Имплантируемый электрокардиостимулятор

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В последние десятилетия можно было наблюдать заметный прогресс в развитии медицины и медицинской электроники, все достижения становились более доступными. Сейчас они практически незаменимы.

Одно из достижений двадцатого века - имплантируемые электрокардиостимуляторы (ЭКС).

Электрокардиостимулямтор (ЭКС; искусственный водитель ритма (ИВР)) -- медицинский прибор, предназначенный для воздействия на ритм сердца. Основной задачей кардиостимулятора (водителя ритма) является поддержание или навязывание частоты сердечных сокращений пациенту, у которого или сердце бьётся недостаточно часто, или имеется электрофизиологическое разобщение между предсердиями и желудочками (атриовентрикулярная блокада). Также имеются специальные (диагностические) наружные кардиостимуляторы для проведения нагрузочных функциональных проб.

Сегодня ЭКС один из незаменимых медицинских приборов, который спасает жизни сотням пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Имплантируемые стимуляторы позволяют поддерживать ритм сердца в повседневной жизни, не прибегая к постоянной помощи врачей.

Развитие кардиостимуляции привело к решению многих проблем, связанных с нарушением ритма сердца. И сейчас операция по имплантации ЭКС стала повседневной, а надежность и качество современных аппаратов, сделанных на основе последних достижений технической мысли, вызывает уверенность как у врачей, так и у пациентов.

История электростимуляции

Впервые способность импульсов электрического тока вызвать сокращения мышцы заметил итальянец Гальвани. Позднее российские физиологи В. Ю. Чаговец и Н. Е. Введенский изучили особенности воздействия электрического импульса на сердце и предположили возможность использования их для лечения некоторых заболеваний сердца. В 1927 году Альберт Хаймен (A. Hyman) создал первый в мире наружный электрокардиостимулятор и применил его в клинике для лечения больного, страдающего редким пульсом и потерями сознания. Это сочетание известно как синдром Морганьи -- Адамса -- Стокса (МЭС).

В 1951 году американские кардиохирурги Каллаган и Бигелоу использовали кардиостимулятор для лечения больной после операции, так как у неё развилась полная поперечная блокада сердца с редким ритмом и приступами МЭС. Однако у данного прибора имелся большой недостаток -- он находился вне тела пациента, и импульсы к сердцу проводились по проводам через кожу.

В 1958 году шведские ученые (в частности, Руне Элмквист) создали имплантируемый, то есть полностью находящийся под кожей, кардиостимулятор (Siemens-Elema). Первые стимуляторы были недолговечными: их срок службы составлял от 12 до 24 месяцев.

В России история кардиостимуляции ведет отсчет с 1960 года, когда академик А. Н. Бакулев обратился к ведущим конструкторам страны с предложением о разработке медицинских аппаратов. И тогда в конструкторском бюро точного машиностроения (КБТМ) -- ведущем предприятии оборонной отрасли, возглавляемом А. Э. Нудельманом -- начались первые разработки имплантируемых ЭКС (А. А. Рихтер, В. Е. Бельгов). В декабре 1961 года первый российский стимулятор, ЭКС-2 («Москит»), был имплантирован академиком А. Н. Бакулевым больной с полной атриовентрикулярной блокадой. ЭКС-2 был на вооружении врачей более 15 лет, спас жизнь тысячам больных и зарекомендовал себя как один из наиболее надежных и миниатюрных стимуляторов того периода в мире [1]

Показания к применению

Аритмия сердца

Синдром слабости синусового узла

Атриовентрикулярная блокада

Методики стимуляции

Наружная кардиостимуляция

Наружная кардиостимуляция может быть использована для первичной стабилизации больного, но она не исключает имплантацию постоянного кардиостимулятора. Методика заключается в размещении двух пластин стимулятора на поверхности грудной клетки. Один из них обычно располагается на верхней части грудины, второй -- слева сзади практически на уровне последних ребер. При прохождении электрического разряда между двумя пластинами он вызывает сокращение всех мышц, расположенных на его пути, в том числе сердца и мышц грудной стенки.

