1 часть - Инфаркту.Нет

Часть 1 из 3
Оглавление
Вступление .................................................................................................................... 1
1
Элементы контура стимуляции ......................................................................... 4
2
Параметры импульса стимуляции ..................................................................... 9
3
Поляризационное сопротивление ...................................................................... 15
4
Элемент питания кардиостимулятора (батарея) ......................................... 21
5
Порог стимуляции .............................................................................................. 27
6
Программирование длительного срока эксплуатации батареи.................... 35
7
Колебания порога стимуляции .......................................................................... 39
8
Отторжение электродов .................................................................................. 44
9
Размер электрода ............................................................................................... 50
10 Стероид-выделяющий электрод ....................................................................... 56
Вступление
Цель программы
Разделы, изложенные в руководстве "Основы кардиостимуляции, программа для
самостоятельного изучения" сконструированы так, чтобы помочь вам понять
работу кардиостимулятора. Наша цель  репрезентативно представить вам
информацию. Тщательно изучив информацию, вы получите необходимые для
работы знания по технологии кардиостимуляции.
Содержание программы
Программа включает следующие части:
 Знакомство со стимуляцией.
 Знакомство с детекцией.
 Циклы стимуляции (Pacing Cycles).
 Частотно-адаптивная стимуляция.
 Диагностические методы.
Каждая глава начинается с перечисления учебных задач. Это определяет цель
вашего самообучения в конкретной главе. Каждая глава заканчивается
контролем знаний. Это помогает определить, освоили ли вы поставленные
задачи. В конце каждой части включен список терминов.
Организация программы обучения
Данная программа позволяет вам выбрать свой собственный темп изучения.
Каждая глава состоит всего лишь из нескольких страниц. Вы можете работать по
своему усмотрению, изучая столько глав за один раз, сколько сами пожелаете.
1
Цели кардиостимуляции
Было бы не плохо начать обучение с обзора основных функций водителя ритма.
Искусственный водитель ритма разработан для того, чтобы помочь сердцу
поддерживать нормальное или почти нормальное функционирование. Он
осуществляет это путём доставки управляемых электрических импульсов в тех
случаях, когда сердце не в состоянии самостоятельно генерировать импульсы
или проводить их.
Здоровое сердце
Здоровое сердце сокращается ритмично и регулярно. Сокращения предсердий и
желудочков чередуются в определённом ритме, максимизирующем сердечный
выброс. Сердце совершает 100.000 сокращений в сутки.
Сокращения сердца управляются электрическими импульсами. Импульсы
рождаются в группе проводящих клеток, названной синоатриальным узлом.
Далее они по проводящему пути распространяются на желудочки. Проведённые
электрические импульсы вызывают деполяризацию мышечных волокон и, как
следствие, мышечное сокращение.
Нарушения работы сердца, требующие кардиостимуляции
Искусственный водитель ритма (кардиостимулятор) показан в тех случаях, когда
сердце на может генерировать или проводить электрические импульсы
самостоятельно.
Дисфункция синусового узла  неадекватное формирование электрических
импульсов  наиболее частое показание для имплантации кардиостимулятора в
Европе и США. При данной нозологии кардиостимулятор помогает пациенту,
искусственно производя стимуляцию предсердий, вызывая деполяризацию, даже
если синоатриальный узел не работает должным образом.
Неадекватное проведение импульсов между предсердиями и желудочками 
более редкое, но не менее значимое показание к электрокардиостимуляции.
Пациентам с значительными нарушениями атриовентрикулярного проведения
помогает двухкамерный кардиостимулятор. После распознавания деполяризации
предсердий двухкамерный водитель ритма стимулирует желудочки,
поддерживая таким образом плавное и непрерывное проведение, даже если
атриовентрикулярный узел работает не полноценно.
Функции кардиостимулятора
Современный кардиостимулятор имеет четыре функции:
 Стимуляция сердечной мышцы с целью эффективной и последовательной
деполяризации в соответствии с собственным ритмом сердца
 Определение правильной работы сердца для избежания ненужной
стимуляции (детекция, сенсинг).
 Ответ на повышенный метаболический запрос увеличением ЧСС в тех
случаях, когда самостоятельно сердце не может этого осуществить.
2
 Предоставление информации о функционировании сердца пациента и
кардиостимулятора.
3
1
Элементы контура стимуляции
1.1 Цели
После завершения этой главы вы должны уметь:
 Определять элементы контура стимуляции.
 Описывать функции каждого элемента.
 Объяснять как работает стимуляция.
1.2 Элементы контура стимуляции
Ниже перечислены все компоненты контура стимуляции:
 Источник питания
Элемент
питания
внутри
имплантированного
импульсгенератора
обеспечивает энергией, необходимой для создания электрического импульса.
Импульсгенератор также содержит микросхему, контролирующую
функционирование кардиостимулятора.
 Проводники
Проводники представляют собой провода, позволяющие доставить импульсы
от импульсгенератора к сердцу. Они также осуществляют детекцию
деполяризации, соответственно проводя электрические сигналы от сердца к
импульсгенератору.
 Катод
Катод  это электрод, несущий отрицательный электрический заряд. Катод
непосредственно соединён с тканью сердца.
 Анод
Анод  это электрод, несущий положительный заряд. По аноду
электрический импульс возвращается после стимуляции сердца. В
однополюсных системах (unipolar lead system) анод представляет собой
металлический корпус импульсгенератора (Рис 1.1). В двухполюсных
системах (bipolar lead system) анод и катод заключены в одном корпусе и
имеют отдельные проводники (Рис 1.2).
4
Рисунок 1-1. Однополюсная система электродов.
Рисунок 1-2. Биполярная система электродов.
Рисунок 1-3. Типичные положения электродов.
5
1.3 Как происходит стимуляция
Кардиостимулятор формирует электрический контур (electric cirquit) в теле
пациента, объединяя электронные компоненты с сердцем, а также с тканями и
жидкостями организма. Электроды считывают электрические сигналы сердца,
информация поступает в импульсгенератор. Он, в свою очередь, обрабатывает
информацию и, если электрическая система сердца не сработала, обеспечивает
электрический стимул.
Во время стимуляции ток движется от импульсгенератора по катоду к тканям
сердца, возвращаясь через ткани организма или по аноду в импульсгенератор.
Таким образом, имеет место полный электрический контур (контур
стимуляции). (Рис 1.2, 1.3) Если один из компонентов контура отсутствует,
контур неполный (незамкнутая электрическая цепь). Электрический ток может
проходить только через полный контур.
РЕЗЮМЕ
 Кардиостимулятор
обеспечивает
электростимуляцию,
формируя
электрический контур в организме.
 Контур стимуляции состоит из импульсгенератора, проводников и
электродов, тканей организма.
6
Контроль знаний 1
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a) ______
b) ______
c) ______
d) ______
Анод несёт положительный электрический заряд.
Электрические импульсы могут проникать через мышечную
ткань, но не через жидкости организма.
В качестве источника для кардиостимулятора используется
внешний элемент питания.
Анод и катод  важные компоненты контура стимуляции.
2) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Электрод кардиостимулятора…
a)
…не играет роли в детекции ритма сердца.
b)
…доставляет стимулы от импульсгенератора к сердцу. Доставляет
информацию от сердца к импульсгенератору.
c)
…содержит микросхему, контролирующую работу стимулятора.
d)
…имеет два проводника в одной обмотке.
3) Выберите правильный ответ.
Электрические импульсы из импульсгенератора…
a)
…возвращаются обратно после стимуляции сердца.
b)
…абсорбируются жидкостями тела.
c)
…проходят через сердце только если электроды контактируют с
тканями сердца.
d)
…входят в сердце через анод и возвращаются через катод.
4) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
В (однополюсных, двухполюсных) системах анод
металлическим корпусом пульсогенератора.
(Анод, катод) непосредственно соединён с тканью сердца.
является
7
Ответы к контролю знаний 1
1.
a) Да
b) Нет
c) Нет
d) Да
2.
b
3.
a
4.
a) Однополюсных
b) Катод
8
2
Параметры импульса стимуляции
2.1 Цели
После завершения этой главы вы должны уметь:




Определять параметры импульса стимуляции.
Описывать, каким образом закон Ома применим к контуру стимуляции.
Определять три источника сопротивления в контуре стимуляции.
Раскрывать эффект каждого из источников сопротивления на эффективность
работы контура стимуляции.
