Горячие темы: Зарплата врачей  | Нападения на врачей | Зарубежная медицина и Беларусь | Уголовные дела в отношении врачей | Врачебные ошибки | Реформа здравоохранения | Прививки детям | Травматизм детей | Аборты | Запрет курения в Беларуси | Алкоголизм в Беларуси | Радиация в Беларуси | Лечение гепатита С в Беларуси | Нарушения санитарных норм и правил | Проблемы медицинской этики в Беларуси
Статистика сайта doktora.by на 21.11.2018: 11900 пользователей, 4894 вопросов, 12790 ответов, отзывов и комментариев

История развития электрокардиостимуляции

18.09.2014 ecg.su

История кардиостимуляции должна рассматриваться в рамках электродиагностики и электротерапии. Развитие электротерапии обычно предшествовало пониманию того, что в действительности происходит внутри сердца.

Электротерапия имеет простую концепцию: внешний источник электричества стимулирует человеческую ткань различными способами для хорошего терапевтического эффекта.

За последние 50 лет электротерапия развивалась очень быстрыми темпами с множественными инновационными внедрениями. Такое развитие явилось результатом продуктивного сотрудничества хирургов, терапевтов, инженеров, химиков, бизнесменов и пациентов. Необходимость развивать детскую кардиохирургию стала главным толчком к развитию кардиостимуляторов, так как сердечный блок часто сопровождал операции по коррекции врожденных пороков на ранних этапах становления кардиохирургии.

Большинство учёных и врачей, занимавшихся электротерапией, столкнулись со значительным противодействием со стороны современного научного сообщества. Но ученые двигались дальше, получая уважение со стороны коллег, и сейчас их работы помогают бесчисленному количеству пациентов по всему миру.

Античные века

Гиппократ (460–375 до н.э.): «Те, кто страдает от частных и сильных припадков без какой-либо видимой причины, умирают внезапно».

Аристотель (384–322 до н.э.) видел сердце как «источник всего движения, т.к. сердце связывает душу с органами жизни». Подобное описание сердечно-сосудистой физиологии является довольно точным!

Пульс

В античном Китае (280 до н.э.) Wang Shu-he написал 10 книг о пульсе. Греки называли пульс «сфигмос» и учение о пульсе – «сфигмология». Гален в Риме интерпретировал различные типы пульса в соответствие с убеждением, что каждый орган при каждой болезни имеет свою собственную форму пульса.

Древнеримские врачи лечили пациентов, страдающих от боли, с помощью электрических разрядов различных электрообразующих морских существ.

1580 год: Geronimo Mercuriale сформулировал принцип потери сознания и продемонстрировал её связь с низкой частотой пульса: "Ubi pulsus sit rarus semper expectanda est syncope".

1600 год: William Harvey запустил остановленное сердце свиньи простым ударом пальца. В 1628 году он описал круги кровообращения.

1713 год: когда одни изучали анатомию и физиологию сердца, другие анализировали периферический пульс, который был механическим отражением сердечной активности. Micheal Bernhard Valentini использовал пульсовую диаграмму и теорию пульса в практической медицине.

Начало сердечной электротерапии

1640-е годы: появились публикации, доказывающие биоэлектрическую природу сердечно-сосудистой системы.

1774 год: первое упоминание о наружной электрической стимуляции сердца в Регистре «The Royal Human Society of London». Врачом был Squires, а пациенткой – молодая девочка.

1775 год: датский врач Nickolev Abildgaard провёл первые исследования эффекта электрической энергии на организм. Он поместил электроды по бокам куриной головы и сделал электрический разряд, который умертвил курицу. Прикладывание электродов к различным частям тела курицы не приводило к реанимированию птицы, пока электроды не поместили на грудную клетку. В этом положении они дефибриллировали сердце, после чего курица вскочила на ноги и убежала прочь.

1791 год: Luigi Galvani, итальянский врач и учёный, заявил, что электричество есть в органической ткани. Он опубликовал экспериментальные данные электрического феномена в мышцах лягушек, делая фундаментальный вклад в современную электрофизиологию сердца.

