Типы кардиостимуляторов - электрокардиограмма при искусственном водителе ритма сердца

Глава II
ТИПЫ КАРДИОСТИМУЛЯТОРОВ
И РЕЖИМЫ СТИМУЛЯЦИИ
Для обозначения режима стимуляции и типов электрокардиостимуляторов (ЭКС) используется международная номенклатура трехбуквенного кода, разработанная Американской межведомственной комиссией по заболеваниям сердца (Intersociety Commission for Heart Disease Resources). Код называется ICHD. Первая буква кода обозначает стимулируемую камеру сердца [V — ventricle, А — atrium, D — dual (и предсердие, и желудочек)]- вторая буква кода указывает камеру сердца, из которой воспринимается управляющий сигнал (V — ventricle, А — atrium, D — dual, 0 — управляющий сигнал не воспринимается ни из одной камеры)- третья буква кода обозначает способ реакции ЭКС на воспринимаемый сигнал [I — inhibited (запрещаемый), Т — triggered (триггерный), D — dual (запрещаемый и триггерный), 0 — отсутствие способности воспринимать сигналы и реагировать на них] (табл. 2).
С развитием более сложных систем стимуляции, введения программирования, использования ЭКС для лечения тахикардий трехбуквенный код был расширен до пятибуквенного- четвертая буква обозначает характер программирования (Р — простое программирование частоты и/или выходных параметров, М — множественное программирование параметров частоты, выходных параметров, чувствительности, режима стимуляции и т. д., О — отсутствие программируемости)- пятая буква обозначает вид стимуляции при воздействии на тахикардию [В — Burst stimuli

 (нанесение «пачки импульсов»), N — normal rate competition (конкурентная стимуляция), S — single or doubletimed stimuli (нанесение одиночного или парного экстрастимула), Е — externally controlled (регуляция стимулятора осуществляется снаружи) [Zipes D., 1982].
Таблица 2. Типы кардиостимуляторов согласно буквенному коду

Сокращения при обозначении камер сердца: V — желудочек, А — предсердие, D — желудочек и предсердие.
Способ реакции ЭКС на воспринимаемый сигнал: 0 — сигнал от сердца не воспринимается аппаратом, I — стимуляция запрещается сигналом от сердца, Т —стимуляция происходит синхронно с сигналом от сердца (триггерный режим), D — сочетание запрещаемого и триггерного режимов.

Рис. 17. Функционирование ЭКС в фиксированном режиме (схема). Звездочкой обозначена стимуляция желудочков. Здесь и ниже схемы взяты из «Overheads», 1985. Siemens—Elema.
Трехбуквенный код, однако, остается наиболее распространенным и общепризнанным, поэтому в дальнейшем мы будем им пользоваться.
В настоящее время известны следующие типы ЭКС и режимы стимуляции: А00, V00, D00, AAI, VVI, WT, VAT, VDD, DVI, DDD.
Рассмотрим основные принципы работы каждого из указанных ЭКС.
Стимулятор типа V00 (асинхронный) осуществляет стимуляцию желудочков в фиксированном режиме, т. е. независимо от спонтанного ритма больного (рис. 17).

Рис. 18. Стимуляция желудочка в фиксированном режиме. Межимпульсный интервал составляет 900 мс, что соответствует стимуляции с частотой 66 имп/мин.