Пациент с наружным стимулятором не может быть оставлен без присмотра на длительное время. Если пациент находится в сознании, применение этого вида стимуляции вызовет у него дискомфорт вследствие частого сокращения мышц грудной стенки. К тому же стимуляция мышц грудной стенки ещё не означает стимуляцию сердечной мышцы. В целом метод недостаточно надёжен, поэтому применяется редко.

Временная эндокардиальная стимуляция (ВЭКС)

Стимуляция производится через зонд-электрод, проведённый по центральному венозному катетеру в полость сердца. Операция установки зонда-электрода проводится в стерильных условиях, наилучшим вариантом является использование для этого одноразовых стерильных наборов, включающих собственно зонд-электрод и средства его доставки. Дистальный конец электрода устанавливается в правом предсердии или правом желудочке. Проксимальный конец снабжен двумя универсальными клеммами для подключения к любому пригодному наружному стимулятору.

Временная кардиостимуляция часто используется для спасения жизни пациента, в том числе как первый этап перед имплантацией постоянного водителя ритма. При определённых обстоятельствах (например в случае острого инфаркта миокарда с преходящими нарушениями ритма и проводимости или в случае временных нарушений ритма/проводимости вследствие передозировки медикаментов) пациент после осуществления временной стимуляции не будет переведён на постоянную.

Имплантация постоянного кардиостимулятора

Имплантация постоянного водителя ритма -- это малое оперативное вмешательство, оно проводится в рентгеноперационной. Пациенту не осуществляется общий наркоз, производится только местное обезболивание в области операции. Операция включает несколько этапов: разрез кожи и подкожной клетчатки, выделение одной из вен (чаще всего -- головной, она же v. cefalica), проведение через вену одного или более электродов в камеры сердца под рентгеновским контролем, проверку параметров установленных электродов с помощью наружного прибора (определение порога стимуляции, чувствительности и др.), фиксацию электродов в вене, формирование в подкожной клетчатке ложа для корпуса кардиостимулятора, подключение стимулятора к электродам, ушивание раны.

Обычно корпус стимулятора располагают под подкожной жировой клетчаткой грудной клетки. В России принято имплантировать стимуляторы слева (правшам) или справа (левшам и в ряде других случаев -- например при наличии рубцов кожи слева), хотя вопрос о размещении решается в каждом случае индивидуально. Наружная оболочка стимулятора крайне редко вызывает отторжение, так как её изготавливают из титана, или специального сплава, являющегося инертным для тела.[2]

Типы электрокардиостимуляторов

Однокамерный электрокадиостимулятор

В однокамерном стимуляторе используется один эндокардиальный электрод, размещаемый либо в правом предсердии, либо в правом желудочке с целью стимуляции камеры сердца (предсердие или желудочек).

Изолированная предсердная стимуляция применяется в случаях, когда нарушена генерация синусового ритма (СССУ) при сохранной работе предсердно- желудочкового соединения (атрио-вентрикулярный узел). В этом случае кардиостимуляция полностью или частично заменяет функцию синусового ритма.

Желудочковая стимуляция применяется если у пациента постоянная форма мерцательной аритмии или возникают преходящие атрио-вентрикулярные блокады проведения синусового ритма в желудочки. В редких случаях может быть имплантирован при полной атрио-вентрикулярной блокаде.

Двухкамерный электрокардиостимулятор

В двухкамерном ЭКС используются два эндокардиальных электрода для стимуляции правого предсердия и правого желудочка. Электроды размещаются в соответствующих зонах, тем самым осуществляя стимуляцию сразу двух камер сердца.

Двухкамерные стимуляторы используются для синхронизации предсердий и желудочков при нарушении атрио-вентрикулярного проведения (дисфункция АВ соединения), что делает ритм сердца наиболее близким к естественному.

Как однокамерные так и двухкамерные электрокардиостимуляторы могут быть оснащены функцией частотной адаптации. Функция частотной адаптации применяется для увеличения частоты сердечного ритма, если свой, естественный ритм не может ответить увеличением частоты на физическую нагрузку или на эмоциональное состояние человека.