Стало общепризнанным, что электричество имеет выраженный эффект на сердце.

1797 год: Alexander von Humboldt обнаружил у себя в саду мёртвую птицу. Он сделал попытку оживить птицу электрическим током. Электрический разряд заставил птицу взмахнуть крыльями и попытаться пойти. Он также провёл эксперимент на себе с печальными последствиями.

XIX век. Рудиментарные формы электростимуляции использовались врачами редко для лечения болезней сердца различными путями без какой-либо стандартизации. Грубая технология была далеко отставала от понимания сущности патологии сердца, и поэтому эффекты от стимуляции были самые разнообразные.

1800 год: итальянский врач Alessandro Volta разработал первую электрическую батарею для низко-вольтажной высоко-потоковой стимуляции. Впервые электричество можно было продуцировать не только с помощью электростатических машин.

1800–1802 Marie Francois Xavier Bichat и Nysten сообщили об экспериментах на обезглавленных людях, у которых они заставляли сердце биться с помощью электрического тока. У них не было нехватки экспериментального материала во время Французской революции.

1855 год: Rudolph Albert von Kollicker опубликовал работу по «потокам действия» в сердце и показал, что с каждым ударом сердца лягушки образуется определённый электрический поток.

1872 год: Duchenne de Boulogne (1806–1875) успешно реанимировал ребёнка, который утонул, с помощью двух электродов, один он прикрепил к ноге, а вторым ритмично стимулировал сердце.

1882 год: появилась золотая возможность для клинических и научных экспериментов. 46-летняя пациента прибыла в клинику Hugo Von Ziemssen. Она была обычной рабочей по имени Catharina Serafin. Опухоль груди была удалена вместе с левой передней частью её грудной клетки, тем самым было экспонировано сердце, которое можно было видеть через тонкий слой кожи. Von Ziemssen стимулировал её сердце, используя электрический ток, и мог менять ритм её сердца по своему желанию. Данные чётко показывают, что желудочковая активность продуцировалась электрическими импульсами, подводимыми к поверхности сердца: очень интересные, но потенциально фатальные исследования!

Конец 1800-х: английский доктор John Mac William собрал и проанализировал все разрозненные данные, доступные в то время, и вывел базовые принципы современной стимуляции, очень точно определяя многие проблемы терапии.

В 1889 году он описал приложение электрического тока через грудную клетку для «создания ритмичного сокращения,.. чтобы стимулировать прямыми средствами сокращения сердца, которое неожиданно остановилось в диастолу или enfeebled по каким-либо причинам временного или транзиторного характера».

Медицина впервые получила интегрированную теорию сердечной стимуляции, которая ещё 20–30 лет должна будет elapse до того, как приведет к эффективной терапии. В частности, надо было дождаться значительных дальнейших медицинских открытий (структура сердца, физиология и проводящие пути) и технический прогресс (ЭКГ, лабораторные стимуляторы).

The Gerbezius-Morgagni-Adams-Stokes Syndrome

1717 год: Marcus Gerbazius (1658–1718), словацкий врач, описал симптомы брадикардии вследствие полного АВ блока.

1761 год: итальянец Giovanni Battista Morgagni (1682–1771), основатель патологической анатомии, создал клиническое описание циркуляторного ареста и выявил причинно-следственную связь между медленным пульсом и обмороком.

1827 год: ирландский хирург Robert Adams (1791–1875) описал пациента с повторяющимися апоплексическими атаками и медленным пульсом. Он был первым, кто догадался, что мозговые симптомы могут быть вызваны нарушениями сердечного ритма.

1846 год: William Stokes (1804–1878), тоже ирландец, описал ещё один случай псевдо-апоплектической потери сознания и брадикардии у пациента, сделав обзор этого состояния и детальный анализ случая Адамса.

Атрио-вентрикулярный блок

1899 год: Karel Frederik Wenckebach, немец, описал 1 тип АВ блока второй степени у человека, используя сфигмографические методы пульса на лучевой артерии (ЭКГ ещё не было в клинической практике).