2.2 Параметры импульса кардиостимуляции
Ниже перечислены три самых важных параметра импульса стимуляции:
 Сила тока (или поток электричества) (I)  измеряется в амперах [А]  это
движение электричества (свободных электронов) по электрической цепи
(контуру). Один ампер равен электрическому заряду в один кулон,
проходящему по проводнику за одну секунду.
 Напряжение (U)  измеряется в вольтах [В]  определяющая характеристика
электродвижущей силы. Напряжение  основная мера напряжённости в
электрическом контуре.
 Импеданс (R)  измеряется в омах [Ом]  представляет собой совокупность
противодействий электрическому току в цепи. Импеданс является
компонентом импульса стимуляции только если оно влияет на
характеристики импульса.
В контуре стимуляции три источника сопротивления:
 Сопротивление проводника электрода
 Сопротивление тканей
 Поляризационное сопротивление
2.3 Различие между сопротивлением и импедансом
Термин сопротивление применяется в отношении простых электрических
контуров. Такие контуры имеют постоянное напряжение и не содержат
конденсаторов. Термин импеданс применяется для более сложных контуров, в
которых есть конденсаторы, а напряжение является переменной величиной.
Скорее, для обсуждения контура стимуляции более применим термин
"импеданс", чем "сопротивление".
Аналогия
Сила тока, напряжение и сопротивление  взаимосвязанные величины. На
рисунке 2.1 гидравлическая система иллюстрирует взаимоотношение элементов
импульса стимуляции.
9
Рисунок 2-1. Аналогия: компоненты импульса стимуляции.
1. Сила (напряжение)
2. Необходимый уровень (порог стимуляции)
3. Труба (электрод)
4. Клапан (электрическая цепь)
5. Резервуар (батарея)
6. Ёмкость (заряд)
7. Неиспользеумая ёмкость
8. Продолжающиеся потери (саморазрядка)
9. Утечка
10. Поток (электрический ток)
11. Наконечник
12. Приёмный резервуар (сердце)
13. Безрезультатные потери
Верхний резервуар с водой характеризует источник питания кардиостимулятора.
Высота над точкой доставки характеризует силу (напряжение), с которой
доставляется поток (электрический ток). Размер наконечника характеризует
препятствие потоку воды (импеданс). Клапан определяет колебания
сопротивления (уменьшение, увеличение).
Вода (электричество) на трубой (электродом) не использована, вода в нижнем
резервуаре  использованная. В связи с тем, что резервуар (элемент питания) 
это не полностью изолированная система, имеют место некоторые потери
(саморазрядка) даже если вода (электрический ток) не течёт. Поток воды зависит
от высоты резервуара над наконечником (характеризует источник питания),
сопротивления току жидкости, продолжительности и скорости потока, а также
вместимости резервуара.
2.4
Закон Ома
Закон ома раскрывает отношение между напряжением, силой тока и
сопротивлением, что определяется формулой: U=I*R.
Закон Ома лежит в основе разработки электрода и определяет фундаментальные
принципы кардиостимуляции. В дальнейшем мы будем часто ссылаться на него.
10
2.5 Источники сопротивления
Существует три источника сопротивления в контуре кардиостимуляции.
Сопротивление тканей положительно влияет на эффективность стимуляции,
сопротивление проводника электрода и поляризационное сопротивление  нет.
 Тканевое сопротивление  это сопротивление тканей организма
электрическому току в зоне электрод-тканевого взаимодействия. Оно
увеличивает эффективность кардиостимуляции, поскольку при той же силе
тока увеличивает напряжение (в соответствии с законом Ома).
Электрический ток концентрируется (имеет высокую плотность) благодаря
тканевому сопротивлению, следовательно увеличивает свою мощность
(напряжение).
Аналогия
Влияние высокого тканевого сопротивления на напряжение можно сравнить с
влиянием узкого наконечника на воду, поступающую из водопроводного
шланга. Если поток воды из шланга (электрический ток в контуре стимуляции)
постоянный, уменьшение размера наконечника (увеличение тканевого
сопротивления) приводит к более интенсивному выбросу воды из шланга (вода
выбрасывается быстрее и с большей силой).
 Сопротивление проводника электрода  это сопротивление, оказываемое
электрическому току внутри проводника электрода. Оно приводит лишь к
тепловым потерям. Его величина мало сравнима с другими источниками
сопротивления и, таким образом, не влияет на эффективность стимуляции.
 Поляризационное
сопротивление
(polarization
impedance)

это
сопротивление, вызванное концентрацией ионов на катоде и аноде. Данное
сопротивление уменьшает эффективность кардиостимуляции, поскольку
увеличивает необходимое напряжение для запуска процесса деполяризации.
(Подробно поляризационное сопротивление описано в главе 3).
2.6 Преимущества высокого тканевого сопротивления
Современные электроды для стимуляции с порами и микропорами
сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать высокое тканевое
сопротивление. Они доставляют стимул к сердцу с использованием меньших
токов, у обычных электродов. Это уменьшает истощение заряда батареи и
продлевает её срок службы (Глава 9 предоставляет больше информации о
пористых и микропористых электродах).
РЕЗЮМЕ
 Три наиболее важные характеристики импульса кардиостимуляции  сила
тока, напряжение и сопротивление.
11
 Существует три основных источника сопротивления в контуре стимуляции:
ткани, проводник электрода и явление поляризации. Сопротивление тканей
способствует повышению эффективности стимуляции, сопротивление
проводника электрода и поляризационное сопротивление  нет.
 Принципы закона Ома являются фундаментальными для технологии
кардиостимуляции. Закон Ома определяет взаимоотношения силы тока,
напряжения и сопротивления, что выражается формулой U=I*R.
12
Контроль знаний 2
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a) ______
b) ______
Выгодным свойством современных электродов является их
способность достигать высокого тканевого сопротивления.
Наиболее важные характеристики импульса стимуляции  это
сила тока, напряжение и амперы.
2) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Сопротивление проводника электрода…
a)
…это сопротивление электрическому току, сформированное
концентрацией ионов на аноде и катоде.
b)
…производит тепло, помогая кардиостимулятору работать более
эффективно.
c)
…является важным источником сопротивления в контуре
стимуляции.
d)
…приводит лишь к тепловым потерям и не влияет на эффективность
стимуляции.
3) Выберите правильный ответ.
Напряжение …
a)
…это основная характеристика напряжённости импульса стимуляции.
b)
…это характеристика электродвижущей силы.
c)
…связано с силой тока и сопротивлением. Эта взаимосвязь
выражается формулой U=I*R.
d)
…это константа закона Ома.
4) Выберите наиболее подходящий ответ.
Имплантирован новый электрод с высоким тканевым сопротивлением.
Напряжение импульса стимуляции не требует изменений. В соответствии с
законом Ома сила тока
a)
увеличилась
b)
осталась прежней
c)
уменьшилась
5) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
(Сопротивление, импеданс)  это препятствие электрическому току в
электрических контурах, имеющих постоянное напряжение и
содержащих конденсаторы.
(Сопротивление, импеданс)  это препятствие электрическому току в
контурах стимуляции.
13
Ответы к контролю знаний 2
1.
a) Да
b) Нет
2.
d
3.
a, b, c
4.
c
5.
a) Сопротивление
b) Импеданс
14
3
Поляризационное сопротивление
3.1 Цели
После завершения этой главы вы должны будете уметь:
 Давать определение поляризационному сопротивлению.
 Объяснять каким образом импульс стимуляции вызывает поляризационное
сопротивление.
 Определять остаточный потенциал.
 Описывать влияние поляризационного сопротивления на эффективность
кардиостимуляции.
 Знать о двух возможностях уменьшения данного сопротивления.
3.2
Поляризационное сопротивление
Поляризационное сопротивление  это препятствие электрическому потоку,
вызванное скоплением электрически заряженных частиц на электродах
кардиостимулятора (аноде и катоде). Поляризационное сопротивление
уменьшает эффективность кардиостимуляции, поскольку увеличивает затраты
энергии.
Жидкости и электролиты организма содержат заряженные частицы (ионы) и
могут проводить электричество. Во время кардиостимуляции, когда импульс
проходит через контур стимуляции, электроды несут определённый заряд
(поляризуются). При этом активный катод несёт отрицательный заряд, а
активный анод  положительный.
