山田 路佳氏（元日本ビタトロン株式会社札幌営業所プロダクトスペシャリスト）作成
心臓ペースメーカーの歴史
人工心臓ペースメーカーの開発の歴史はさかのぼること18世紀からはじまります。この時代に動物の組織には電気性があることが発見され､筋肉の収縮には電気エネルギーが関与していることがわかりました。
19世紀にはいると斬首された罪人の心臓に電気刺激を与える実験（右図）によって、心拍動の再開が観察されました。これにより電気刺激による失神発作の治療の可能性が示唆され､その後心停止患者の蘇生に対しての電気刺激の有用性や心臓に与える電気刺激の速さによって脈拍が変化するということがわかりました。
そして20世紀にはいるといよいよ人工心臓ペースメーカーが開発されます。
20世紀初めから中頃までは人工心臓ペースメーカーというと体外式でした。
1932年に作製されたHymanの電気刺激装置（右図）は7.2kgもある大きなもので,手回しで磁力を応用して刺激を作るものでした。この装置は、"artificial
pacemaker"（人工ペースメーカー）という言葉が使われた最初のものでした。
1952年にZollは出力75V〜150V、2msec幅の電流を胸壁から皮膚電極より与えると心臓ペーシングができることを報告しましたが､この方法は緊急時の心蘇生が目的だった為､長期使用すると皮膚にやけどを作ったり､胸筋に痛みを生じるなどしました。しかし、この報告以来、ペースメーカーの臨床的有用性は脚光を浴びることとなります。
開心術が行なわれるようになると、手術に合併した完全房室ブロックがときどき発生しましたが、1957年Wierichらはこのような外科的ブロックに心筋電極（心臓の表面に電極を固定）と体外式ペースメーカーを使用して治療しました。そしてこの方法は慢性の完全房室ブロックの患者の治療に使用されるようになりました。
同じころ経静脈的に電極を右室内に挿入し､ペーシングを行なう方法が考えられ、1958年にFurmanとRobinsonが心内膜電極（心臓の中に電極を留置）を使用し、ペーシングを行ないました。その後、この方法は広く用いられるようになりました。
1958年10月Elmquist、Senning（右図）によって世界で初めて完全植込型ペースメーカーが植え込まれました。このペースメーカーは充電式で体外からの充電が可能（1回の充電による電池寿命は15から20分）､ペーシングレートは変更できず、非同期ペーシング（自発心収縮の有無にかかわらず、一定レートで心臓を刺激する）でした。これ以降、ペースメーカーは体外式から体内式の開発へと移行していき、つぎつぎと植込み型ペースメーカーが作成され､使用されます。
機能について
ペースメーカーが作られ始めた頃は自己脈があるないにかかわらず一定の間隔でペーシングする（固定型・VOO型）ことしかできませんでした。しかもこの固定型は自己脈との競合や悪性の不整脈を誘発する危険がありました。
そこで感知機構のペースメーカーが開発されました。
心房収縮（P波）を感知し、同期して心室に収縮刺激を送るVAT型が1958年に体外式ペースメーカーで、1963年に植込み型ペースメーカーで開発されました。VAT型は心房収縮の後に心室収縮が続くので、生理的な心収縮を行なうことが可能でした。そして心房機能が正常であれば、運動時に心拍数の増加など身体需要に応じて健常人と変わらない血行動態を得ることができるのですが、様々な欠点もありました。
一方、心室収縮（R波）を感知する機能を持った体外式ペースメーカーがLeathamによって1956年に、植込み型ペースメーカーがLembergによって1965年に開発されました。
�� R波抑制型（VVI型）・・一定時間内に自己脈(R波)を感知すると刺激を出さない。自己脈が感知されなければ刺激する。�� R波同期型（VVT型）・・自己脈(R波)を感知すると同時に刺激を出す。
これらはデマンド型ペースメーカーといわれ、画期的なものでした。固定型で見られた自己脈との競合や悪性の不整脈の誘発を誘発する危険性がなく、適応も幅広いため植込み型ペースメーカーの主流となりました。
しかし、心室ペーシングのみでは臨床症状の改善度が十分とはいえなかったため、より生理的な心臓収縮が得られる心房ペーシングが注目されていきます。
1969年にはBerkovitsによって房室順次ペースメーカー（DVI）が開発され、その後改良が加えられ、DDDペースメーカーへと発展していきました。
このペースメーカーは心房心室の順次性が保たれるため、生理的ペースメーカーといわれており、健常人と同じような心臓収縮が可能です。
1980年代前半に様々な指標（体動、呼吸、体温等）から代謝要求を感知し、心拍数を変化させるレート応答機能（レートレスポンス）が開発されました。それまで房室順次ができないペースメーカー（VVIなど）では一定のレートでしかペーシングされず、運動時などにレートを増加させることができませんでした。しかしこの機能により患者の状態に合わせてレートを変化させることが可能となりました。その後、疾患によっては生理的なペースメーカーを使用してもレートの増加ができない場合があるのでDDDなどの生理的なペースメーカーにもこの機能がつけられるようになりました。
プログラミングについて
現在のペースメーカーはレート、出力等様々な機能のプログラム変更が可能ですが、ペースメーカー開発当初はプログラムの変更ができませんでした。
プログラム変更可能なペースメーカー（プログラマブル・ペースメーカー）がでてくるのは1960年初頭です。この時期、磁石をあてることによりレートの変更ができるものや患者の皮膚を通してペースメーカーに小型ドライバーを挿入し、ねじをまわすことによってレートや出力が変更できるペースメーカーが作製されました。しかし現在のプログラマブル・ペースメーカーの元祖となるものは1974年に作製されたもので、電磁波コードをペースメーカーに送り、ペースメーカーがそのコードを受けてプログラムされるというものです。
現在、プログラマーという機器を使用することにより、容易にプログラムの変更やペースメーカーの設定、電池残量がわかるようになっています。
電池について
最初、植込みペースメーカーの電源は水銀電池を使用していましたが､電池寿命が平均2〜3年と短かったため、1970年ごろから原子力電池、ニッケルカドミウム充電型、リチウム電池等が使用されるようになりました。結局、長寿命で安定したエネルギーを送りつづけるリチウム電池がすべてのペースメーカーの電源になり、現在も使用されています。
1980年代からマイクロプロセッサーがペースメーカーに搭載されるようになり
ペーシングシステムは飛躍的に進化し、現在も続いています。サイズの小型化が可能になり、また旧来のペーシングシステムの欠点も大幅に改善され、より信頼性の高いものになっています。機能も多機能になっており、個々の患者さんの状態にあわせてペースメーカーを設定することができるようになりました。
今後もペースメーカーの進歩は続くことでしょう。
札幌厚生病院循環器科のホームページ http://www.gik.gr.jp/~skj/