Частотная адаптация отмечается латинской буквой R. В однокамерных стимуляторах применяется обозначение SR, в двухкамерных - DR.[3]

Ведущие производители имплантируемых ЭКС

В настоящее время существует не так много ведущих производителей имплантируемых электрокардистимуляторов, как в нашей стране, так и за рубежом. Наиболее крупными иностранными производителями являются такие компании, как «BIOTRONIK» (Германия) (рисунок 1), «MEDTRONIC» (США) (рисунок 2) и «VITATRON» (Нидерланды) (рисунок 3), которые были основаны в начале 60-х годов двадцатого века. Российские производители - это «КАРДИОЭЛЕКТРОНИКА» (г. Климовск) (рисунок 4), «Ижевский механический завод» (рисунок 5), «ЭЛЕСТИМ-КАРДИО» (существует с 1997 года) (рисунок 6) и др. Российские предприятия также производят выпуск имплантируемых ЭКС с 60-х годов прошлого столетия.

Рис.1.Имплантируемый ЭКС фирмы «BIOTRONIK»

Рис.2.Имплантируемый ЭКС фирмы «MEDTRONIC»

Рис.3.Имплантируемый ЭКС фирмы «VITATRON»

Рис.4.Имплантируемый ЭКС предприятия «КАРДИОЭЛЕКТРОНИКА»

Рис.5.Имплантируемый ЭКС предприятия «Ижевский механический завод»

Рис.6.Имплантируемый ЭКС фирмы «ЭЛЕСТИМ-КАРДИО» [4]

Кардиостимулятор состоит из:

* Батарея (аккумулятор)

Батарея снабжает электрической энергией кардиостимулятор и рассчитана на многолетнюю бесперебойную работу (до 10 лет). При истощении емкости батареи ЭКС производится замена кардиостимудятора на другой.

* Микросхема

Микросхема подобна маленькому компьютеру внутри кардиостимулятора. Микросхема трансформирует энергию батареи в электрические импульсы для стимуляции сердца. Микросхема контролирует продолжительность и мощность электрической энергии затрачиваемой для импульса.

* Коннекторный блок

Прозрачный блок из пластика находится в верхней части кардиостимулятора. Коннекторный блок служит для соединения электродов и кардиостимулятора.

Электроды

Электрокардиостимулятор через вены соединяется с сердцем посредством специальных электродов. Электроды крепятся в полостях сердца и осуществляют связующую роль между деятельностью сердца и стимулятором.

Электрод представляет собой специальный спиральный проводник, обладающий достаточной гибкостью, чтобы выдерживать кручение и сгибание, вызываемые движениями тела и сокращениями сердца. Электрод передает сердцу электрический импульс, вырабатываемый ЭКС, и несет обратно информацию об активности сердца.

Контакт электрода с сердцем осуществляется через металлическую головку на конце провода. С помощью нее стимулятор "следит" за электрической активностью сердца и посылает электрические импульсы (стимулирует) только тогда, когда они требуются сердцу.

Программатор

Программатор представляет собой специальный компьютер, который используется для контроля и изменения настроек кардиостимулятора. Программатор находится в медицинских учреждениях, где имплантируются кардиостимуляторы или работает консультативный кабинет для работы с пациентами с ЭКС.

Врач анализирует все функции кардиостимулятора и при необходимости может изменить настройки, необходимые для правильной работы ЭКС. Кроме технической информации работы ЭКС, врач может просмотреть все зарегистрированные события работы сердца в хронологическом порядке. К таким событиям относятся предсердные и желудочковые нарушения ритма сердца (трепетание и мерцание предсердий, наджелудочковые и желудочковые тахикардии, фибрилляция желудочков).

Особенности современных имплантируемых электрокардиостимуляторов

Современные ЭКС могут работать в различных режимах, причем их количество колеблется от 5 до 20 режимов. Режимы задаются в зависимости от количества стимулируемых камер сердца (одна или две), также от того, от какой части сердца отводятся потенциалы спонтанной электрической активности. Большинство режимов подразумевают синхронную стимуляцию - то есть такую, при которой ЭКС отключается при самостоятельной работе сердца и переходит в режим ожидания, пока не произойдет сбоя в ритме. Также современные приборы позволяют задавать различную частоту стимуляции - от 30 до 150 импульсов в минуту, в то время как первые стимуляторы имели жестко заданную частоту (70 - 80 имп/мин.), и различную амплитуду стимулирующих импульсов - от 0.6 до 6.3 В.

