I pacemaker vengono utilizzati per stimolare un battito cardiaco regolare quando il sistema di stimolazione elettrica naturale del corpo smette di funzionare o non funziona correttamente. Per molti anni, le migliori "batterie" sono state cercate per i pacemaker.
Negli anni '70, prima dell'uso delle batterie agli ioni di litio per alimentare i pacemaker negli Stati Uniti, venivano utilizzate batterie che traggono energia dal decadimento alfa del plutonio-238. Il decadimento alfa è accompagnato dall'emissione di un nucleo di elio pesante, che perde rapidamente energia e viene inibito: quindi il corpo sottile della batteria è in grado di proteggere completamente il corpo umano dalle particelle alfa. Il decadimento alfa è solitamente accompagnato da una forte radiazione gamma, che è precisamente pericolosa, ma il plutonio-238 è una straordinaria eccezione, per la quale l'emissione di quanti gamma è rara. La dose aggiuntiva di radiazioni da una di queste batterie in un pacemaker è di soli 0,1 mSv all'anno, mentre una persona comune riceve circa 2,4 mSv di radiazioni di fondo per anno di vita.
Come funzionavano queste batterie eterne? Quanto è pericoloso per l'uomo?
Come potete vedere nella foto del pacemaker (già senza plutonio) in alto, l'elettronica del dispositivo è racchiusa in resina epossidica. La solida cassa in titanio è progettata per resistere a qualsiasi probabile evento di danno, inclusi colpi di arma da fuoco e cremazione.
Le batterie radioattive hanno una durata enorme, poiché l'emivita del plutonio-238 è di 88 anni e le batterie agli ioni di litio possono solo invidiare il plutonio. Quindi, quest'anno nell'Int. J. Cardiol. ha pubblicato un articolo scientifico che descrive un paziente che ha utilizzato con successo un pacemaker al plutonio per 35 anni prima di decidere di cambiare la batteria.
La dose di radiazioni sulla superficie del pacemaker è di circa 5-15 mrem (microrema, "equivalente biologico dei raggi X", un'unità di misura) per ora dai raggi gamma e dai neutroni emessi. Si stima che l'irradiazione corporea totale sia di circa 0,1 rem all'anno per il paziente e di circa 7,5 mrem all'anno per il suo coniuge. Per fare un confronto, 100 mrem è la radiazione di fondo che una persona riceve in media all'anno.
Spesso i pacemaker al plutonio erano preoccupati per i loro proprietari. Nel 1973, il dottor Victor Parsonnett, un membro dello staff del Newark Beth Israel Medical Center, ha dotato una donna di 20 anni di un pacemaker Numec NU-5. A quel tempo, il dispositivo costava al paziente $ 23.000 in termini di un corso moderno. Tuttavia, a lungo termine, un pacemaker nucleare si è dimostrato molto economico: qualsiasi altro dispositivo simile dovrebbe essere sostituito da quattro a cinque volte in tale periodo.
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Secondo Parsonnet, 139 pazienti sono stati installati NU-5. La maggior parte di loro non è più viva.
La batteria in un tale pacemaker, come abbiamo già detto, è un generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG), che utilizza l'energia termica rilasciata durante il decadimento naturale degli isotopi radioattivi e la converte in elettricità utilizzando un generatore termoelettrico. Rispetto alle reazioni di fissione nucleare che avvengono nelle centrali nucleari convenzionali, gli RTG sono molto più compatti. La loro efficienza è bassa, così come la potenza in uscita, ma non necessitano di manutenzione e funzionano da decenni. Molti satelliti che abbiamo lanciato nelle fredde profondità dello spazio, come i Voyager, hanno portato con sé RTG con plutonio-238: questo è il segreto della loro operazione a lungo termine.