Функцонирующие электроды притягивают ионы
При движении электричества электроды притягивают ионы из электролитов.
Положительно заряженные электроды привлекают отрицательно заряженные
ионы, а отрицательно заряженные электроды  положительно заряженные ионы.
Ионный конденсатор
Ионы собираются на поверхности электрода, формируя барьер, который
работает как конденсатор, то есть он (конденсатор) накапливает часть заряда во
время движения тока по электроду. Таким образом, чтобы доставить
необходимое количество электричества, нужно увеличить напряжение.
Чем дольше электрический ток перемещается по электроду, тем больше ионов
перемещается из электролитов к электроду. Это увеличивает ёмкость ионного
конденсатора, а следовательно и сопротивление.
Рисунок 3.1 показывает, что до стимуляции электроды не поляризованы. Ионы в
электролите равномерно распределены, в целом формируя нейтральный заряд.
15
Рисунок 3-1. До движения электрического тока.
На рисунке 3.2 показано начало стимуляции. Электроды поляризуются и ионы
концентрируются вблизи их поверхностей, образуя барьер для электрического
тока.
Рисунок 3-2. После начала движения электрического тока.
Рисунок 3.3 иллюстрирует, что по мере продолжения стимуляции всё больше
ионов привлекается к поляризованным электродам. Ёмкость ионного
конденсатора увеличивается, необходимо большее напряжение, чтобы
поддержать электрический ток на выходе.
Рисунок 3-3. Электрический ток продолжает течь.
Когда стимуляция прекращается, электроды становятся нейтральными (Рис 3.4).
Ионы, скопившиеся вокруг электродов возвращаются на свои места,
распределяясь в целом в электролите электрически нейтрально (Рис 3.1).
Движение ионов на свои прежние места создаёт слабый электрический ток
(происходит разрядка ионного конденсатора), названный остаточным
потенциалом. Этот ток может определяться кардиостимулятором.
16
Рисунок 3-4.После остановки электрического тока.
3.3 Эффекты поляризационного сопротивления
 истощает электрический заряд элемента питания
 уменьшает срок службы кардиостимулятора
В соответствии с законом Ома при возникновении поляризационного
сопротивления необходимо немного большее напряжение, чтобы доставить то
же количество электричества. Использование большего напряжения в каждом
стимуле быстрее истощает элемент питания, следовательно уменьшает
долговечность кардиостимулятора.
Примечание:
Эффект поляризационного сопротивления и остаточного
потенциала не может иллюстрироваться на ЭКГ. Импульс
стимуляции длится настолько короткое время, что выглядит
на ЭКГ как вертикальная линия.
3.4 Как уменьшить поляризационное сопротивление
 Перепрограммируйте импульсы стимуляции, сделайте их короче.
Концентрация ионов увеличивается с каждой миллисекундой действия
электрического тока. Короткий импульс (малая продолжительность стимула)
уменьшает степень концентрации ионов.
 Используйте электроды с большой поверхностью. Специально разработанные
электроды с порами и микропорами имеют большую площадь поверхности,
это уменьшает поляризационное сопротивление. Подробно этот вопрос
описан в Главе 9.
17
РЕЗЮМЕ
 Поляризационное сопротивление  это сопротивление, вызванное
скоплением ионов вокруг электродов кардиостимулятора. Оно уменьшает
эффективность кардиостимуляции.
 После прекращения стимуляции, в отсутствие электрического тока на
электродах ионы возвращаются в своё прежнее положение, образуя
электрически нейтральную среду. Их движение вызывает короткий
электрический ток, названный остаточным потенциалом, который мешает
кардиостимулятору определять деполяризацию предсердий.
 Эффект поляризационного сопротивления может быть уменьшен за счёт
уменьшения времени действия стимула, использования специальных
пористых электродов, имеющих большую площадь поверхности.
18
Контроль знаний 3
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a) ______
b) ______
Поляризационное сопротивление, как и сопротивление тканей
улучшает кардиостимуляцию.
Остаточный потенциал мешает кардиостимулятору определять
деполяризацию предсердий.
2) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Когда электрический ток в контуре стимуляции прекращает своё существование,
сконцентрированные вокруг электрода ионы…
a)
…остаются на месте несколько секунд.
b)
…возвращаются в прежние позиции, образуя электрически
нейтральную субстанцию.
c)
…притягиваются к поляризованным электродам.
d)
…формируют барьер, препятствующий проведению электрических
импульсов через сердце.
3) Выберите лучший ответ.
Увеличение длительности стимула…
a)
…уменьшает поляризационное сопротивление.
b)
…увеличивает
способность
кардиостимулятора
распознавать
деполяризацию предсердий.
c)
…увеличивает поляризационное сопротивление и уменьшает
остаточный потенциал.
d)
…увеличивает поляризационное сопротивление.
4) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
c)
d)
Жидкости тела являются (электролитами, ионами).
Заряженные частицы в жидких средах организма называются
(ионами/ амперами).
В соответствии с законом Ома чуть (большее, меньшее) напряжение
необходимо для доставки того же количества электричества при
увеличении поляризационного сопротивления.
Когда поляризационное сопротивление (увеличивается, уменьшается),
необходимо большее напряжение, чтобы доставить то же количество
электричества.
19
Ответы к контролю знаний 3
1.
a) Нет
b) Да
2.
b
3.
d
4.
a) электролитами
b) ионами
c) большее
d) увеличивается
20
4
Элемент питания кардиостимулятора (батарея)
4.1 Цели
После завершения этой главы вы должны будете уметь:
 Определять два наиболее важных параметра элемента питания
кардиостимулятора.
 Представлять как определяется срок службы элемента питания.
 Представлять преимущества литиум иодидной батареи.
 Представлять принцип работы литиум иодидной батареи.
 Представлять каким образом происходит истощение литиум иодидной
батареи.
4.2 Параметры батареи кардиостимулятора
Ниже приведены два наиболее важных параметра батареи кардиостимулятора:
 Номинальное напряжение  это напряжение питания новой батареи.
Номинальное напряжение может быть увеличено за счёт использования
удвоителя или утроителя напряжения (мини-трансформатор внутри
импульсгенератора), однако это быстрее истощает батарею. Тщательное
программирование стимулятора является лучшим способом продления жизни
источника питания (смотри Главу 6).
Примечание:
Большинство литиум иодидных батарей имеют номинальное
напряжение 2,8В. Соответственно удвоитель и утроитель
увеличиваю это напряжение до 5,6В и 8,4В.
 Ёмкость  оценивается в амперчасах (Ач)  количество электричества,
которое батарея может обеспечить в течение всего срока эксплуатации.
Различные элементы питания кардиостимулятора имеют ёмкость от 0,5 до 3,0
Ач.
В спецификации кардиостимулятора обычно указываются две ёмкости:
максимальная ёмкость и проектная. Поскольку не вся энергия может быть
доставлена к сердцу, проектная ёмкость более точно предсказывает срок службы
батареи.
4.3 Расчёт срока службы элемента питания
Для того, чтобы рассчитать срок службы батареи, необходимо разделить ёмкость
батареи на силу потребляемого тока, измеряемую в микроамперах. Формула и
пример приведены ниже.
Формула:
Срок службы 
Ёмкость (Ач)
Потребляемый ток ( А)
21
Пример:
Срок службы 
2 Ач
 80,000 часов
25 μА
Преобразуем часы в года:
80,000 часов
 9,3 лет
8760 часов в год
4.4 Типы батарей кардиостимулятора.
В современных кардиостимуляторах используется два типа источников питания:
литиум иодидные и литиум марганец диоксидные. Характеристики каждого типа
приведены в таблице 4.1.
Тип батареи
Литиум иодидная
Литиум марганец
диоксидная
Номинальное
напряжение
2,8
3,8
Средний
срок Максимальная ёмкость
службы
5-12 лет
0,9-1,8
TBD
TBD
Литиум иодидная батарея
Литиум иодидная батарея используется в следующих кардиостимуляторах
Vitatron:
 Harmony II and Ruby
 Topaz and Rhythmyx
 Ceryx, Finesse
Литиум иодидная батарея имеет следующие преимущества:
 Надёжность.
Мало литиум иодидных источников питания иссякают преждевременно.
Объём истощения может быть определён измерением сопротивления
батареи, что довольно легко выполнить для оценки оставшегося срока
эксплуатации.
 Высокая объёмная плотность энергии.
