Постоянная электрическая стимуляция сердца - нарушения ритма и проводимости сердца
13.3.2. Постоянная электрическая стимуляция сердца
Постоянная электрическая стимуляция сердца осуществляется путем вживления электрокардиостимулятора с электродами.
Вживляемые электрокардиостимуляторы. В настоящее время имеется более 30 вариантов и типов электрокардиостимуляторов. Длительное время они были предназначены только для лечения больных с полной АВ блокадой и были представлены двумя основными типами — стимулятор фиксированной частоты импульсов (асинхронный) и биоуправляемый стимулятор, деятельность которого синхронизирована с электрическими или другими сигналами организма (рис. 54, А). Создание последних обусловлено тем фактом, что при вживлении независимого (асинхронного) стимулятора и стимуляции желудочков с частотой обычно 69—72 в 1 мин у больных с нестойкой, интермиттирующей А В блокадой в случае восстановления нормальной АВ проводимости возникает парасистолия — «конкуренция» между естественным (синусовым) и электрическими импульсами, приводящая к искусственной парасистолии с опасностью фибрилляции желудочков при попадании импульса в уязвимую фазу (на вершину зубца Т).
Рис. 54. электрическая стимуляция при полной АВ блокаде. А — ЭС желудочков 67 в 1 мин- Б — парасистолия (стрелкой отмечены собственные сокращения желудочков)- частота искусственного ритма 65 в 1 мин. спонтанного — 84 в 1 мин- В — желудочково-зависимая электрическая стимуляция сердца (стрелкой обозначено отключение электростимулятора в случае появления естественного сокращения желудочков).
Для предупреждения этого разработаны биоуправляемые стимуляторы, т. е. предсердно- или желудочково-зависимый и Р-волной управляемый стимулятор желудочков. Все они, кроме генератора импульсов, имеют еще электронную часть для детекции и синхронизации потенциалов сердца (зубца Р или R). Стимуляторы, предназначенные для желудочково-зависимой ЭС, отличаются тем, что R-запрещающий кардиостимулятор (QRS inhibited), широко известный под названием «деманд», т. е. работающий по требованию, или «stand by» (запасной), имеет заданную фиксированную частоту импульсов, например 70 в 1 мин, которую начинает генерировать лишь в том случае, если спонтанная частота сокращений желудочков отсутствует или падает ниже 70 в 1 мин- при более высокой частоте спонтанного ритма зубцы R тормозят, ингибируют генерирование импульсов аппарата- Д-синхронный электрокардиостимулятор (d-triggered) постоянно генерирует импульсы, посылая их в момент зубцов R при нормальной частоте ритма. Понятно, что импульсы, попадая в абсолютный рефрактерный период, оказываются холостыми. В случае удлинения интервала R—R ниже заданных пределов, например ниже 70 сокращений желудочков в 1 мин, направляемые импульсы при частоте 70 в 1 мин окажутся эффективными. В обоих случаях, следовательно, аппараты путем постоянного слежения за зубцом R позволяют избегать парасистолии желудочков (рис. 54,Б).
Другой принцип заложен в электрокардиостимуляторе, управляемом предсердным потенциалом, и заключается в следующем: отведенный электродом сигнал предсердия в аппарате усиливается, задерживается до времени нормального интервала P—R и в виде стимулирующего импульса направляется по другому электроду в желудочки. Следовательно, при полной АВ блокаде создается как будто обход ее, электронный мостик, благодаря чему желудочки сердца снова подчиняются естественному пейсмекерному узлу. В аппарате предусмотрены ограничения диапазона сигналов, передаваемых из предсердия. Так, в случае понижения частоты предсердной автоматики или развития их асистолии предусмотрено автоматическое включение ЭС желудочков в фиксированной частоте импульсов. При частоте сокращения предсердий, превышающей, например, 140 в 1 мин, аппарат может также перейти на асинхронный режим и будет генерировать, например, 70 импульсов в 1 мин, или в зависимости от частоты сокращения предсердий может быть установлено искусственное «блокирование» 2:1 и т. п. Положительным фактом является то, что в случае восстановления АВ проводимости парасистолия наступить не может. Разумеется, такой стимулятор не показан больным с трепетанием, мерцанием предсердий. Этот тип стимулятора 12—15 лет назад был признан наиболее физиологичным- применение его наглядно улучшало гемодинамические параметры больных при полной АВ блокаде по сравнению с асинхронной ЭС желудочков [Sammet Ph. et al., 1966- Бредикис Ю. 10., Думчюс А. С., 1979, и др.]