Рис. 19. Конкуренция ритмов при стимуляции в асинхронном режиме.
а — навязанные комплексы (1, 2, 8, 9) чередуются с синусовыми (4, 5, б, 7). Стимулы 4, 5, б не вызвали деполяризации желудочков, поскольку попали в абсолютный рефрактерный период- б — асинхронная стимуляция при мерцании предсердий. Навязанные комплексы (8, 10) чередуются со спонтанными (2—7, 9, 11, 13—16) и псевдосливными комплексами (1, 12).
Этот режим стимуляции впервые применил у человека в 1952 г. Р. М. Zoll- можно считать, что именно с этого времени началась эра кардиостимуляции.
Для функционирования такого ЭКС необходим только один  электрод в желудочек. Посредством этого электрода осуществляется стимулирующая функция ЭКС. ЭКС генерирует импульсы с установленной фиксированной частотой, независимо от частоты спонтанного ритма сердца. Время между стимулами называется межимпульсным интервалом, а также автоматическим интервалом или интервалом стимуляции, выражается в милли-
секундах (мс) и обратно частоте стимуляции (рис. 18). Если на фоне такой стимуляции восстанавливается атриовентрикулярная проводимость, то появляется конкуренция собственного и аппаратного ритмов (рис. 19, а, б). Поскольку импульсы ЭКС генерируются с постоянным интервалом, то они могут попасть в любую фазу деполяризации спонтанного желудочкового комплекса. Если импульс попадет вне рефрактерного периода спонтанного комплекса ORS, то он в свою очередь также вызовет ответ, т. е. возникнет искусственно вызванное, навязанное сокращение- если импульс попадет в период рефрактерности, то он останется холостым. Конкуренция может быть не только при наличии спонтанного ритма (синусового или мерцательной аритмии), но и при возникновении экстрасистолии, а также при сочетании того и другого (рис. 20, а, б), Конкуренция искусственно вызванного и спонтанного ритмов создает условия для желудочковых аритмий, включая фибрилляцию желудочков, при попадании стимулирующего импульса в уязвимый период сердечного цикла. Аритмии, связанные с кардиостимуляцией, рассматриваются в главе.
Асинхронные ЭКС могут использоваться с относительной безопасностью у больных с длительной атриовентрикулярной (АВ) блокадой, когда восстановление проводимости через АВ узел маловероятно [Chung Е. К., 1983]. Тем не менее даже в такой ситуации восстановление АВ проводимости возможно и через длительное время. С. С. Соколов и соавт. (1985) показали, что в сроки до 1,5 лет восстановление синусового ритма наблюдается у 21% больных со стойкой АВ блокадой III степени. Мы наблюдали больных с восстановлением синусового ритма через 4—8 лет после первичной имплантации ЭКС.
ЭКС типа V00 еще широко применяются в СССР, но за рубежом их использование ограничивается только борьбой с миопотенциальным ингибированием [Ohm О. J., 1974- Piller L. W. et al., 1974- Peter Th. et al., 1976]- полагают, что в недалеком будущем производство ЭКС подобного типа будет полностью прекращено [Furman S. et al., 1977].
ЭКС VVI — кардиостимулятор, запрещаемый волной R (рис. 21). Иначе ЭКС данного типа называют «demand» и «standby», что означает «работающий по требованию» и «запасной». Так же, как и для ЭКС V00, для его работы необходима имплантация в желудочек одного электрода, но, кроме стимулирующей, он выполняет и детекторную роль.

Рис. 20. Варианты конкуренции ритмов.
а — мониторная запись, отведение Vj. Частая желудочковая экстр асистолия при асинхронной стимуляции.            Экстрасистолический комплекс расположен между двумя навязанными- б — конкуренция ритмов, связанная с восстановлением       синусового ритма и наличием желудочковых экстрасистол.

Рис. 21. Функционирование ЭКС в режиме VVI (схема). Знаком звездочка в кружке обозначено восприятие управляющего сигнала и стимуляция.
ЭКС типа WI имеет два режима работы: собственный и фиксированный.
При отсутствии собственных сердечных сокращений ЭКС генерирует импульсы с установленной для него частотой. При появлении спонтанной деполяризации желудочков вне рефрактерного Периода стимулятора аппарат воспринимает ее и генерирование стимулирующего импульса блокируется (рис. 22). Очередной импульс может возникнуть только после установленного интервала, который и определяет частоту стимуляции. Иными словами, если в течение определенного времени спонтанная волна R не будет воспринята стимулятором, то произойдет генерирование стимулирующего импульса- если такая ситуация будет сохраняться долго, то ЭКС станет работать постоянно с присущей ему базовой частотой. Этот режим работы называется собственным (рис. 23). Поясняя принцип работы ЭКС, мы специально не говорим, что «стимулятор начинает генерировать импульсы тогда, когда собственная частота сердечных сокращений ниже частоты стимуляции», хотя такое объяснение нередко встречается в литературе.