1906 год: John Hay из Ливерпуля, Англия, опубликовал клинический случай 2-го типа АВ блока второй степени, также документируя данные без ЭКГ. Он использовал одновременную запись пульса на лучевой артерии и яремной вене.

1924 год: Woldemar Mobitz создал классификацию АВ блока второй степени, используя ЭКГ, тем самым документируя данные Wenckebach и Hay.

Электрокардиограф

В конце 1800-х – начале 1900-х кардиологи стали свидетелями большого технологического прорыва, который значительно повлиял на изучение аритмий и тем самым на развитие специфичной терапии, включая кардиостимуляцию, – изобретение электрокардиографа.

1887 год: физиолог Augustus Desire' Waller, работающий в St. Mary's Hospital в Лондоне, записал первую человеческую электрокардиограмму, используя капиллярный электрометр Липпманна для отражения светового луча. Alexander Muirhead, возможно, был первым, кто записал ЭКГ человека, но Waller был первым, кто сделал это в клинико-физиологическом отношении, публикуя доклады и приобретая обширный опыт.

Waller узнал, что «каждое сокращение сердца даёт электрический разряд, начинающийся на одном конце органа и заканчивающийся на другом». Он был убеждён, что может измерить эти «электрические свойства сердца» с поверхности кожи и сделал это с электрометром, соединённым между левой и правой руками или между передними и задними лапами его домашнего бульдога Джимми.

Клиническое значение ЭКГ не было понято в то время, и Waller говорил самому себе: «Я не представляю, что электрокардиография, возможно, найдёт широкое применение в больнице. Её можно максимум использовать в редких случаях для попытки записать редкие аномалии сердечной деятельности».

Он часто использовал Джимми как объект, когда демонстрировал свой метод на лекциях. Поэтому встал вопрос в Палате Общин, и его эксперименты над животным рисковали попасть под закон о жестоком отношении к животным 1876 года. Учёный встретил эти протесты и заметил: «Если мой уважаемый друг когда-либо плавал в море, он оценит в полной мере ощущения, полученные этим простым приятным опытом». Джимми никогда не жаловался! Воллер, говорили, был довольно эксцентричным и любил развлекать людей.

1892 год: другой физиолог Willem Einthoven (1860–1927) разделяет славу Воллера, основателя этого нового метода диагностики. Эйнтховен записал первую ЭКГ человека в Европе 11 апреля 1892 года, используя капиллярный электрометр Липпманна. Он сначала назвал 4 наблюдаемые отклонения от изолинии буквами A, B, C, D, но позже назвал буквами из середины алфавита: P, Q, R, S и T.

В 1902 году он сделал первую прямую запись ЭКГ человека, используя гальванометр.

Сигналы были получены с 2-х рук и левой ноги (современное 1 отведение). Чтобы усилить проведение, руки и ноги были помещены в ёмкости с солевым раствором, которые были подключены к электрокардиографу. Интересно отметить, что сигналы собирались у пациента в университетской больнице и передавались в физиологическую лабораторию, которая находилась довольно далеко, где и производилась сама запись. Первый пример телемедицины!

Современное научное сообщество относилось к подобным методом с большим скептицизмом. Но Эйнтховен продолжил публиковать свои эксперименты: в 1913 году описал треугольник Эйнтховена и ввёл систему биполярных электродов. Были получены и опубликованы классические варианты ритма.

Эйнтховен был методичен и требовал технического совершенства. Он очень хотел применить этот метод к клиническим проблемам. В 1924 году он получил Нобелевскую премию в области медицины и физиологии за работы по электрокардиографии.

1933 год: система биполярных электродов на конечности (система стандартных отведений) была пополнена в 1933 году F. N. Wilson, который ввёл униполярные грудные электроды.

1942 год: E. Goldberger ввёл в практику униполярные усиленные отведения от конечностей. ЭКГ в 12 отведений, как мы её знаем сегодня, была завершена!

Несколько производителей создали коммерческие версии ЭКГ-аппарата.

Электрокардиография была очень важна в понимании сердечного ритма и, тем самым, для развития кардиостимуляции.