Объёмная плотность энергии  это отношение ёмкости батареи к единице
объёма. Для сравнения литиум иодидная батарея ёмкостью 1,8 Ач по размеру
меньше батареи той же ёмкости, но с меньшей объёмной плотностью.
 Низкая скорость саморазрядки.
Скорость саморазрядки  это скорость, с которой источник питания
самостоятельно разряжается (без его использования в электрической цепи).
 Высокая герметичность.
Герметичность определяется уровнем утечки газов из герметизированного
импульсгенератора. Литиум иодидная батарея зарекомендовала себя
достаточно хорошо, поскольку производит очень мало газа за время своего
функционирвоания.
22
Литиум магний диоксидная батарея
Литиум магний диоксидная батарея имеет большее номинальное напряжение.
Она также обладает большей ёмкостью. Однако, такая батарея имеет низкую
объёмную плотность энергии.
Повышенная ёмкость такой батареи часто используется для реализации
дополнительных функций кардиостимулятора.
4.5 Принцип работы литиум иодидной батареи
Литиум иодидная батарея используется в большинстве современных
кардиостимуляторах. Она производит электричество благодаря химической
реакции между литием и иодидом, находящимися внутри батареи.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Корус батареи
Литиевый анод
Слой литиум иодида
Иодид (катод)
Новая батарея
Наполовину использованная батарея
Рисунок 4-1. Литиум иодидная батарея.
Анод внутри такой батареи представлен литием, а катод, расположенный вокруг
анода,  иодидом. Литий ионизируется, теряя электрон, и взаимодействует с
иодидом катода, образуя слой литий иодида.
Свободные электроны, образованные в результате ионизации лития не могут
проникнуть через слой иодида лития, они остаются на аноде. Таким образом,
анод становится отрицательно заряженным по отношению к катоду. Если
замкнута электрическая цепь между анодом и катодом, электроны устремляются
к катоду. Это и вызывает электрический ток, используемый для реализации
стимуляции и дополнительных функций.
23
4.6 Как литиум иодидная батарея истощается
Иодид лития  это твёрдое вещество, в котором постепенно увеличивается
разделение лития и иодида (слоем иодида лития). В результате внутреннее
сопротивление батареи увеличивается, а напряжение  в соответствии с законом
Ома  уменьшается. Когда свободный литий заканчивается, внутреннее
сопротивление элемента питания растёт быстрее, соответственно быстрее падает
напряжение (Рис 4.2).
Рисунок 4-2.Состояние батареи по отношению к сопротивлению.
4.7 Замена батареи кардиостимулятора
Большинство кардиостимуляторов способны сообщать об истощении элемента
питания. Например, кардиостимулятор Diamond выдаёт сообщение "Старение"
(AGEING) в случаях, когда сопротивление батареи находится в диапазоне от 1,7
до 3,2Ом.
РЕЗЮМЕ
 Номинальное напряжение и ёмкость  две наиболее важные характеристики
элемента питания кардиостимулятора.
 Литиум иодидная батарея чаще всего используется в кардиостимуляторах.
 Срок службы батареи определяется отношением ёмкости батареи к силе
потребляемого тока.
 Литиум иодидная батарея производит электричество благодаря химической
реакции внутри батареи.
 Литиум иодидная батарея иссякает в связи с увеличением внутреннего
сопротивления, соответственно уменьшения напряжения.
24
Контроль знаний 4
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a)
b)
______ Одним из преимуществ литиум иодидной батареи является
низкая объёмная плотность заряда.
______ Элемент питания быстрее истощается если используется
удвоитель или утроитель напряжения.
2) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Литиум иодидная батарея…
a)
…это недавно разработанная батарея, имеющая номинальное
напряжение 3.5В.
b)
…обычно истощается в связи с нехваткой иодида.
c)
…производит электричество благодаря химической реакции между
литием и иодидом внутри батареи.
d)
…перезаряжается внешним источником.
3) Выберите правильный ответ.
Ёмкость элемента питания …
a)
…это количество электричества, которое батарея может выработать за
время эксплуатации.
b)
…это номинальное напряжение батареи.
c)
…не используется для расчёта срока службы батареи.
d)
…увеличивается с использованием удвоителя или утроителя
напряжения.
e)
…обычно измеряется в микроамперах.
4) Выберите наиболее подходящие ответы.
В инструкции большинства кардиостимуляторов указаны два типа ёмкости
батареи:
a)
Максимальная.
b)
Минимальная.
c)
Расчётная.
d)
Фактическая.
5) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
c)
Долговечность
батареи
определяется
делением
(ёмкости,
сопротивления) на (напряжение разрядки, объёмную плотность
заряда).
Наиболее
важными
параметрами
элемента
питания
кардиостимулятора являются (номинальное напряжение, амперы) и
(сопротивление, ёмкость).
Напряжение измеряется в (литрах, вольтах) а ёмкость оценивается в
(амперчасах, омах).
25
Ответы к контролю знаний 4
1.
a) Нет
b) Да
2.
c
3.
a
4.
a, c
5.
a) ёмкости, напряжение разрядки
b) номинальное напряжение, ёмкость
c) вольтах, амперчасах
26
5
Порог стимуляции
5.1 Цели
После завершения этой главы вы должны будете уметь:
Определять наиболее важные задачи в программировании кардиостимулятора.
 Определять порог стимуляции.
 Определять запас безопасности.
 Выделять три значения, которые всегда имеются в установках
кардиостимулятора.
 Объяснять почему стандартная оценка порога стимуляции необходима.
 Объяснять назначение кривой " амплитуда-длительность импульса".
5.2
Цели программирования кардиостимулятора
 Безопасность пациента.
Кардиостимулятор запрограммирован так, чтобы гарантировать процесс
деполяризации. Если этого не происходит, пациент может умереть.
Безопасность пациента  это первая важнейшая задача программирования
стимулятора.
 Долговечность кардиостимулятора.
Вторая важная задача программирования  сохранение долговечности
кардиостимулятора путём экономии электроэнергии батареи. Подробно
данный вопрос обсуждён в Главе 6.
5.3 Порог стимуляции
Порог стимуляции  это минимальное напряжение, необходимое для
возбуждения сердца за пределами рефрактерного периода. Возбуждеине
происходит в тех случаях, когда продолжительность и интенсивность
электрического стимула достаточны, чтобы вызвать деполяризацию миокарда.
Порог стимуляции у каждого пациента разный.
5.4 Амплитуда и длительность импульса
Амплитуда импульса  это его интенсивность (или сила). Она измеряется в
вольтах (В). Длительность импульса  это его продолжительность. Она
измеряется в миллисекундах (мсек). Амплитуда и длительность импульса всегда
указаны в установках кардиостимулятора.
5.5 Определение порога стимуляции
Порог стимуляции определяется при имплантиции кардиостимулятора, затем
оценивается через шесть недель, а в дальнейшем определяется один или два раза
в год. Существует два метода для определения порога стимуляции.
27
 В первом методе длительность импульса поддерживается постоянной,
постепенно уменьшается амплитуда импульса вплоть до прекращения
возбуждения.
 Во втором случае постоянной поддерживается амплитуда импульса, а
длительность уменьшается до прекращения возбуждения.
5.6 Оценка порога стимуляции
Оценка порога стимуляции производится периодически для того, чтобы
определить необходимость перепрограммирования стимулятора. У большинства
пациентов порог стимуляции стабилизируется в течение шести недель, когда и
происходит первая оценка. После этого оценка порога стимуляции производится
один  два раза в год. Более частая оценка производится если порог стимуляции
нестабильный, если состояние пациента или терапия изменились.
5.7 Устройства для измерения порога стимуляции
Анализатор системы кардиостимуляции используется во время имплантации
стимулятора. Он подсоединяется к имплантированному трансвенозному
электроду и используется для стимуляции сердца также, как кардиостимулятор.
Программатор Vitatron VP 1000 используется для неинвазивного определения
порога стимуляции путём выполнения автоматического теста. Во время теста
амплитуда или длительность стимула уменьшается до исчезновения
возбуждения (см. Рис 5.2).
2.
1. Принтер
Жидкокристаллический экран
3. Клавиатура
Рисунок 5-1. Анализатор системы стимуляции.