Рис. 22. Функционирование ЭКС в собственном режиме работы. Ритм связан с частотой 71 имп/мин (интервал стимуляции 840 мс). Желудочковая экстрасистола возникла после навязанного комплекса через 600 с, была воспринята ЭКС, генерирования очередного стимула не произошло.

Рис. 23. Функционирование ЭКС в собственном режиме работы. Чередование спонтанных комплексов (трепетание предсердий с различным коэффициентом проведения) с навязанными. Частота стимуляции 73 имп/мин (интервал стимуляции 848 мс). Интервал между спонтанными сокращениями менее 848 мс.
Это не совсем правильно, так как частота собственных сокращений может быть и меньше, но отдельные сокращения, попадающие в упомянутый выше интервал, будут восприниматься ЭКС и блокировать нанесение стимулирующего импульса (рис. 24).
В ЭКС типа VVI выделяют следующие интервалы: автоматический, выскакивающий и интервал асинхронной стимуляции.
Автоматический интервал, или интервал стимуляции: интервал между двумя последовательными навязанными комплексами.
Выскакивающий интервал стимуляции: интервал между спонтанным (синусовым или экстрасистолическим) и последующим навязанным комплексами.
В большинстве ЭКС типа VVI выскакивающий интервал стимуляции соответствует автоматическому интервалу.
Однако в практической деятельности при анализе ЭКГ выскакивающий интервал стимуляции может оказаться несколько больше автоматического (рис. 25). Это связано с тем, что очень трудно по конфигурации комплекса QRS определить момент, когда амплитуда зубца R будет достаточной для восприятия сенсорным механизмом ЭКС [Е1- Sherif N. et al., 1980]. Поскольку отсчет производится от начала или вершины комплекса QRS, то возможно расхождение в определении истинного значения автоматического интервала.
Верхняя кривая — ЭКГ во II стандартном отведении- нижняя кривая — чреспищеводная регистрация предсердных потенциалов (ч/п). Частота стимуляции 70 имп/мин (интервал стимуляции 850 мс), частота синусового ритма 60 в 1 мин (интервал Р — Р 1000 мс).

Рис. 25. Величина автоматического и выскакивающего интервалов стимуляции.
Автоматический интервал 920 мс. Выскакивающий интервал, измеренный от начала комплекса QRS после первой и третьей экстрасистолы, составляет 960 мс, после второй экстрасистолы — 920 мс.

Рис. 24. Стимуляция в режиме VVI.

Рис. 26. Изменение величины выскакивающего интервала при введении значения гистерезиса.
а— исходная ЭКГ (значение гистерезиса не введено). Автоматический и выскакивающий интервалы равны- б — введено значение гистерезиса величиной 375 мс. Выскакивающий интервал увеличился до 1255 мс (880-т375).