. Поэтому стимулятор такого типа особенно показал больным, занимающимся физическим трудом, больным молодого возраста с учетом их физических потребностей. Однако до последнего времени этот вид стимулятора не получил должного широкого применения главным образом из-за отсутствия электродов с надежной фиксацией их в предсердии, необходимости имплантации двух (предсердного и желудочкового) электродов, недостаточной «чувствительности» аппарата при детекции Низкоамплитудных потенциалов предсердий, более быстрого истощения источника питания по сравнению, например, с асинхронным стимулятором и др. Поэтому во всех странах наибольшее применение получили желудочково-зависимые электрокардиостимуляторы типа «деманд» (рис. 54,В). Однако применение их также связано с некоторыми проблемами. Во-первых, нормальная функция детекции зубца R и синхронизации с ним генератора импульсов может быть нарушена из-за «шумов», как наружных (электромагнитные поля, радиопомехи и т.п.), так и внутренних, например потенциалов, возникающих при работе мышц грудной клетки, и др. Следовательно, стимулятор может реагировать ошибочно не на сигнал сердца (зубец R), а на посторонний сигнал, в результате чего в необходимое время не будет генерировать импульс. В определенной степени этого можно избежать путем создания в аппаратах искусственного рефрактерного периода: после выдачи импульса в течение 0,35—0,4 с биоуправляемый электрокардиостимулятор закрыт к детекции любых сигналов. В стимуляторах такого типа предусмотрена возможность перехода их в асинхронный режим в случае появления наружных шумов. Кроме того, имплантируемые стимуляторы, как правило, заложены в металлический корпус, т. е. экранируются.
Основное требование к вживляемым стимуляторам — это надежность их. Дело в том, что у больных с полной атриовентрикулярной блокадой внезапное прекращение ЭС в более частом, чем спонтанный, ритме приводит у многих больных к кратковременной асистолии или резкому замедлению спонтанного ритма (феномен подавления автоматики желудочков — Бредикис Ю. Ю., Костенко И. Г., 1963).
Основная причина выхода из строя имплантированного стимулятора — преждевременное истощение источника питания. Эта проблема решается в двух основных направлениях: 1) усовершенствование источников питания- 2) экономия энергетических ресурсов путем уменьшения энергопотери при передаче импульсов сердцу, путем улучшения энергетических параметров материала электродов и конструкции его контактной головки. Можно назвать и еще одно направление — это применение источника питания, который можно подзаряжать извне- хотя этот способ практически реализован и полагают, что микроаккумулятор сможет служить до 30 лет, однако он широкого применения не получил главным образом из-за эксплуатационных неудобств.
До последнего времени в качестве источника питания использовались окисно-ртутные батареи, которые могли обеспечить энергию кардиостимулятора на 2 —4 года. Замена источника практически предусматривает полную замену стимулятора. Большие надежды, связанные с удлинением времени функционирования кардиостимулятора, возлагались на радиоизотонные источники питания, а также биоэлектрические источники энергии. Продолжительность действия радиоизотопных источников намечается на 10—12 лет и больше. Перспективными оказались литиевые батареи. Прогнозируется запас энергии их также на 10—12 лет и более. Батареи эти, имеющие небольшие размеры, большую емкость и ряд других положительных сторон, позволяют значительно уменьшить габариты вживляемого стимулятора — до 40—50 г. Фактически при современных достижениях электроники именно источник питания определяет массу и габариты стимулятора.
Возможность и опасность непредвиденного и преждевременного истощения источника энергии заставили разрабатывать способы и технику для дистанционного контроля функционального состояния стимулятора и прогнозирования точного времени замены аппарата. Существовавшие способы контроля можно разделить па те, при которых стимулятор сам выдает сигнал приближения критического уровня источника питания, и те, в которых контроль производится самим больным или специалистами с помощью специальной системы. Вопросы аппаратного контроля ее изложены в разделе 13.3.3.
Эффективность стимуляции, а также длительность функционирования стимулятора во многом зависят от порога электрического раздражения сердца. Известно, что в течение первых 2 недель после имплантации порог электрического раздражения сердца резко повышается вследствие реакции тканей на травму и инородное тело, достигая даже 3—3,5 В- затем порог снижается и после окончательного сформирования соединительнотканной капсулы вокруг контактной части электрода устанавливается на уровне, примерно в 2 раза превышающем исходный порог (в среднем 1,3 В или 2,1 мА). С учетом этого вживляемые стимуляторы обеспечивают амплитуду импульсов 4,5— (> В. Имеет значение и состояние миокарда, например, при кардиомионатиях, миокардитах, а также в результате чрезмерно выраженной реакции на инородное тело тканей сердечной мышцы вокруг электродов порог может вырасти более чем в 10 раз, что является причиной прекращения постоянной стимуляции. Этот феномен называется блокадой выхода (exit block). На ЭКГ при этом видны отдельные артефакты электрических импульсов без желудочкового ответа (рис. 55).