(Модель 5311, Medtronic)
28
Рисунок 5-2. Программатор VP 1000
5.8 Кривая " амплитуда-длительность импульса"
Кривая "амплитуда-длительность импульса", изображённая на Рисунке 5.3
иллюстрирует порог стимуляции пациента. Она показывает минимальное
напряжение, необходимое для возбуждения миокарда при разной длительности
импульса. Каждая точка на кривой или выше её принадлежит к области
возбуждения, каждая точка ниже кривой принадлежит к области невозможности
возбуждения.
1.
Крутая часть кривой
2. "Колено"
3. Пологая часть
Рисунок 5-3. Кривая "амплитуда- длительность
импульса".
29
5.9 Реобаза и хронаксия
Реобаза  это точка на кривой "амплитуда-длительность импульса", в которой
порог стимуляции не уменьшается. Реобаза расположена в пологой области
кривой (Рис 5.3).
Хронаксия  это точка на кривой "амплитуда-длительность импульса", в которой
порог стимуляции в два раза больше реобазы. Хронаксия расположена в
переходной части кривой.
5.10 Запас безопасности
Запас безопасности  это напряжение, по меньшей мере в два раза большее, чем
стабильный порог стимуляции. Запас безопасности необходим для адаптации к
дневным колебаниям порога стимуляции. (Глава 7 рассказывает о колебаниях
порога стимуляции.) Запас безопасности всегда указывается в настройках
кардиостимулятора.
Установка запаса безопасности
 Для установки запаса безопасности амплитуда стимуляции поддерживается
на одном уровне (2,5В или ниже), длительность импульса уменьшается до
исчезновения возбуждения.
 Если длительность импульса 0,35 миллисекунд или больше (при 2,5В),
амплитуда импульса удваивается (в результате энергия импульса возрастает в
4 раза).
 Если длительность импульса 0,3 миллисекунды и меньше (при 2,5В),
длительность импульса увеличивается в три раза.
Больший запас безопасности необходим в следующих случаях:
 Во время непосредственно постимплантационного периода (шесть – восемь
недель).
Примечание:
Развитие стероид-выделяющих электродов (Глава 10) почти
полностью устранило необходимость большого запаса
безопасности в постимплантационном периоде.
 У стимулятор-зависимых пациентов.
 У пациентов со значительным варьированием порога стимуляции.
 У пациентов, получающих медикаментозную терапию, влияющую на
стимуляцию.
Точные настройки длительности импульса могут понадобиться у пациентов,
которым выполняется стимуляция диафрагмального нерва.
30
Пример установки запаса безопасности
Рисунки 5.4 и 5.5 иллюстрируют примеры установки запаса безопасности. На
Рисунке 5.4 утроение длительности импульса приводит к формированию
достаточного запаса безопасности. Напряжение остаётся равным 2,5В
(установка, которая уменьшает истощение батареи).
На Рисунке 5.5 для достижения запаса безопасности понадобилось удвоить
амплитуду импульса. Заметьте, что в данном случае утроение длительности
импульса не приводит к достаточному эффекту. Этот пример показывает
важность принятия во внимание значения реобазы для установки запаса
безопасности.
Рисунок 5-4. Утроение длительности импульса.
31
Рисунок 5-5. Удвоение амплитуды импульса.
РЕЗЮМЕ
 Безопасность пациента  это
единственная самая важная цель в
программировании кардиостимулятора.
 Порог стимуляции  это минимальное напряжение, необходимое для
возбуждения миокарда. Порог стимуляции различный у каждого пациента.
 Длительность и амплитуда стимула всегда отображаются в параметрах
программирования.
 Порог стимуляции периодически оценивается для того, чтобы определить
необходимость перепрограммирования.
 Кривая " амплитуда-длительность импульса" отображает порог стимуляции.
Две важные точки на кривой  реобаза и хронаксия.
 Запас безопасности  это напряжение как минимум в два раза превышающее
порог стимуляции. Он позволяет адаптироваться к изменениям порога
стимуляции у одного пациента. Запас безопасности всегда указывается в
настройках программы кардиостимулятора.
32
Контроль знаний 5
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a) ______
b) ______
Первая важнейшая цель в программировании кардиостимулятора
 минимизировать потери электричества.
Когда клетки миокарда становятся более возбудимыми, порог
стимуляции увеличивается.
2) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Запас безопасности…
a)
…не требуется в случае имплантации стероид-выделяющего
электрода.
b)
…обычно в два раза больше порога стимуляции, но в некоторых
случаях может быть дополнительно увеличен.
c)
…никогда не превышает двукратной величины порога стимуляции.
d)
…не нужен у пациентов со стабильным порогом стимуляции.
3) Выберите правильный ответ.
Порог стимуляции…
a)
…не связан с возбудимостью миокарда.
b)
…имеет два параметра: амплитуду стимула и напряжение.
c)
…это напряжение, при котором сердце возбуждается импульсом
кардиостимулятора.
d)
…это другое название запаса безопасности.
e)
…это минимальное напряжение, необходимое для возбуждения
сердца вне рефрактерного периода.
4) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
c)
Три показателя всегда включаются в установки программы
стимуляции: амплитуда импульса, длительность импульса и (запас
безопасности, уровень разрядки).
Амплитуда импульса  это его (продолжительность, интенсивность).
Длительность импульса стимуляции это его (продолжительность,
интенсивность).
33
Ответы к контролю знаний 5
1.
a) Нет
b) Нет
2.
b
3.
e
4.
a) запас безопасности
b) интенсивность
c) продолжительность
34
6
Программирование длительного срока эксплуатации батареи
6.1 Цели
После завершения этой главы вы должны будете уметь:
 Определять вторую важную задачу программирования кардиостимулятора.
 Определять ряд факторов, способствующих истощению батареи .
 Объяснять каким образом тщательное программирование продлевает срок
службы батареи.
6.2 Увеличение срока службы батареи
Как вы уже знаете, первой важнейшей целью программирования
кардиостимулятора является обеспечение безопасности пациента. Второй
важной задачей является увеличение долговечности кардиостимулятора за счёт
продления срока службы его элемента питания.
6.3 Факторы, воздействующие на истощение источника питания
Выполнение как основных, так и дополнительных функций способствует
истощению элемента питания. Главной функцией кардиостимулятора является
стимуляция, соответственно факторы, связанные с процессом стимуляции
определяют основную часть расходуемой энергии.
Факторы, напрямую связанные со стимуляцией:





Порог стимуляции.
Запас безопасности.
Параметры программы стимуляции.
Частота стимуляции.
Состояние тканей сердца вблизи электрода
Факторы, связанные со стимуляцией опосредованно:




6.4
Детекция.
Длительность импульса.
Функции диагностики (счётчики событий, гистограммы).
Телеметрия (обмен данными с внешним устройством).
Уменьшение истощения заряда
Наилучший
способ
уменьшить
истощение
заряда

тщательное
программирование, естественно помня о безопасности пациента.
Например, если амплитуда импульса может быть уменьшена до номинального
напряжения и ниже (в пределах безопасных значений), это приведёт к меньшему
расходу электроэнергии.
35
Таблица 6.1 иллюстрирует взаимоотношения напряжения стимуляции и срока
службы двухкамерных стимуляторов. Указанные параметры предполагают ЧСС
минимум 70 ударов в минуту, длительность импульса 0,5 мсек, сопротивление
предсердного и желудочкового электрода 500 Ом, используемую ёмкость
батареи 2 Ач.
Напряжение стимуляции
Обе камеры 5В
Одна камера 5В
Одна камера 2,5В
Обе камеры 2,5В
Срок службы
4,5 лет
Увеличение срока службы, %
6 лет
33%
7,5 лет
67%
6.5 Преимущества использования токов низкой амплитуды
Помимо увеличения срока службы источника питания низкая амплитуда
стимула позволяет достичь следующих положительных моментов:
 Уменьшается стимуляция грудной мышцы и диафрагмы.
 Уменьшаются перекрёстные помехи (нежелательное восприятие между
предсердными и желудочковыми электродами).
 Уменьшаются финансовые затраты на лечение.
 Возможность производить меньшие пульсогенераторы (большую часть
пульсогенератора занимает элемент питания).
 Возможность использования метаболических и неметаболических сенсоров.
 Возможность дополнительного использования диагностических функций.
РЕЗЮМЕ
 Вторая важная задача программирования (после безопасности пациента) 
это увеличение срока службы элемента питания.