Рис. 27. Выскакивающий интервал увеличен до 1255 мс за счет введения гистерезиса. После желудочковой экстрасистолы синусовый комплекс возникает через 1240 мс.
В последние годы у нас и за рубежом выпускают программируемые ЭКС, в частности по значению гистерезиса. Гистерезис применительно к стимуляции означает разницу между частотой. при которой ЭКС начинает генерировать импульсы, и частотой, с которой эта стимуляция происходит. Как мы уже упоминали выше, в большинстве случаев автоматический и выскакивающий интервалы стимуляции равны. Если в ЭКС введен гистерезис, то он и составит разницу между выскакивающим и автоматическим интервалом. Другими словами, в случае положительного гистерезиса выскакивающий интервал стимуляции будет больше автоматического (рис. 26, а, б) [Friedberg Н. D. et al., 1973- El-Sherif N. et al., 1980]. Значение гистерезиса в том, что он позволяет максимально сохранить более выгодный гемодинамически синусовый ритм (рис. 27). Распознавание гистерезиса очень важно во избежание ошибочной диагностики нарушения в системе стимуляции. В СССР выпускают аппараты ЭКС-500, имеющие значение гистерезиса. Для упрощения анализа ЭКГ в табл. 3 приведено соответствие частоты начала стимуляции и частоты, с которой эта стимуляция осуществляется, при различных значениях гистерезиса.
Интервал асинхронной стимуляции: это автоматический интервал, который регистрируется при переходе ЭКС в фиксированный режим под воздействием магнитных полей. Перевод аппарата в фиксированный режим работы осуществляется при поднесении внешнего магнита к месту имплантации ЭКС.

Таблица 3. Изменение частоты стимуляции при введении гистерезиса

При этом интервал асинхронной стимуляции может стать короче автоматического, что приводит к увеличению частоты стимуляции. Подобное изменение частоты стимуляции при наложении магнита называется магнитным тестом. Частота стимуляции при проведении магнитного теста зависит от модели ЭКС. Так, например, у ЭКС-222 частота стимуляции изменяется ненамного, и эту разницу можно выявить только с помощью специальной аппаратуры контроля. У ЭКС-500 и Siemens — Elema-668 (фирмы Siemens — Elema) частота стимуляции увеличивается до 100 имп/мин (рис. 28, а, б). У аппарата «Spectrax-5985» [фирмы Medtronic) частота изменяется только в первых трех комплексах, увеличиваясь до 100 имп/мин, остальные комплексы следуют с частотой, равной базовой (рис. 29, а, б).

Рис. 28. Перевод ЭКС-500 в фиксированный режим. При наложении магнита (стрелка) аппарат функционирует в фиксированном режиме стимуляции с частотой 100 имп/мин.
а —исходный ритм синусовый- б — исходный ритм навязанный.
Частота стимуляции при проведении магнитного теста зависит от состояния источника питания, в связи с чем данный тест используется для определенения энергетического состояния источника питания. В процессе эксплуатации ЭКС частота стимуляции при выполнении магнитного теста уменьшается (рис. 31). Уменьшение частоты генерируемых импульсов ниже критической величины, указанной в паспорте, свидетельствует об угрожающем истощении источника питания и даже при эффективной стимуляции требует замены ЭКС.

Рис. 29. Перевод в фиксированный режим ЭКС Spectrax-5985.
а — исходный ритм синусовый. При наложении магнита первый искусственно вызванный комплекс появляется через 600 мс после спонтанного. Первые три навязанных комплекса следуют с частотой 100 имп/мин. Последующие импульсы ЭКС регистрируются с частотой базового ритма стимуляции 69 имп/мин, попадая в рефрактерный период желудочков, они не вызывают их деполяризации. Интервал асинхронной стимуляции 600 мс регистрируется только дважды, так как отсчет начат от синусового комплекса- б — исходный ритм навязан ЭКС. Базовая частота стимуляции 70 имп/мин. При наложении магнита первый искусственно вызванный комплекс появляется через 600 мс. Последующие три комплекса следуют с частотой 100 имп/мин, после чего вновь осуществляется стимуляция с частотой 70 имп/мин.
В некоторых типах ЭКС, работающих в режиме VVI, при наложении магнита на область ЭКС или снятии его происходит увеличение автоматического интервала за счет ингибирования ЭКС (рис. 32) [Barold S. S. et al., 1973- Driller J. et al., 1976- Phorman J., 1977]. Данный факт объясняют изменением разницы электромеханических потенциалов между внутрисердечным электродом и заземляющей пластиной. Каждый раз, когда магнитоуправляемая контактная цепь открывается или закрывается в ответ на воздействие магнитом, эта разница потенциалов меняется, ЭКС воспринимает ее и ингибируется [Driller J. et al., 1976- Thorman J. et al., 1977]. Считается, что подоб-