Нередко есть функция частотной адаптации - особой функции искусственного водителя ритма, благодаря которой происходит изменение частоты стимуляции в ответ на физическую нагрузку, как это должно происходить в здоровом организме. В покое или во время сна кардиостимулятор поддерживает низкую частоту сердечного ритма, во время бодрствования частота стимуляции увеличивается, а при выполнении физических нагрузок происходит еще более значительный прирост частоты сердечных сокращений. Имплантация таких устройств существенным образом улучшает переносимость физических нагрузок и качество жизни. В зависимости от потребностей организма и особенностей жизнедеятельности (физической активности, рода профессиональных и повседневных занятий) можно адаптировать программу кардиостимулятора под индивидуальные потребности каждого человека.

Кроме того, выпускаемые ЭКС множество дополнительных функций, предназначенных для удобного наблюдения за состоянием пациента, например:

передача данных о ритме сердца за какой-либо промежуток времени лечащему врачу на специальный интернет сайт посредством сотовой связи;

хранение данных в самом приборе для последующего анализа;

количество переключений различных режимов и т.д.

Также важная составная часть ЭКС - электроды, подводимые к камерам сердца. Имплантируемые электроды-провода представляют собой относительно сложные медико-технические устройства. Важную роль играют буквально все их составные конструктивные части: токопроводящая жила (моно- или многожильная спираль), изоляционное покрытие (силиконовая или кремнийорганическая резина, уретан, полиуретан), разъем для стыковки электрода с кардиостимулятором, полярность (моно-, би-, многополярные), длина, диаметр и др. Однако, наибольший интерес представляет внутрисердечная контактная часть электрода. Именно она стала определяющей в названии всего провода-электрода, например цилиндрический, вкручиваемый, сферический и т.д. В контактной части электрода сосредоточены фиксационные элементы, обеспечивающие его механическую стабильность, и контактная головка, определяющая необходимые электростимуляционные параметры, а также длительность и надежность стимуляции сердца.

В нашей стране успешно применяется целый ряд электродов. Для желудочковой стимуляции используют конусообразные (ПЭМК-1), грибковидные (ЭКТГЖ-1), стекло-углеродные (ПЭПУ), многогранные (ПЭГФ-1) и некоторые другие электроды.

Для налаживания предсердной стимуляции практическое использование получили J-образные электроды с многогранной контактной головкой (ПЭГФ-2), вкручиваемые с втягиваемым штопором (ПЭЭФ), серповидные с моножильной (ЭКППР-2) или с многожильной проводящей спиралью и с синтетической оплеткой (ПЭМК-2). Электроды, выпускаемые за рубежом, по существу мало отличаются от отечественных; все большее применение находят биполярные электроды, которые предпочтительны при двухкамерной стимуляции, а также при имплантации ЭКС с автоматически изменяемой частотой импульсов.

Существует два вида электродов: с пассивной и активной фиксацией. Электроды с пассивной фиксацией крепятся в камерах сердца с помощью специальных усиков (рисунок 7), а электроды с активной фиксацией крепятся при помощи специального приспособления на кончике, напоминающего штопор для бутылок (рисунок 8).