 Факторы, влияющие на истощение  это: параметры настройки
(запрограммированные установки), порог стимуляции, параметры запаса
безопасности и состояние тканей сердца вблизи электрода.
 Лучший способ увеличить срок службы элемента питания  понизить
напряжение (амплитуду импульса).
36
Контроль знаний 6
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a) ______
b) ______
Программирование амплитуды стимуляции выше номинального
напряжения не влияет на срок службы батареи.
Наиболее важная цель в программировании кардиостимулятора 
это обеспечить безопасность пациента.
2) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Настройки с меньшим напряжением…
a)
…вызывают сокращение грудной мышцы.
b)
…связаны с низким тканевым сопротивлением.
c)
…помогают сохранить срок службы стимулятора.
d)
…достигаются благодаря увеличению амплитуды стимула.
3) Выберите правильные ответы.
Какие из перечисленных факторов влияют на истощение элемента питания
кардиостимулятора…
a)
Порог стимуляции.
b)
Амперчасы.
c)
Частота стимуляции.
d)
Проводимость тканей сердца.
e)
Запас безопасности.
4) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
Продолжительность срока службы батареи может быть увеличена,
если (используется, не используется) утроитель напряжения.
Напрямую не связанные со стимуляцией функции, которые приводят
к истощению батареи следующие: детекция, длительность импульса и
(телеметрия, параметры настройки программы).
37
Ответы к контролю знаний 6
1.
a) Нет
b) Да
2.
c
3.
a, c, d, e
4.
a) не используется
b) телеметрия
38
7
Колебания порога стимуляции
7.1 Цели
После завершения этой главы вы должны будете уметь:
 Определять ряд факторов, которые влияют на порог стимуляции.
 Объяснять почему происходит колебание порога стимуляции.
7.2 Факторы, влияющие на порог стимуляции
Порог стимуляции пациента зависит от возбудимости клеток миокарда. Когда
возбудимость клеток повышена, необходимо меньшее напряжение, чтобы
вызвать процесс деполяризации, то есть порог стимуляции уменьшается. Если
возбудимость клеток снижена, необходимо большее напряжение для
деполяризации клеток, порог стимуляции повышается.
Следующие факторы влияют на возбудимость клеток миокарда, а следовательно
на порог стимуляции:





Деятельность в течение дня: сон, приём пищи, физическая активность.
Анестетики.
Определённые медикаменты.
Повреждение ткани вблизи электрода.
Изменения концентрации электролитов тела.
7.3 Деятельность в течение дня
Порог стимуляции у каждого пациента немного изменяется в течение дня. Это
связано с различными видами деятельности. Таблица 7.1 демонстрирует
изменения порога стимуляции в зависимости от вида активности.
Вид деятельности
Сон
Приём пищи
Физические упражнения
Изменения порога стимуляции
Среднее изменение
Диапазон изменений
+36%
+24%
-25%
от +30% до +40%
от 0 до +42%
от -11% до -37%
Таблица 7-1. Влияние активности пациента на порог стимуляции.
7.4 Анестетики и другие медикаменты
Использование анестетиков, таких как галотан значительно увеличивает порог
стимуляции, иногда более, чем на 50%. Многие лекарственные средства
кратквременно повышают порог стимуляции, но в долгосрочном периоде не
изменяют его, таким образом редко возникает необходимость в коррекции
параметров настройки. Таблица 7.2 отображает эффекты наиболее часто
используемых средств на порог стимуляции.
39
Фармакологический препарат
Стероидные гормоны
Катехоламины
Бета-блокаторы
Флекаинид
Метилпреднизолон
Дексаметазон
Преднизолон
Эпинефрин
Эфедрин
Изопротеринол
Алдактон
Пропанолол
Верапамил
Квинидин
Аямлин
Сердечные гликозиды
Морфин
Лидокаин
Прокаинамид
Эффект на порог стимуляции
уменьшает
уменьшает
увеличивает
увеличивает
уменьшает
уменьшает
уменьшает
уменьшает
уменьшает
увеличивает
увеличивает
увеличивает
увеличивает
увеличивает
увеличивает
мало влияет
мало влияет
мало влияет
мало влияет
Таблица 7-2. Эффект наиболее часто используемых медикаментов на порог
стимуляции.
7.5 Нарушения состояния миокарда
Состояние миокарда в зоне контакта электрода также влияет на порог
стимуляции. Различают следующие нарушения состояния миокарда:
Инфаркт миокарда.
Поражённый инфарктом участок миокарда может проводить электричество,
однако способность к возбуждению он утрачивает. Импульс должен быть более
интенсивным, чтобы достигнуть возбудимой ткани и вызвать процесс
деполяризации. Следовательно, порог стимуляции увеличивается.
Фиброз.
Фиброз увеличивает порог стимуляции тем же образом, что и инфаркт миокарда
 он увеличивает расстояние до ткани, способной деполяризоваться (фиброз
обсуждается в Главе 8).
7.6 Концентрация электролита
Внутриклеточная жидкость кардиомиоцитов является электролитом. Изменение
концентрации электролитов может увеличивать или уменьшать возбудимость
кардиомиоцита. Соответственно меняется и порог стимуляции.
Таблица 7.3 поясняет влияние изменения электролитного состава на порог
стимуляции.
40
Изменения электролитного баланса
Назначение хлорида калия
Назначение натрия с инсулином
Назначение гипертонического натриевого
раствора
Назначение кальция глюконата
Увеличение концентрации кислорода
Уменьшение концентрации кислорода
Увеличение концентрации углекислого
газа
Уменьшение концентрации углекислого
газа
Влияние на порог стимуляции
Уменьшает (непродолжительно) на 20-40%
Увеличивает (кратковременно) на 17-30%
Увеличивает на 50-60%
Уменьшает (незначительно)
Незначительный эффект
Увеличивает
Увеличивает
Незначительный эффект
Таблица 7-3. Влияние концентрации электролитов на порог стимуляции.
РЕЗЮМЕ
 Порог стимуляции зависит от активности пациента в течение дня, назначения
медикаментов, в частности анестетиков, нарушения состояния миокарда и
изменения концентрации электролитов.
 Порог
стимуляции
изменяется
при
изменении
возбудимости
кардиомиоцитов.
41
Контроль знаний 6
1) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Если возбудимость кардиомиоцитов увеличивается…
a)
…клетки более не способны деполяризоваться.
b)
…увеличивается порог стимуляции.
c)
…уменьшается порог стимуляции.
d)
…необходимо большее напряжение для запуска деполяризации. Это
увеличивает порог стимуляции.
e)
… необходимо большее напряжение для запуска деполяризации. Это
уменьшает порог стимуляции.
2) Выберите правильный ответ.
Если электрод установлен у поражённого инфарктом участка ткани, порог
стимуляции…
a)
…уменьшается, поскольку поражённая инфарктом ткань более
возбудима.
b)
…уменьшается, поскольку стимул должен пройти большее
расстояние до возбудимой ткани.
c)
…увеличивается, поскольку поражённый инфарктом участок требует
большего напряжения для инициации деполяризации.
d)
…увеличивается, поскольку требуется большее напряжение для
достижения и деполяризации возбудимой ткани электрическим
импульсом.
3) Выберите наиболее подходящий ответ.
Изменения медикаментозной терапии пациента могут отразиться на
возбудимости клеток миокарда. Как это влияет на срок службы
кардиостимулятора?
a)
Увеличивает.
b)
Уменьшает.
c)
Не влияет.
4) Перечислите факторы, влияющие на порог стимуляции.
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
5) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
Цель (запаса безопасности, электрода стимулятора)  адаптироваться
к физиологическим колебаниям порога стимуляции.
Порог стимуляции увеличивается или уменьшается в зависимости от
(сопротивления, возбудимости) кардиомиоцитов.
42
Ответы к контролю знаний 7
1.
c
2.
d
3.
c
4.
активность в течение дня, медикаменты, в частности анестетики,
нарушения состояния миокарда, изменения концентрации электролитов.
5.
a. запаса безопасности
b. возбудимости
43
8
Отторжение электродов
8.1 Цели
После завершения этой главы вы должны будете уметь:
 Описывать процесс отторжения электродов.
 Раскрывать каким образом воспаление и фиброз влияют на порог
стимуляции.
 Объяснять разницу между острым и хроническим порогом стимуляции.
 Определять ряд характеристик электрода, которые способствуют процессу
воспаления.