 

Конец 20-х – начало 30-х годов ХХ века: первые аппараты для кардиостимуляции

Первый наружный пейсмейкер создали два доктора: австралийский анестезиолог Mark Lidwell и американский физиолог Albert Hyman. Работая независимо друг от друга в противоположных концах света, они разработали первые устройства для кардиостимуляции.

1928 год: Mark Lidwell

Устройство Lidwell использовало переменный ток и требовало иглу в желудочке сердца пациента. В 1928 году он применил периодическую электрическую стимуляцию сердца для спасения жизни новорождённого с остановкой сердца. Ребёнок поправился, но мало что известно о действиях Lidwell. Он сообщил об этом случае на 3-м конгрессе австралийского медицинского общества в 1929 году.

1932 год: Albert Hyman

Hyman заинтересовался оживлением остановленного сердца с помощью «внутрисердечной терапии» (его термин). Первоначально эта терапия состояла из внутрисердечных инъекций стимулирующих лекарств, таких как адреналин, однако он вскоре понял, что не сам препарат запускает сердце, а игла, которая прокалывает стенку сердца.

Устройство Hyman, описанное в 1932 году, питалось от мотора, заводившегося вручную, и называлось им «искусственным пейсмейкером». Этот термин используют и в настоящее время.

Генератор тока работал по часам, и его импульсы были направлены в правое предсердие пациента через биполярный игольчатый электрод, проведённый через межреберное пространство. Разряд мог быть нанесён с частотой 30, 60 или 120 в минуту. Ни одна из 3-х моделей этого устройства, созданного в 30-х годах, не сохранилась до наших дней.

Работа Hyman была сложна, а потому вскоре была оставлена им из-за технических проблем и негативного отношения со стороны медицинского сообщества, которое ещё не было готово к электростимуляции. Он столкнулся с оппозицией, включавшей и Журнал Американской медицинской ассоциации, который отказывался печатать его эксперименты.

Никто не соглашался выпустить устройство, однако модель с батареей была сделана Siemens-Halske в Германии и их американским подразделением Adlanco. Пейсмейкер был назван Химанотором, проведённые тесты показали его неэффективность, что отрицательно сказалось на всём проекте. Во время Второй Мировой войны Hyman безуспешно пытался убедить ВМС поддержать его устройство для реанимации умирающих моряков.

Важно заметить, что Hyman намеривался использовать пейсмейкер для восстановления нормального сердечного ритма у пациентов, у которых внезапно остановилось сердце, или у новорождённых с остановленным сердцем, но не у тех, у кого был сердечный блок. В середине 30-х годов связь между приступами Адамса-Стокса и стимуляцией ещё не была установлена.

 

Начало 1950-х годов: первый портативный кардиостимулятор

Первый портативный кардиостимулятор был разработан в начале 50-х годов ХХ века. Он представлял собой большую громоздкую коробку с вакуумными трубками и, естественно, не мог быть имплантирован. Он перемещался на колесиках и снабжался энергией от розетки переменного тока. Он только назывался портативным, на самом же деле находился далеко от розетки.

1949 год

В Торонто Wilfred Bigelow и John Callaghan начали использовать гипотермию, чтобы замедлить метаболизм и вызвать брадикардию и асистолию для выполнения кардиохирургических манипуляций. Согревание не всегда восстанавливало сокращения сердца достаточно быстро, и поэтому хирурги начали эксперименты со стимуляцией синусного узла.

В 1949 году во время экспериментальной операции на собаке сердце животного неожиданно остановилось. Bigelow вспоминает: «Без интереса, в отчаянии я сделал хороший разряд электродом, который держал, в левый желудочек. Все 4 камеры сердца отреагировали. Дальнейшие разряды чётко показали, что сердце сокращалось нормально с хорошим артериальным давлением». Кардиостимулятор был создан как прямой результат экспериментов с гипотермией.

В 40-х – начале 50-х годов единственным устройством, способным генерировать электрические импульсы, которые могли стимулировать сердце, был физиологический стимулятор, изготовленный Grass Manufacturing. В нём можно было менять частоту, вольтаж и длительность импульса.