Рис.7.Электроды с пассивной фиксацией

Рис.8.Электроды с активной фиксацией

Рис.9.Программатор для изменения параметров ЭКС

Если раньше параметры вживленного стимулятора изменять было нельзя (если возникала такая необходимость), то в настоящее время есть специальные перепрограммируемые ЭКС, параметры которых можно менять уже после имплантации. Изменение параметров производят с помощью специальной аппаратуры, позволяющей воздействовать на имплантированный ЭКС дистанционно (неинвазивным способом) при помощи специального устройства - программатора (рисунок 9) имплантируемый стимулятор сердечный медицинский

Функции перепрограммируемых ЭКС за последние годы непрерывно усложняются: если первые их модели обеспечивали лишь изменение частоты стимуляции, то за последние годы созданы аппараты, у которых можно изменять в широких пределах практически все основные параметры: частоту, продолжительность и амплитуду стимулов, чувствительность к биопотенциалам сердца, рефрактерный период, гистерезис. В таких кардиостимуляторах предусмотрена возможность оценки хронического порога электрического возбуждения миокарда, а также спонтанного ритма сердца. Используя эти аппараты, можно изменять режимы стимуляции, что особенно важно при применении двухкамерной стимуляции.

Размеры и вес имплантируемых ЭКС невелики: вес колеблется от 20 до 30 грамм, габаритные размеры от 4 до 5 см по ширине и длине, толщина от 6 до 10 мм. Номинальный срок службы такого кардиостимулятора - до 10 лет, питание осуществляется от литиевой батареи.

Не менее важной характеристикой наряду в вышеперечисленными является стоимость современных имплантируемых кардиостимуляторов. ЭКС, выпускаемые зарубежными компаниями, более дорогие по сравнению с отечественными. Импортные приборы имеют стоимость от 60 до 650 тысяч рублей.

Имплантация ЭКС в настоящее время является достаточно простой операцией, которую зачастую проводят при местном наркозе. Операция проводится в специализированном кардиохирургическом стационаре. Длительность операции составляет 20 - 30 минут. Электрокардиостимулятор имплантируется в большинстве случаев в левую подключичную область, как правило, под большую грудную мышцу.(рисунок 10) Электроды проводятся через прокол в подключичной вене к камерам сердца, и после проверки параметров, фиксируются к окружающим тканям. Практически на второй день после операции больной, в том случае если операция прошла без осложнений, может быть выписан. [5]

Рис.10.Вживленный кардиостимулятор.

Система маркировки стимуляторов

Кардиостимуляторы бывают однокамерные (для стимуляции только желудочка или только предсердия), двухкамерные (для стимуляции и предсердия и желудочка) и трёхкамерные (для проведения стимуляции правого предсердия и обоих желудочков). Кроме того применяются имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы.

В 1974 году была выработана система трёхбуквенных кодов для описания функций стимуляторов По разработчику код назван ICHD (Intersociety Commission on Heart Disease).

В последующем создание новых моделей ЭКС привело к появлению пятибуквенного кода ICHD и его трансформации затем в пятибуквенный код имплантируемых систем электрического воздействия на ритм сердца --- ЭКС, кардиовертеров и дефибрилляторов в соответствии с рекомендациями Британской группы по изучению электрокардиостимуляции и электрофизиологии (British Pacing and Electrophysiology Group -- BREG) и Северо-Американского общества электрокардиостимуляции и электрофизиологии (North American Society of Pacing and Electrophysiology -- NASPE). Окончательный действующий ныне код называется NASPE/BREG (NBG).

В России традиционно применяется нечто вроде комбинированной кодировки: для режимов стимуляции, не имеющих частотной адаптации, применяется трехбуквенный код ICHD, а для режимов с частотной адаптацией -- первые 4 буквы кода NASPE/BREG (NBG).

Согласно коду NBG:

Обозначения в данной таблице -- это сокращения английских слов. А -- atrium, V -- ventricle, D -- dual, I -- inhibition, S -- single (в позициях 1 и 2), T -- triggering, R -- rate-adaptive.

Например, согласно этой системе VAT будет означать: стимулятор в режиме детекции ритма предсердия и стимуляции желудочка в режиме биоуправления, без частотной адаптации.

Наиболее распространённые режимы стимуляции:

VVI -- однокамерная желудочковая стимуляция по требованию (по старой российской номенклатуре «R-запрещаемая стимуляция желудочка»);

VVIR -- то же с частотной адаптацией;

AAI -- однокамерная предсердная стимуляция по требованию (по старой российской номенклатуре «P-запрещаемая стимуляция предсердия»);

AAIR -- то же с частотной адаптацией;

DDD -- двухкамерная предсердно-желудочковая биоуправляемая стимуляция;

DDDR -- то же с частотной адаптацией.