8.2 Отторжение электродов
Электрод является инородным телом, которое вызывает воспаление, а затем и
иммунный ответ. Такое взаимодействие организма и электрода называется
отторжением электрода.
8.3 Воспаление
Воспаление возникает после первого контакта электрода с тканями сердца.
Клетки иммунной системы производят токсические вещества, разрушающие
электрод. Исследования показали, что эти вещества изменяют возбудимость
тканей в области электрод-тканевого взаимодействия, вплоть до её потери.
Максимальная активность воспаления наблюдается через несколько недель
после имплантации.
При воспалении расстояние между электродом и возбудимой (невоспалённой)
тканью увеличивается. Возникает необходимость увеличения амплитуды
стимуляции для достижения деполяризации, т.е. увеличивается порог
стимуляции.
8.4
Фиброз
Когда стихает воспаление, возникает фиброз. Фиброзная ткань растёт между
электродом и возбудимой тканью, окутывая электрод (Рисунок 8.1) и образуя
барьерную капсулу. Её толщина 0,7-1,0 мм. Фиброз увеличивает порог
стимуляции тем же образом, что и воспаление  он увеличивает расстояние до
ткани, способной деполяризоваться.
44
Рисунок 8-1. Фиброзная капсула.
8.5 Острый порог стимуляции
Количество ткани, вовлечённой в процесс воспаления обычно больше
количества фиброзной ткани, соответственно больше расстояние от электрода до
возбудимой ткани. Рисунок 8.5 иллюстрирует постимплантационные изменения
порога стимуляции. Заметьте, что в первые недели после имплантации, когда
максимально активен воспалительный процесс, порог стимуляции также
максимальный. Этот порог стимуляции временный, поэтому называется острым.
Рисунок 8-2.Изменения порога стимуляции.
45
8.6 Хронический порог стимуляции
Стабилизированный порог стимуляции называется хроническим. Он
соответствует развившемуся фиброзу и обычно достигается через несколько
недель после имплантации.
Иногда воспаление сохраняется месяцами и годами, иммунная система
продолжает продуцировать токсические вещества. Это приводит к хронически
высокому и постоянно увеличивающемуся порогу стимуляции, вплоть до
формирования блока и потери возможности стимуляции.
8.7 Влияние электродов на воспалительный процесс
Следующий перечень описывает
воспалительный процесс:
свойства
электрода,
влияющие
на
 Состав электрода
Материал, из которого изготавливается электрод не является биологически
совместимым. Биологические субстанции медленно разрушают электрод,
высвобождая ионы металла. Данные ионы, реагируя с тканями сердца,
вызывают воспаление.
Большинство электродов изготавливаются из платины или углерода. Такие
электроды в теле человека относительно инертны, что способствует низкому
порогу стимуляции. В этом отношении иногда углеродный электрод лучше
платинового; считается, что он меньше способствует развитию фиброза.
 Форма электрода
Современные электроды содержат множество пор и микропор,
уменьшающих объём воспаления (Подробнее этот вопрос описан в Главе 9).
 Способ фиксации электрода
При пассивной фиксации электроды не пришиваются к миокарду и не
вворачиваются в него во время хирургического пособия. В конечном счёте
они фиксируются разрастающейся фиброзной тканью. В первые недели после
имплантации электрод с пассивной фиксацией несколько подвижен. Это
вызывает раздражение и способствует развитию воспалительного процесса.
При активной фиксации электроды вкручиваются в ткань сердца или
пришиваются к ней. Поскольку это травматический процесс, воспаления не
избежать. При активной фиксации воспалительный процесс интенсивнее
такового при пассивной фиксации.
 Стероид-выделяющие электроды.
Электроды, выделяющие кортикостероиды, уменьшают воспаление,
следовательно и развитие фиброза (Подробнее читайте в Главе 10).
46
РЕЗЮМЕ
 Реакция организма на имплантированный электрод называется реакцией
отторжения электрода.
 Воспаление и фиброз увеличивают расстояние от электрода до возбудимой
ткани, что приводит к повышению порога стимуляции.
 На пике воспаления порог стимуляции так же максимальный, что называется
острым порогом стимуляции.
 Стабилизированный порог стимуляции называется хроническим. Он
соответствует завершению формирования фиброзной капсулы вокруг
электрода.
 Форма электрода, его состав и способ фиксации влияют на воспалительный
процесс.
47
Контроль знаний 8
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a) ______
b) ______
Процесс отторжения характерен для всех типов электродов.
После
формирования
фиброзной
капсулы
воспаление
прекращается.
2) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Воспаление…
a)
…начинается после формирования фиброзной капсулы.
b)
…поражает меньшую область, чем фиброз.
c)
…вероятно вызвано медиаторами воспаления в области электродтканевого взаимодействия.
d)
…вызвано процессом кардиостимуляции. Малая потребность в
стимуляции способствует уменьшению области воспаления.
3) Выберите правильные ответы.
Фиброз…
a)
…это процесс высвобождения медиаторов воспаления.
b)
…увеличивает порог стимуляции в связи с увеличением расстояния
от электрода до возбудимой ткани.
c)
…является первым шагом в отторжении электрода.
d)
…возникает после первого контакта ткани сердца с электродом.
4) Выберите слово, чтобы правильно завершить предложение.
a)
b)
Долгосрочный, стабильный порог стимуляции называется (острым,
хроническим)
На пике воспаления порог стимуляции максимальный, что называется
(острым, хроническим) порогом стимуляции
5) Перечислите
воспалению.
несколько
характеристик
электрода,
способствующих
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
48
Ответы к контролю знаний 8
1.
a) Да
b) Нет
2.
c
3.
b
4.
a) хроническим
b) острым
5.
состав
форма
тип фиксации
49
9
Размер электрода
9.1 Цели
После завершения этой главы вы должны будете уметь:
 Определять два вида поверхности электродов, влияющих на порог
стимуляции.
 Объяснять, каким образом форма поверхности электрода влияет на тканевое
сопротивление.
 Объяснять, каким образом геометрическая площадь поверхности электрода
влияет на поляризационное сопротивление.
 Объяснять, каким образом устройство электродов с порами и микропорами
улучшает эффективность стимуляции.
9.2
Площадь поверхности электрода
У площадь поверхности электрода две составляющих, каждая из которых влияет
на порог стимуляции по-своему.
 Геометрическая площадь поверхности
Определяется площадью электрода, непосредственно контактирующей с
тканями.
 Общая площадь поверхности
Представляет собой общую площадь электрода. Она включает
геометрическую площадь поверхности и площадь не контактируемой с
тканями поверхности.
Большая часть площади поверхности обычного электрода контактирует с
тканями. Соответственно геометрическая площадь является большей частью
общей площади.
Электрод с порами и микропорами имеет большую общую поверхность, чем
обычный электрод. Она намного больше его геометрической поверхности.
9.3 Размер электрода
Средняя геометрическая площадь поверхности электрода значительно
уменьшилась за последние годы. Когда-то большинство электродов имели
геометрическую плотность поверхности 50 мм2. Новейшие современные
электроды имеют площадь поверхности 6-12 мм2. Это в значительной мере
способствует улучшению эффективности стимуляции.
50
9.4 Преимущества малой геометрической площади поверхности
Геометрическая площадь поверхности влияет на тканевое сопротивление. С её
уменьшением тканевое сопротивление увеличивается. В свою очередь
увеличение тканевого сопротивления уменьшает порог стимуляции за счёт
увеличения плотности электрического тока. Более концентрированные
электроны эффективнее запускают процесс деполяризации (Рисунок 9.1).
Примечание:
Существуют ограничения уменьшения площади поверхности
электрода.
При
очень
малой
площади
тканевое
сопротивление может стать настолько высоким, что будет
недостаточно максимально возможного напряжения,
деполяризации не произойдёт.
Рисунок 9-1. Плотность тока.
9.5
Преимущества большой общей площади поверхности электрода
Общая площадь поверхности влияет на поляризационное сопротивление. С её
увеличением поляризационное сопротивление уменьшается. Как вы помните,
большое поляризационное сопротивление нежелательно  оно увеличивает
порог стимуляции.
51
9.6 Электроды с порами и микропорами
Пористые электроды изготовлены из мельчайших металлических волокон,
сплетённых вместе с формированием сеточки (Рисунок 9.2 слева).
