ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ

ИМПЛАНТИРУЕМЫЕ СТИМУЛЯТОРЫ: ИСТОРИЯ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ТЕНДЕНЦИИ

Москва 2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ

1.1 История имплантируемых стимуляторов

2. СОВРЕМЕННЫЕ СТИМУЛЯТОРЫ

Ведущие производители ЭКС

Особенности современных имплантируемых электрокардиостимуляторов

ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ ИМПЛАНТИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯТОРОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

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

Одно из достижений двадцатого века - имплантируемые электрокардиостимуляторы (ЭКС). 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 cердца. 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 стимуляции - это история инициативы и инноваций, зачастую перед лицом критики и оппозиции. Это уникальная смесь медицины, технологий и маркетинга, которая превратилась в громадную индустрию и вывела электротерапию из лабораторий в клинику.

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ

Впервые способность импульсов электрического тока вызвать сокращения мышцы заметил знаменитый итальянец А. Вольта в 1876 году. [1] Позже, только в конце 50-х - начало 60-х годов двадцатого века учеными и их командами, работающими в различных уголках света, делаются важные открытия в области электростимуляции. Затем Российские физиологи Ю. М. Чаговец и Н. Е. Введенский изучили особенности воздействия электрического импульса на сердце и предположили возможность использования их для лечения некоторых заболеваний сердца. [1]

В 1927 г. доктор Д. Гимен решил создать электрический аналог синусового узла и собрал прибор, состоявший из разрядника, вырабатывавшего 60 импульсов в минуту, и электрода, присоединенного к сердцу страдающего брадикардией пациента, который лежал у него в клинике. В 1951 г. такой прибор применили американские кардиохирурги Килледжен и Биглоу. По сути, это и были первые в мире ЭКС. Но размеры разрядников в это время не позволяли сделать их мобильными, а значит, пациент был привязан к больничной палате.

Первые кардиостимуляторы имели не только этот недостаток. В 1952 г. впервые появилось сообщение об успешном применении электрокардиостимулятора в Соединенных Штатах Америки. Но ЭКС находился вне тела и вырабатываемый им электрический ток проводился к телу по проводам (электродам) или иглами. Для этого электроды были введены в тело через кожу пациента. Как результат открытого контакта между внутренней частью организма и окружающей средой развивались опасные инфекции вдоль электродов, ведущих к сердцу, что часто подвергало жизнь пациента риску. [1] Поэтому возникла задача проведения стимуляции сердца без контакта организма с внешней средой.

1.1 История имплантируемых стимуляторов

Первый имплантируемый кардиостимулятор был создан и установлен в 1958 году шведскими инженером A. Сеннингом и медиком Р. Элмквистом. Эти два человека стали тесно сотрудничать в 1950 году и разработали фибрилляторы и дефибрилляторы для операций на открытом сердце. Они понимали, что главной проблемой наружных кардиостимуляторов было наличие сообщения электродов на сердце с самим стимулятором снаружи, поэтому стали разрабатывать полностью имплантируемый кардиостимулятор. [2] Прибор имплантировали 43-летнему инженеру по имени Арни Ларссон. Стимулятор расположили в верхней части грудной клетки в подключичной области. Пациент имел полную блокаду сердца и страдал от частых сердечных приступов, которые требовали проведения реанимационных мероприятий много раз в день. Его состояние рассматривалось как безнадежное. Риск этой совершенно неизвестной тогда терапии был огромным.

Рис.1.1. Первый имплантируемый ЭКС

Первый стимулятор работал только несколько часов, но второй, имплантированный этому же пациенту, - намного дольше. Второй стимулятор функционировал хорошо в течение 1 недели до внезапного снижения амплитуды стимуляции, предположительно, вследствие поломки электрода, чем была вызвана дисфункция устройства.

Генератор импульсов делал их с амплитудой 2 В и частота импульсов была фиксированная и составляла 70-80 импульсов в минуту. Всё устройство было полностью сделано вручную и состояло из никелево-кадмиевых батарей, электрического контура и разряжающей антенны. Это всё было инкапсулировано в специальную эпоксидную смолу, которая имела превосходную биосовместимость. Приблизительный диаметр и толщина составляли 55 мм и 16 мм соответственно.

Первые устройства имели два электрода. Дистальный конец электрода пришивался к миокарду и служил для стимуляции сердца. Проксимальный конец крепко соединялся с контуром генератора импульса. По оценке, электрод должен был выдержать около 100 тысяч сгибов в день.