Рис. 55. Нарушение электрической стимуляции сердца при полной АВ блокаде.
А — восстановление синусового ритма. В результате истощения источника питания импульсы стимулятора (показаны треугольником) не вызывают сокращений желудочков- Б — кратковременное «выпадение» навязанного ритма из-за перелома электрода-. В — неэффективная стимуляция (показано стрелкой) при нажатии в области соединения электродов со стимулятором- Г — нарушение стимуляции в результате «блокады выхода».
Только что изложенные факты свидетельствуют о необходимости создания стимуляторов, которые предусматривали бы возможность при необходимости снаружи изменить выходную амплитуду импульсов стимулятора. Так, в первом случае после стабилизации порога целесообразно понижение амплитуды импульсов с целью экономии источника питания, во втором — их повышение. Аналогичный эффект можно получить, изменяя продолжительность импульса (заданная продолжительность обычно 0,005—0,008 с). Такой возможностью обладают так называемые программированные стимуляторы, позволяющие дистанционно с помощью программера снаружи менять амплитуду, частоту (рис. 56), продолжительность, чувствительность и другие параметры импульсов.
Стимуляторы с программируемой частотой расширяют возможности полезного применения электростимуляции, в частности для профилактики, подавления некоторых форм желудочковой тахикардии. Так, хорошо известно, что постоянная ЭС желудочков, нормализуя частоту сокращений порога целесообразно понижение амплитуды импульсов с целью экономии источника питания, во втором — их повышение. Диалогичный эффект можно получить, изменяя продолжительность импульса (заданная продолжительность обычно 0,005—0,008 с). Такой возможностью обладают так называемые программированные стимуляторы, позволяющие дистанционно с помощью программера снаружи менять амплитуду, частоту (рис. 56), продолжительность, чувствительность и другие параметры импульсов.
Рис. 56. ЭКГ больной с полной атриовентрикулярной блокадой. А — при желудочково-зависимой электростимуляции сердца при частоте 52 в 1 мин возникает желудочковая экстрасистола (показана стрелкой)- Б — при учащении ритма наружным программером до 72 в 1 мин (импульсы обозначены S.) полностью навязывается искусственный ритм- В — включение последовательной предсердной (S1) и желудочковой стимуляции (8навязан ритм 82 в 1 мин при АВ интервале в,15 с.
Стимуляторы с программируемой частотой расширяют возможности полезного применения электростимуляции, в частности для профилактики, подавления некоторых форм желудочковой тахикардии. Так, хорошо известно, что постоянная ЭС желудочков, нормализуя частоту сокращений сердца у больных с полной атриовентрикулярной блокадой, оказывает предупреждающее влияние на гипердинамическую форму приступов Адамса—Стокса—Морганьи. Аналогичный клинический эффект нередко удается получить и при пароксизмальной суправентрикулярной тахикардии, возникающей в результате брадикардии или синдрома слабости синусового узла. Программированный стимулятор позволяет путем учащенной ЭС (overdriving) получить эффект при разного вида экстрасистолиях и желудочковых тахикардиях.
В последнее время созданы вживляемые программированные антитахикардические стимуляторы, способные без управления снаружи, т. е. автоматически, «распознать» тахикардию, выбрать оптимальную частоту, или режим ЭС и прекратить начинающуюся тахикардию. Чаще всего при этом используется тот факт, что большинство пароксизмов имеют механизм re-entry и могут быть прекращены одиночными или несколькими (залпом) импульсами, приложенными в определенную фазу сердечного цикла. Однако такие стимуляторы должны быть подобраны индивидуально каждому больному на основе результатов ЭФИ механизма пароксизмов. Менее сложно использование для этой цели полувживляемой радиочастотой электростимуляционной системы. Применение таких стимуляторов в нашей клинике (более 50 наблюдений у больных с re-entry типа суправентрикулярной тахикардии, в том числе и при наличии синдрома ВПУ) позволяет весьма положительно оценить этот несложный метод электростимуляции. В результате навязывания сердцу частого ритма после прекращения такой кратковременной ЭС восстанавливается синусовый ритм (см. рис. 51).