Рис. 30. Преждевременное прекращение магнитного теста (ЭКС) Spectrax-5985).
Стрелками обозначен момент приложения и удаления магнита. Учащение ритма до 100 имп/мин регистрируется только в двух комплексах (а не в трех, как следовало бы ожидать). Начиная с шестого комплекса ЭКС функционирует в R-запрещаемом режиме, о чем свидетельствует отсутствие стимула при возникновений желудочковой экстрасистолы.

Рис. 31. Магнитный тест при истощении источника питания (ЭКС Siemens—Elema-668).
Стрелки — момент наложения и удаления магнита. При наложении магнита частота стимуляции увеличивается только до 89 имп/мин (исходная частота при проведении магнитного теста 100 имп/мин). Данный результат свидетельствует об истощении источника питания, но не о необходимости замены ЭКС, так как реимплантация показана при урежении частоты стимуляции до 85 имп/мин.
Такая картина встречается только в тех ЭКС, магнитоуправляемая контактная цепь которых соединена с сенсорной цепью- в моделях, где эти цепи изолированы, наложение или удаление магнита не приводит к появлению пауз.
Каждый ЭКС типа VVI имеет рефрактерный период, т. е. время, в течение которого он не воспринимает никаких сигналов. ЭКС остается рефрактерным к внутрисердечным потенциалам не только после каждого навязанного, но и после каждого «отловленного» спонтанного комплекса.

Рис. 32. Магнитный тест (ЭКС фирмы Vitatron).
Учащение стимуляции до 90 имп/мин происходит через паузу, величина которой может изменяться.
а — длительность паузы 108 мс- б — длительность паузы 156 мс.
Как правило, рефрактерный период в различных моделях ЭКС колеблется от 200 до 500 мс. Спонтанный желудочковый комплекс, возникающий в интервале, соответствующем величине рефрактерного периода, не будет выделяться аппаратом, и следующий навязанный комплекс появится спустя заданный автоматический интервал. Аппарат воспринимает только те комплексы, в которых амплитуда внутрисердечного потенциала не менее 2—2,5 мВ. Если амплитуда волны R менее указанной величины (часто это бывает, когда на ЭКГ регистрируется низкоамплитудный желудочковый комплекс), данный комплекс не будет воспринят ЭКС и следующий импульс появится через заданный автоматический интервал.
Стимуляция в режиме VVI является основным видом лечения при синдроме слабости синусового узла (СССУ) и нарушениях АВ проводимости.
Стимулятор VVT — это R-повторяющий ЭКС- стимулятор, синхронизированный с волной (рис. 33).
ЭКС этого типа, так же как и ЭКС типа VVI, имеет и сенсорный, и стимулирующий механизмы. И сенсорная, и стимулирующая функции осуществляются посредством одного электрода, имплантируемого в желудочек.

