitet, was genau gefährlich ist, aber Plutonium-238 ist eine erstaunliche Ausnahme, für die die Emission von Gamma-Quanten selten ist. Die zusätzliche Strahlungsdosis einer solchen Batterie in einem Herzschrittmacher beträgt nur 0,1 mSv pro Jahr, während ein gewöhnlicher Mensch etwa 2,4 mSv Hintergrundstrahlung pro Lebensjahr erhält.
Wie haben diese ewigen Batterien funktioniert? Wie gefährlich ist es für den Menschen?
Wie Sie auf dem Foto des Herzschrittmachers (bereits ohne Plutonium) oben sehen können, ist die Elektronik des Geräts in Epoxidharz eingeschlossen. Das Gehäuse aus massivem Titan ist so konstruiert, dass es wahrscheinlichen Schäden wie Schüssen und Feuerbestattungen standhält.
Radioaktive Batterien haben eine enorme Lebensdauer, da die Halbwertszeit von Plutonium-238 88 Jahre beträgt und Lithium-Ionen-Batterien nur Plutonium beneiden können. Also, dieses Jahr in der Int. J. Cardiol. veröffentlichte einen wissenschaftlichen Artikel, der einen Patienten beschreibt, der 35 Jahre lang erfolgreich einen Plutonium-Schrittmacher verwendet hat, bevor er sich entschied, die Batterie zu wechseln.
Die Strahlungsdosis auf der Oberfläche des Herzschrittmachers beträgt ungefähr 5 bis 15 mrem (Mikrorem, "biologisches Äquivalent der Röntgenstrahlung", Maßeinheit) pro Stunde von den emittierten Gammastrahlen und Neutronen. Es wird geschätzt, dass die Gesamtkörperbestrahlung für den Patienten ungefähr 0,1 Rem pro Jahr und für seinen Ehepartner ungefähr 7,5 Rem pro Jahr beträgt. Zum Vergleich: 100 mrem ist die Hintergrundstrahlung, die eine Person durchschnittlich pro Jahr erhält.
Oft machten sich Plutonium-Schrittmacher Sorgen um ihre Besitzer. 1973 stattete Dr. Victor Parsonnett, ein Mitarbeiter des Newark Beth Israel Medical Center, eine 20-jährige Frau mit einem Numec NU-5-Schrittmacher aus. Zu dieser Zeit kostete das Gerät den Patienten 23.000 US-Dollar in Bezug auf einen modernen Kurs. Langfristig hat sich ein nuklearer Schrittmacher jedoch als sehr wirtschaftlich erwiesen - jedes andere ähnliche Gerät müsste in einem solchen Zeitraum vier- bis fünfmal ausgetauscht werden.
Werbevideo:
Laut Parsonnet wurden 139 Patienten NU-5 installiert. Die meisten von ihnen leben nicht mehr.
Die Batterie in einem solchen Schrittmacher ist, wie bereits erwähnt, ein thermoelektrischer Radioisotopgenerator (RTG), der die beim natürlichen Zerfall radioaktiver Isotope freigesetzte Wärmeenergie nutzt und mithilfe eines thermoelektrischen Generators in Elektrizität umwandelt. Im Vergleich zu Kernspaltungsreaktionen, die in konventionellen Kernkraftwerken stattfinden, sind RTGs viel kompakter. Ihr Wirkungsgrad ist gering, ebenso wie die Ausgangsleistung, aber sie sind wartungsfrei und arbeiten seit Jahrzehnten. Viele Satelliten, die wir in die kalten Tiefen des Weltraums gestartet haben, wie die Voyager, haben RTGs mit Plutonium-238 mitgenommen - dies ist das Geheimnis ihres langfristigen Betriebs.