В последнее время все больше внимания уделяется физиологическим стимуляторам, т. е. таким, при которых максимально учитываются потребности организма. В частности, предложены стимуляторы, управляемые рН крови [Cammilli L. et al., 19781, однако они не получили широкого применения. При физиологической стимуляции учитываются главным образом гемодинамические аспекты, такие, как соблюдение или восстановление предсердно-желудочкового синхронизма, оптимальная частота заданного ритма и др. Постоянная ЭС желудочков в гемодинамическом смысле значительно уступает предсердной ЭС, поэтому целесообразно, если есть возможность, применять предсердную ЭС. Однако, к сожалению, нередко стимуляция предсердий является или становится невозможной при нарушенной АВ проводимости. Так, например, при СССУ ЭС предсердий в принципе доказана, в 67— 33%- случаев наблюдается нарушение АВ проводимости [Manila О. et al., 1971}. Необходимо отметить, что при полной АВ блокаде, когда путем ЭС желудочков медленная частота сокращений желудочков нормализуется, происходят положительные сдвиги в гемодинамике: уменьшается систолический и увеличивается минутный объем, уменьшаются общее периферическое сопротивление и общая работа левого желудочка и др. Иногда, особенно при хорошей контрактильной функции миокарда, основные показатели аппарата кровообращения достигают нормальных. В то же время у больных с дистрофией миокарда, а также при интенсивной физической нагрузке возникает недостаточность кровообращения, основной причиной которой является асинхронизм деятельности Предсердий и желудочков. Кроме того, при желудочковой ЭС отрицательную роль в механизме низкого сердечного выброса может играть и ретроградное возбуждение предсердий [Ogawa et al., 1978}.
Из сказанного становится ясным стремление создать такие стимуляторы, которые обеспечивали бы гемодинамические потребности путем вызова предсердной систолы в оптимальный момент перед систолой желудочков. Перспективен в этом отношении секвенциальный (последовательный) предсердно-желудочковый, или так называемый бифокальный, стимулятор. Принцип его действия заключается в том, что он, как и управляемый Р-волной, имеет электродный контакт и с предсердием, и с желудочком, но в отличие от первого оба электрода служат как для детекции зубца Р или Д, так и для осуществления стимуляции. В частности- в случае выраженной синусовой брадикардии, например 45 в 1 мин, стимулятор начинает генерировать заданную частоту импульсов, например 70 в 1мин. Вначале стимулирующий импульс направляется в предсердие, затем, спустя заранее установленное время задержки (в границах физиологического интервала P—R), — в желудочки (рис. 56, В). С учетом гемодинамических преимуществ секвенциальной ЭС вначале ее применяли у больных с полной АВ блокадой с недостаточностью кровообращения, позже ее стали широко применять у больных с СССУ, особенно с нестабильным АВ проведением, а также для подавления наджелудочковой тахиаритмии типа re-entry путем искусственного уменьшения (до 0,15 с) интервала Р—Я, У больных с пароксизмальмальным мерцанием или трепетанием предсердий без предшествовавшей брадикардии.
Рис. 57. Рентгенограмма грудной клетки больного с подкожно имплантированной радиоприемной катушкой и эндокардиальным электродом в правом предсердии.
В настоящее время во всем мире принята классификация аппаратов и способов электростимуляции, в которой вид и назначение стимулятора обозначены тремя буквами. Первая буква указывает на соответствующую камеру сердца, которая подвергается стимуляции (предсердие, желудочек или оба вместе), вторая буква — с какого отдела сердца воспринимаются сигналы, т. е. с каким внутрисердечным сигналом происходит зависимая ЭС, и третья буква обозначает режим стимуляции.
Радиочастотные стимуляторы — это полувживляемая электростимуляционная система. Генератор импульсов с передающим устройством, включая радиоантенну и источник питания, находится снаружи, а имплантируется лишь радиоприемник величиной с пятикопеечную монету с эндокардиальным электродом (рис. 57). Он вживляется обычно подкожно в области передней поверхности трудной клетки ниже ключицы. Передающее устройство необходимо прикладывать над проекцией приемной катушки, соблюдая соосность между ними. ЭС проводится прямоугольными импульсами длительностью 0,0008 с с частотой повторения 200—250 в 1 мин. Выходная амплитуда импульсов регулируется до 5—8 В. Генератор генерирует в течение импульса переменное напряжение частотой 440 Гц, на которую настроен резонансный контур детекторного приемника. В передающем устройстве при включении его предусмотрена обычно выдача импульсов в течение до 8 с. Приступы снимает сам больной, поэтому при низком интеллекте его данный вид стимулятора не рекомендуется.