Р. Элмквист вскоре перестал создавать стимуляторы, но продолжил своё активное участие в этой области медицинских технологий. Он умер в 1997 году в возрасте 90 лет. A. Сеннинг оставался очень активным в этой области кардиохирургии. Он умер в 2000 году в возрасте 84 лет. Арни Ларссону за всё время в целом было имплантировано 5 систем электродов и 22 генератора импульсов 11 различных моделей кардиостимуляторов, он скончался 28 декабря 2001 года от злокачественного новообразования. [2]

Примерно в то же время, в 1958 году, имплантируемый ЭКС также был создан в США У.Гритбэтчем и установлен хирургом У.Чардаком. Более двух лет эксперименты велись на животных. В 1959 году Гритбэтч запатентовал имплантируемый кардиостимулятор, а Чардак сообщил о первом успешном использовании этого устройства у человека в 1960 году. Имплантацию произвели в июне 77-летнему мужчине с блокадой сердца. Чардак сначала имплантировал электрод и, когда порог стабилизировался, имплантировал сам генератор. Пациент прожил более двух лет и скончался от другого заболевания.

В 1961 году Гритбэтч и Чардак сообщили о 15 пациентах, которым имплантировали кардиостимуляторы. Уже позже ими была изобретена специальную литиевую батарею для стимулятора, которая долго не подвергалась коррозии. Тесное сотрудничество инженеров, врачей и пациентов стало фундаментальной движущей силой для роста такой значительной мировой индустрии. С 1960 года по всему миру было имплантировано более двух миллионов кардиостимуляторов. [2]

Кроме самого прибора, также совершенствовались и электроды, подводимые к сердцу. 4 апреля 1959 года С.Хантер и Н.Рот имплантировали биполярный электрод из нержавеющей стали для стимуляции пациента с блокадой сердца. Электрод состоял из пары стальных проволок, покрытых силиконом. Такой электрод мог работать не менее 6 лет. [2]

В середине 60-х годов ХХ века кардиостимуляторы с режимом «по требованию» были созданы для чтения электрической активности сердца и опеспечивали стимуляцию только тогда, когда это было необходимо. В 70-е годы дизайн электродов улучшился: фиксация стала активной и пассивной. Была создана литиевая батарея, которая заменила ртутную, в результате чего срок службы кардиостимулятора значительно увеличился. В конце 70-х годов были созданы двухкамерные кардиостимуляторы для стимуляции и предсердий, и желудочков.

В начале 80-х годов были созданы электроды со стероидным покрытием. Они вызывали меньшую воспалительную реакцию в месте имплантации.

В середине 80-х годов были созданы стимуляторы, реагирующие на частоту сердечных сокращений. Крохотный сенсор в кардиостимуляторе определял, что тело движется, и использовал это в качестве оценки физической активности человека. В результате частота стимуляции менялась в зависимости от интенсивности сигнала с этого сенсора, тем самым делалась попытка адаптировать частоту сердечных сокращений к нагрузке на организм.

В 90-е годы появились кардиостимуляторы, управляемые микропроцессором. Они стали сложными в устройстве, появилась возможность определять и хранить данные о ритме и частоте сердечных сокращений пациента. Кардиостимулятор подстраивался автоматически под потребности организма человека при различном уровне активности.

В 2000-е годы была изобретена двухжелудочковая стимуляция при сердечной недостаточности. Дополнительный специальный электрод вводился к поверхности левого желудочка. Правый желудочек и левый желудочек стимулировались одновременно.

Автоматизм устройств сделал необходимость посещения врача для контрольного осмотра более редкой и более короткой. Кардиостимуляторы могут также передавать данные через телефонную сеть и через интернет. [2]

В России история кардиостимуляции ведет отсчет также 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 - 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. Более чем за тридцатипятилетний срок в подразделении КБ, возглавляемом В. Е. Бельговым, создано более 30 моделей имплантируемых ЭКС. Особое место в ряду созданных приборов занимает ЭКС-445 (рисунок 1.2), предназначенный для проведения операции кардиомиопластики, впервые предложенной и освоенной в России, проводимой у больных с тяжелой сердечной недостаточностью при противопоказании к пересадке сердца.[1]

Рис.1.2.ЭКС-445