Конструкции кардиостимуляторов
Кардиостимулятор состоит из четырех основных частей: блока питания, схемы синхронизации, усилителя и системы электродов. Наиболее важными с точки зрения конструкции кардиостимуляторов и их применения являются блок питания и система электродов. Схема синхронизации и усилитель обычно имеют стандартную конструкцию.
В блоке питания применяют, как правило, сухие элементы. Прежде включали последовательно 5-6 батарей. В пору установки первых кардиостимуляторов срок действия батарей по расчетам составлял 4...5 лет. Это было важным достижением, поскольку из-за разрядки элементов часто больному приходилось делать новую операцию. К сожалению, практика не подтвердила расчетов, эти кардиостимуляторы надо было менять через год-два. Для снижения* вероятности выхода из строя батарей применяют блок питания с последовательно-параллельным соединением батарей.
Сложна и система электродов. Дело в том, что электроды еже дневно должны работать по сто тысяч раз. Выход из строя кардиостимуляторов в большинстве случаев происходит из-за поломки электродов. Правда, когда стали использовать электроды в виде двойной спирали, положение несколько улучшилось. Американская фирма «Дженерал электрик» делает такой электродный провод, который состоит из 294 очень тонких проволочек из нержавеющей стали, обеспечивающих прочность и гибкость, и 49 тонких серебряных жилок, обеспечивающих требуемую проводимость. Провод изолирован слоем силоксанового каучука. Этот слой совместим с тканью пациента и к тому же обеспечивает нужную механическую защиту.
Ранее для установки кардиостимулятора надо было вскрыть грудную клетку и сердечную сумку, а электроды укрепить непосредственно на'стенке желудочка сердца. Вскрытие грудной клетки увеличивало риск операции, особенно когда установку прибора требовалось по различным причинам (разрядка батарей, поломка электродов, дефекты в электрической цепи и т. д.) производить периодически одному и тому же пациенту. При использовании пришитых к стенке желудочка электродов часто замечали, что прибор не работает даже тогда, когда батареи безупречны, да и в самом аппарате дефектов * нет. При повторных операциях обнаруживалось, что на месте крепления прежних электродов ткань сердечной мышцы стала толще и сопротивление между электродом и сердечной мышцей возросло. Это и объясняло, почему в общем-то исправный аппарат не работал. На возросшем переходном сопротивлении увеличивалось падение напряжения, и той части напряжения, которая приходилась на сердце, было недостаточно для превышения порога возбуждения.
Эти недостатки удалось устранить при использовании внутри-сердечных электродов. При местном обезболивании и под контролем с помощью рентгена через одну из вскрытых шейных вен электрод вводят в правый желудочек. Оголенный конец электродов соприкасается с кровью и частично с самой сердечцой мышцей в правом желудочке и позже закрепляется там. Создается надежный электрический контакт между желудочковой мышцей и активным электродом. Сам аппарат устанавливается под кожей в подмышечной впадине, а электрод, введенный через вену, подключают к аппарату тоже под кожей. Поскольку используют один активный электрод, то в этом случае принято говорить об униполярном расположении электродов.
Наиболее простые кардиостимуляторы имеют фиксированную частоту. Их недостаток состоит в том, что независимо от физической нагрузки на больного, они навязывают сердцу постоянную частоту сокращения (60...80 имп./мин). Еще и раньше были аппараты, частоту которых в ходе установки можно было менять в определенных пределах и в какой-то мере приспосабливать к индивидуальным особенностям больного. Позже стали применять аппараты, которые имели две определенные частоты стимуляции (например, 70 и 120 имп./мин), благодаря чему пациент получал возможность с помощью небольшого магнита снаружи переключать частоту в соответствии с физическими усилиями.