Последовательная стимуляция предсердия и желудочка называется секвенциальной.

VOO/DOO -- асинхронная стимуляция желудочка/асинхронная секвенциальная стимуляция (в клинической практике как постоянная не применяется, возникает в особых случаях работы стимулятора, например при магнитном тесте или при наличии внешних электромагнитных помех. Чреспищеводная кардиостимуляция чаще всего проводится в режиме AOO (формально это не противоречит стандартным обозначениям, хотя предсердие при эндокардиальной стимуляции имеется в виду правое, а при ЧПЭС -- левое).

Совершенно очевидно, что, например, стимулятор типа DDD принципиально возможно программно перевести в режим VVI или VAT. Таким образом, код NBG отражает и принципиальную способность данного кардиостимулятора и режим работы прибора в каждый момент времени (например, ИВР типа DDD, работающий в режиме AAI). Двухкамерные стимуляторы зарубежных и некоторых отечественных производителей обладают кроме всего прочего функцией «переключения режимов» (switch mode -- стандартное международное наименование). Так, например, при развитии у пациента с имплантированным ИВР в режиме DDD мерцательной аритмии, стимулятор переключается в режим DDIR и т. д. Это сделано для обеспечения безопасности пациента.

Ряд производителей ИВР расширяют данные правила кодирования для своих стимуляторов. Так например Sorin Group применяет для ИВР типа Symphony режим, обозначаемый как AAIsafeR (а также AAIsafeR-R). Принципиально похожий режим фирма Medtronic для своих ИВР Versa и Adapta обозначает AAI<=>DDD и т. д.

Заключение

кардиостимуляция имплантируемый электрод маркировка

Имплантируемый электрокардиостимулятор - прекрасное изобретение, которое спасает жизнь большому количеству людей, хотя он и не может устранить причину нарушения ритма сердца, также как и предотвратить естественные возрастные изменения, которые происходят в сердце и кровеносной системе каждого человека. При соблюдении определенных несложных правил жизнь с кардиостимулятором вполне возможна и не приносит неудобств, так как устройство кардиостимулятора за долгие годы дошло практически до совершенства.

Достоинства электрокардиостимулоторов:

Кардиостимулятор -- это высокотехнологичный прибор, реализующий множество современных технических и программных решений. В нём в том числе предусмотрено обеспечение многоступенчатой безопасности.

При появлении внешних помех в виде электромагнитных полей стимулятор переходит в асинхронный режим работы, то есть перестает реагировать на эти помехи.

При развитии тахисистолических нарушений ритма двухкамерный стимулятор производит переключение режимов, чтобы обеспечить стимуляцию желудочка с безопасной частотой.

При разряде батареи стимулятор отключает часть встроенных функций, чтобы обеспечить жизнеспасающую стимуляцию (VVI) еще некоторое время -- до замены батареи.

Кроме этого применяются иные механизмы обеспечения безопасности пациента.

Недостатки.

Людям, у которых установлен электрокардиостимулятор, противопоказано:

проводить магнитно-резонансную томографию (МРТ);

находиться возле телевизионных вышек;

проходить металлодетекторы в магазинах, аэропортах;

выполнять чрезмерные физические упражнения. Разрешается заниматься плаваньем.

Явный недостаток современных электрокардиостимуляторов, как и других важных медицинских приборов - это их высокая стоимость, вследствие чего многие больные не могут приобрести стимулятор.

Список использованных источников

https://ru.wikipedia.org/wiki/электрокардиостимулятор

Н.А. Кореневский, Е.П. Попечителев «Биотехнические системы медицинского назначения»

http://www.kardio.ru/patients/illness_4_2.htm © 2005, НИИТ и ИО Отделение сердечной хирургии и вспомогательного кровообращения

biotok.ru - сайт лаборатории медицинской электроники "Биоток" (производителей оборудования для диагностики и лечения нарушений ритма сердца).

http://www.kardiodom.ru/hirurgia/375.html Имплантация кардиостимуляторов

Размещено на Allbest.ru