Радиочастотная ЭС применяется обычно в том случае, когда с помощью ЭФИ выявлены пароксизмы наджелудочковой тахикардии типа re-entry и установлено, что их можно устранить, в частности, при наличии частых и продолжительных приступов, для прекращения которых требуется дефибрилляция сердца, а внутривенное или перорально применение антиаритмических средств не дает желаемого эффекта.
При синдроме предвозбуждения радиочастотную ЭС предсердий можно применять у тех больных, у которых, по данным ЭФИ, длинный ЭРП дополнительного АВ соединения (более 0,3 с), т. е. когда блокада проведения импульсов но ДПП наступает при стимуляции предсердий с частотой не более 180—200 в 1 мин- при этом, как и в других случаях пароксизмальной тахикардии, важно отсутствие приступов мерцательной аритмии. Радиочастотная ЭС предсердий имеет более широкие показания при наличии скрытого дополнительного пучка, проводящего импульс во время возвратной тахикардии только ретроградно из желудочков в предсердия, а АВ-узел антеградно пропускает не более 200—220 имп в 1 мин.
Электроды для постоянной стимуляции. Электродам предъявляются большие требования: они должны иметь высокую механическую прочность (в течение года претерпевают не менее 30 млн. постоянных изгибов и деформаций, связанных с движениями сердца), индифферентность для человеческого организма и др. Перелом электродов в среднем отмечается в 2—3% случаев. Обычно в качестве металлического проводника используются коррозионностойкие металлы- устойчивость к механической нагрузке достигается использованием спиралевидных, многожильных в других конструкций кабелей. Срок службы электродов рассчитан примерно на 10 лет.
Применяют два основные вида имплантируемых электродов — миокардиальные и эндокардиальные. Первые фиксируют в миокарде путем прошивания или ввинчивания. Этим обеспечивается их надежная фиксация, однако для введения миокардиальных электродов требуется торакотомия или нижняя медиастинотомия, что связано с увеличением риска операции и частоты осложнений. Поэтому в последнее время преимущество отдается эндокардиальным электродам, прототипом применения которых является зондирование правых отделов сердца. Для введения этих электродов не требуется общая анестезия, и операция заключается практически в венесекции обычно плечеголовной или наружной яремной вены и в образовании места для имплантируемого стимулятора, чаще всего подкожно или глубже, в зоне большой грудной мышцы. Имплантация эндокардиального электрода осуществляется в рентгеноперациоиной. Обеспечить стабильную фиксацию эндокардиального электрода в полостях сердца труднее, особенно в первые дни, до обрастания электрода фибрином, а позже соединительной тканью. В случае дислокации эндокардиальных электродов (в среднем 2—8%) и нарушения постоянной стимуляции требуются повторные вмешательства. Межтрабекулярные щели в структуре правого желудочка улучшают стабильность головки электрода, создают более благоприятные условия для ее фиксации, чем в правом предсердии. Для предотвращения или уменьшения дислокации электродов, главным образом предсердных, предназначены специальные фиксирующие приспособления в контактной части их или разные выступы пластмассовой изоляции электрода. Применение электродов с «манжеткой» позволило уменьшить количество дислокаций электродов до 2,1%, а применение электродов с первичной фиксацией — полностью предотвратить это осложнение [Бредикис Ю. Ю., Думчюс А. С., 1979- Стирбис П. П., 1981, и др.}. В нашей практике эндокардиальная стимуляция используется для постоянной ЭС в 93% случаев.
Мы не будем останавливаться на технике имплантации эндокардиальной системы стимуляции- отметим лишь, что как для ближайших, так и для отдаленных результатов постоянной стимуляции имеют значение тщательность выполнения этой несложной операции, а также некоторые исходные параметры — порог электрической стимуляции и амплитуда зубца Р или Д. Практически амплитуда Внутрипредсердного и внутрижелудочкового потенциала должна превышать 1 мВ для обеспечения биоуправляемой кардиостимуляции, так как, например, кардиостимуляторы «чувствительны» к зубцу R, если он не менее 1—2,6 мВ, и к зубцу Р — если он не менее 0,5—1 мВ.
Порог при имплантации электрода должен быть ниже 1В для желудочков (по нашим данным, в среднем 0,65±. ±0,13 В или 0,7±0,4 мА), а для предсердий — около 1 В (по нашим данным, в среднем 0,87=Ь0,17 В) при длительности импульса 0,001 с. В последнее время установлено, что применение электродов с контактной головкой из стекловидного угля сопровождается меньшим подъемом порога электрического раздражения сердца.