Идеальным вариантом было бы такое решение, когда установленный кардиостимулятор мог бы управляться естественной регулирующей системой сердца. Это особенно важно, когда у больного система, образующая и проводящая возбуждение, не повреждена, окончательно и периодически наблюдается спонтанное биение сердца. В это время искусственное возбуждение излишне, можно выключать кардиостимулятор, и таким образом экономить заряд батарей, что увеличивает продолжительность службы аппарата. Кроме того, можно устранять и перебои в работе сердца, причиной которых бывает возбуждение спонтанно действующего сердца, серией электрических импульсов с частотой, которая не соответствует условиям нормальной работы сердца.
Аппараты, работающие только в необходимых ситуациях, называются аварийными кардиостимуляторами. У них, кроме возбуждающих должен быть один детекторный электрод, с помощью которого можно отводить электрокардиографические сигналы сердца. Сигнал ЭКГ, используемый в качестве управляющего, можно отводить или с предсердия, или с желудочка. В последнем случае детекторным электродом может служить активный возбуждающий электрод. У кардиостимуляторов, управляемых с предсердия, детекторный электрод крепится к стенке предсердия или же вводится в предсердие. Через 0,16 с после появления сигнала, соответствующего сокращению предсердия, на желудочковом электроде формируется стимулирующий импульс. Это время задержки предотвращает появление двойного возбуждения желудочка. Частота кардиостимулятора следует за ритмом биения предсердия в диапазоне 60... 120 ударов/мин. Если ритм работы предсердия становится ниже 60 или сердце останавливается, кардиостимулятор устанавливается на частоту возбуждения в 60 имп./мин. Таким образом, этот вид аппаратов применяют для лечения больных, у которых предсердие работает нормально, а число сокращений желудочков из-за нарушения проводимости импульса недостаточно. Для управления кардиостимулятором необходимо активное напряжение на предсердии не менее 0,5 мВ, при меньшем напряжении управление расстраивается. Аппарат чувствителен к внешним электрическим и магнитным помехам, которые могут возбудить в детекторной цепи неправильный сигнал управления. Если деятельность предсердия неритмична, то, естественно, и серия стимулирующих импульсов, поданных в желудочки, тоже имеет беспорядочный ритм.
Если возникают нарушения проводимости между предсердием и желудочком, но несмотря на это отмечается и спонтанная деятельность сердца, то применяют кардиостимуляторы с желудочковым управлением. Они дают стимулирующий импульс через 10 мс после появления зубца ЭКГ, отведенной от стенки желудочка. Поскольку в этот момент сердце еще находится в абсолютно рефракторной стадии, т. е. нечувствительно к новому импульсу, нормально работающее сердце не воспринимает этого импульса. Если — ритм сокращений желудочка замедлится — менее 70 сокращений/мин, то кардиостимулятор переключается на работу с фиксированной частотой. Если ритм работы сердца станет выше 145 ударов/мин, то аппарат будет возбуждать сердце, поскольку стимулирующие импульсы окажутся в относительно рефрактерной стадии. Однако специальная схема в приборе разделит желудочковые импульсы в соотношении 1 :2, и искусственный импульс возбуждения будет подаваться только на каждое второе сокращение желудочка.
Другой вид кардиостимуляторов с 0 желудочковым управлением правильней было бы назвать аппаратами с запретом от желудочка. В этом виде прибора для управления тоже используют зубец сигнала ЭКГ желудочка, только эти сигналы на этот раз останавливают работу кардиостимулятора. Если же детекторный электрод не получает запрещающего сигнала в течение примерно 1 с, т. е. желудочек не сокращается, то кардиостимулятор дает один возбуждающий импульс. Поскольку здесь возбуждение начинается из-за отсутствия комплекса QRS, это вмешательство принято называть негативным Q^S-возбуждением. .Указанный вид кардиостимуляторов также чувствителен к внешним - помехам. Если нет желудочкового комплекса QRS, то может сложиться опасное положение: сердце остановилось, внешние сигналы помех запрещают возбуждение и сердце, не получает стимулирующего импульса.