Рис. 33. Функционирование ЭКС в режиме VVT (схема). Знаком звездочка в кружке обозначено восприятие управляющего сигнала и стимуляция.
ЭКС типа VVT имеет такие же интервалы, как и ЭКС типа VVI. Точно так же, как и R-запрещаемый ЭКС, R-повторяющий ЭКС воспринимает активность сердца, но не блокирует генерирование стимулирующего импульса, а, наоборот, стимулирующий импульс появляется в ответ на «отловленный» внутрисердечный желудочковый потенциал [Furman S. et al., 1968- Sowton E., 1968]. Стимулы, как правило, попадают в начальную часть комплекса QRS, но они не могут вызвать деполяризации желудочков, поскольку желудочки в это время находятся в состоянии абсолютной рефрактерности (рис. 34). Если в период автоматического интервала спонтанная деполяризация желудочков не произойдет, то следующий комплекс будет навязанным от ЭКС (рис. 35). Если частота спонтанного ритма близка к базовой частоте, то могут возникнуть сливные сокращения (рис. 36). Иногда стимулирующий импульс может возникнуть не в начале комплекса QRS, а чуть позже, в случаях расщепления желудочкового комплекса при нарушениях внутрижелудочковой проводимости.
Аппарат имеет рефрактерный период, в течение которого он не воспринимает ни один сигнал, поэтому в ответ на потенциалы, зарегистрированные в этом интервале, генерирования импульсов не происходит. Особенность работы данного типа ЭКС заключается в том, что возникновение импульса в ответ на спонтанный комплекс происходит только до определенной частоты, величина которой зависит от рефрактерного периода. Например, при рефрактерном периоде 400 мс эта частота будет соответствовать 150 имп/мин.
Комплексы 2, 3, 7 навязаны от ЭКС, так как в автоматическом интервале, равном 880 мс, спонтанных сокращений не возникло. Остальные комплексы спонтанные, в начале каждого из них регистрируется стимулирующий импульс.

Рис. 36. Стимуляция в режиме VVT.
1, 2, 3, 4, 7, 9, 10 — комплексы спонтанные- 5 и 8 —искусственно вызванные- 6 — сливной. Расстояние между сливным и предшествующим навязанным равно 860 мс, т. е. близко к величине автоматического интервала, равной 880 мс.
Спонтанные сокращения желудочков следуют с частотой от 83 до 120 в 1 мин. В начале каждого комплекса QRS видны стимулы ЭКС.

Рис. 35. Стимуляция в режиме WT.

Рис. 34. Стимуляция в режиме VVT.
Рассмотренный выше вариант R — повторяющегося ЭКС относится к аппаратам первых поколений. В них величина интервала стимуляции слагается из величины рефрактерного периода ЭКС и интервала, в котором осуществлялось нанесение синхронизированного импульса,

Рис. 37. Функционирование ЭКС типа VVT первых и последних поколений (схема). Объяснение в тексте.
так называемого периода синхронизации (рис. 37, а). Очередной навязанный желудочковый комплекс всегда возникал с фиксированным интервалом, равным интервалу стимуляции. В современных зарубежных ЭКС данного типа интервал стимуляции состоит из трех интервалов: рефрактерного периода, периода ингибирования, т. е. периода, в котором происходит ингибирование ЭКС воспринимаемым сигналом, и периода синхронизации (рис. 37,6). Период ингибирования всегда короче периода синхронизации и вместе они составляют так называемый интервал готовности [Edwards L. M. et al., 1981]. Очередной навязанный комплекс необязательно возникнет через время, соответствующее значению автоматического интервала. Если желудочковый сигнал воспринимается в период ингибирования, то ЭКС не будет выдавать синхронно стимулирующий импульс- наоборот, он разрядится и начнется новый цикл, но во время этого цикла периода ингибирования не будет и после рефрактерного периода начнется период синхронизации (рис. 37, в), поэтому возникший межимпульсный интервал будет больше, чем интервал стимуляции. Например, частота стимуляции установлена на 60 имп/мин. Соответственно интервал стимуляции равен 1000 мс. Допустим, что рефрактерный период составляет 332 мс, период ингибирования занимает 145 мс из всего интервала готовности. Значит, период синхронизации составляет остальные 523 мс. При возникновении какого- либо сигнала в периоде ингибирования через 143 мс после рефрактерного периода ЭКС воспримет его, в результате произойдет ингибирование желудочковой цепи и цикл начнется сначала: рефрактерный период 332 мс и период синхронизации 523 мс. Если никакого сигнала в этом цикле не получено, то в конце его произойдет нанесение на желудочек стимулирующего импульса. В итоге получается, что расстояние между двумя последующими стимулирующими импульсами равняется 1330 мс (рис. 37,г).