Микропористые электроды изготовлены из мельчайших твёрдых пузырьков с
вкраплениями металлического порошка или из микросфер. Это создаёт
равномерно покрытую порами поверхность электрода. У некоторых электродов
поры прожжены лазером.
Рисунок 9-2. Электроды с порами и микропорами.
9.7 Преимущества пористых и микропористых электродов
 высокое тканевое сопротивление
 малый воспалительный процесс
Пористые и микропористые электроды увеличивают тканевое сопротивление и
уменьшают поляризационное сопротивление (и то, и другое способствуют
увеличению эффективности стимуляции). Высокое тканевое сопротивление
достигается за счёт малой геометрической площади поверхности. Низкое
поляризационное сопротивление  за счёт большой общей площади
поверхности.
Электроды с порами и микропорами уменьшают первоначальный уровень
воспаления, поскольку имеют малую область контакта с окружающими тканями.
Недавние исследования показали, что такие электроды также уменьшают объём
хронического воспалительного процесса. Фиброзные волокна прорастают внутрь
пор электрода. В связи с тем, что фиброзная ткань частично находится внутри
электрода, хронический воспалительный процесс менее вероятен.
52
РЕЗЮМЕ
 Геометрическая площадь поверхности  это площадь поверхности электрода,
непосредственно контактирующая с тканями. Малая геометрическая площадь
увеличивает тканевое сопротивление.
 Общая площадь поверхности включает геометрическую площадь и площадь
не контактирующей с тканями поверхности электрода. Высокая общая
площадь поверхности уменьшает поляризационное сопротивление.
 Пористые и микропористые электроды имеют малую геометрическую и
большую общую площадь поверхности. Такое устройство электрода
способствует увеличению тканевого и уменьшению поляризационного
сопротивления.
53
Контроль знаний 9
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a) ______
b) ______
Геометрическая площадь поверхности  это площадь
непосредственно контактирующей с тканью сердца поверхности.
В пористых и микропористых электродах геометрическая
площадь поверхности составляет значительную часть общей
площади.
2) Выберите лучший ответ в продолжение фразы.
Электроды с порами и микропорами разработаны…
a)
…с большей общей поверхностью, чем обычные электроды.
b)
…для уменьшения нежелательного тканевого сопротивления.
c)
…с относительно малой геометрической площадью поверхности.
d)
…для уменьшения неадекватной стимуляции.
3) Выберите правильный ответ.
Представьте, что обычный электрод имеет ту же геометрическую площадь
поверхности, что и пористый. В данном случае электродом с меньшим порогом
стимуляции является…
a)
…обычный электрод, поскольку он имеет большую общую
поверхность. Это увеличивает поляризационное сопротивление,
благоприятно сказываясь на стимуляции.
…обычный электрод, поскольку он имеет большую общую поверхность. Это
уменьшает поляризационное сопротивление и не влияет на эффективность
стимуляции.
…пористый электрод, поскольку он имеет большую общую поверхность. Это
уменьшает поляризационное сопротивление.
…пористый электрод, поскольку он имеет большую общую поверхность. Это
увеличивает поляризационное сопротивление.
4) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
Большая общая площадь поверхности уменьшает (поляризационное,
тканевое) сопротивление.
Малая
геометрическая
площадь
поверхности
увеличивает
(поляризационное, тканевое) сопротивление.
54
Ответы к контролю знаний 9
1.
a) Да
b) Нет
2.
a
3.
c
4.
a) поляризационное
b) тканевое
55
10 Стероид-выделяющий электрод
10.1 Цели
После завершения этой главы вы должны будете уметь:
 Объяснять каким образом стероидные гормоны уменьшают воспалительный
процесс.
 Объяснять как работают стероидвыделяющие электроды.
 Определять преимущества таких электродов.
10.2 Как кортикостероиды уменьшают воспаление
Воспаление в области взаимодействия электрода и тканей значительно
уменьшается с назначением кортикостероидов (например, дексаметазона).
Причина этого до конца не изучена, хотя исследования предлагают концепцию
уменьшения медиаторов воспаления за счёт действия стероидных гормонов.
10.3 Как функционирует стероидвыделяющий электрод
Жидкости организма просачиваются через поверхность электрода, растворяя
находящийся внутри кортикостероид, который в растворённом виде попадает в
зону взаимодействия электрода и тканей организма.
Большинство стероидвыделяющих электродов оснащается силиконовой
пробкой, в которой содержится небольшая доза кортикостероидов (меньше 1 мг,
Рисунок 10.1).
Рисунок 10-1. Поперечное сечение стериодвыделяющего электрода Medtronic.
10.4 Преимущества стероидвыделяющего электрода
Несколько исследований показали, что стероидвыделяющие электроды
обеспечивают меньший порог стимуляции, чем современные электроды без
стероидов. Они уменьшают, а иногда полностью элиминируют острый порог
стимуляции, часто уменьшают хронический порог стимуляции (Рисунок 10.2).
56
Рисунок 10-2. Влияние стероидвыделяющих электродов на порог стимуляции.
Стероидвыделяющие электроды уменьшают воспалительный процесс в течение
нескольких лет после имплантации. Первоначально уровень выделяемых
кортикостероидов высок, однако, спустя некоторое время, он экспоненциально
уменьшается. Обнаружено, что через четыре года после имплантации в
электроде остаётся не менее 20% первоначальной концентрации гормона.
Стероидвыделяющие электроды лучше детектируют P и R волны. В частности
это обусловлено уменьшением поляризационного сопротивления.
10.5 Стероидвыделяющий воротничок
Стероидвыделяющий воротничок является альтернативой стероидвыделяющему
электроду. Он был разработан для использования с электродами активной
фиксации. Воротничок содержит небольшую дозу кортикостероида внутри
порозного керамического или силиконового кольца. Кольцо одевается поверх
кончика стимулирующего электрода.
Стероидвыделяющий воротничок может использоваться с любым электродом,
устраняя необходимость в специальной конструкции электродов. Однако,
выделение гормона воротничком менее равномерное, чем у силиконовой пробки
электрода, следовательно он обладает менее надёжным противовоспалительным
эффектом.
Стероидвыделяющие
воротнички
менее
надёжны,
чем
стероидвыделяющие электроды в отношении подавления воспалительного
процесса.
57
Рисунок 10-3. Стероидвыделяющий воротничёк.
РЕЗЮМЕ
 Стероидвыделяющие
электроды
уменьшают
воспаление
в
зоне
взаимодействия электрода с тканями. Это действие длится годами.
 Стероидвыделяющие
электроды
оснащены
силиконовой
пробкой,
контролирующей выделение гормона. Стероидвыделяющие воротнички
могут применяться со всеми типами электродов.
 Исследования показали, что стероидвыделяющие электроды обладают
большими способностями детекции, нежели обычные электроды. Они также
уменьшают хронический и острый порог стимуляции.
58
Контроль знаний 10
1) Ответьте "да" или "нет" на нижеизложенные утверждения.
a) ______
b) ______
Гормон
в
стероидвыделяющем
электроде
расходуется
практически сразу.
Стероидвыделяющие
электроды
имеют
большую
чувствительность и меньший порог стимуляции по сравнению с
обычными электродами.
2) Выберите лучшие ответы в продолжение фразы.
Кортикостероидные гормоны используются в электродах потому, что они…
a)
…уменьшают поляризационное сопротивление
b)
…улучшают детекцию P и R волн.
c)
…уменьшают острый и хронический порог стимуляции.
d)
…уменьшают воспаление.
3) Выберите правильные ответы.
Воспаление увеличивает порог стимуляции, поскольку медиаторы воспаления…
a)
…нарушают возбудимость клеток в зоне взаимодействия электрода с
тканями.
b)
…уменьшают способность клеток сердца проводить электричество.
c)
…увеличивают возбудимость клеток в зоне взаимодействия электрода
с тканями.
d)
…поглощают часть электричества в каждом стимуле.
4) Выберите слово, чтобы предложение было законченным.
a)
b)
В стероидвыделяющем электроде гормон помещён в (силиконовую
пробку, силиконовый воротничок) на кончике электрода.
В стероидвыделяющих воротничках гормон помещён в (пробку,
кольцо) из пористой керамики или силикона.
59
Ответы к контролю знаний 10
1.
a) Нет
b) Да
2.
d
3.
a, b, c, d
4.
a) силиконовую пробку
b) кольцо
60