John Hopps, инженер-электрик, разработал прибор, который, возможно, был первым электрическим устройством, специально созданным как кардиостимулятор. Электрические импульсы передавались через биполярный электрод в предсердия через трансвенозный доступ. Стимуляция предсердий достигалась, и частота сердечных сокращений могла контролироваться без каких-либо неприятных сокращений мышц грудной клетки.

1951 год

Paul Zoll, кардиолог из Бостона, считается отцом современной эры клинической кардиостимуляции. Он ознакомился с работами Callaghan, Bigelow and Hopps и создал наружный настольный кардиостимулятор, который успешно применил для лечения блокады сердца.

Кардиостимулятор PM-65, созданный Цолем, состоял из электрокардиографа для отслеживания сердечного ритма и генератора электрических импульсов для стимуляции сердца. Генератор импульсов был модификацией электрического стимулятора, который применялся в физиологических лабораториях. Он выдавал периодические электрические импульсы амплитудой 50–150 V через пару 3 см2 металлических электродов, размещённых на груди пациента прямо над сердцем. Электроды раздражали кожу, и пациенты находили эти повторяющиеся электрические разряды болезненными.

В 1952 году Цоль сообщил о двух пациентах с продолжительными паузами между сокращениями желудочков, которых он лечил своим устройством. В 1956 году он применил трансторакальные электрические разряды для дефибрилляции желудочков у человека и вскоре после этого разработал первые сердечные мониторы для клинического применения.

1956 год

В Клинике Святого Георга в Лондоне Aubrey Leatham и Geoffrey Davies создали наружный стимулятор, которым реанимировали пациентов с блокадами и асистолией. Первый исследования с использованием наружного кардиостимулятора для лечения остановки сердца как раз были закончены Полом Цолем в Бостоне, однако стимулятор Цоля был без функции Деманд и мог сам по себе вызвать фибрилляцию желудочков. В Клинике Святого Георга Leatham попросил Davies разработать первое устройство для стимуляции сердца, которое работало бы «по требованию», что и было сделано в 1956 году.

Это устройство стимулировало сердце через грудную клетку с амплитудой импульса 150 V и было выпущено в Англии компанией Firth-Cleveland. Коммерческая версия содержала несколько новых функций: разрешённый интервал асистолии, настройки чувствительности для распознавания ЭКГ, батарею для независимой работы.

Конец 50-х – начало 60-х годов ХХ века: «Золотые годы»

В это время учёными и их командами, работающими в различных уголках света, делается несколько важных открытий в области кардиостимуляции. Это время является «золотым» для кардиостимуляции.

Три краеугольных открытия будут описаны в деталях: первый портативный кардиостимулятор (1957 год), первый полностью имплантируемый кардиостимулятор (1958 год) и первая долгосрочная коррекция блокады сердца с помощью имплантированного кардиостимулятора (1960 год). Эти события имели большое значение и открывали дорогу в будущее аритмологии.

1957 год. Первый портативный кардиостимулятор

Earl E. Bakken, инженер-электрик, основатель Medtronic Inc. создал первый портативный кардиостимулятор. Инженер Earl E. Bakken и его сводный брат Palmer Hermundslie в гараже на северо-востоке Миннеаполиса 29 апреля 1949 года основали компанию Medtronic. Компания вела шаткое существование как служба по ремонту электрооборудования больниц и регионарный дистрибьютор других производителей медицинского оборудования. Позже они будут делать новое оборудование из стандартных инструментов для лабораторных и клинических исследований, посещать оперблоки в больницах, настраивая технику, объясняя персоналу, как пользоваться приборами, и выполняя ремонт, когда это необходимо. В это же время они налаживали рабочие отношения с врачами и другим персоналом больниц.

Bakken вспоминал: «Мы никогда не зарабатывали серьёзных денег в те времена, иногда даже возмещали стоимость прототипа… мы теряли деньги на всём, что мы делали!». Однако они работали в нужное время в нужном месте!

Хирург Уолтон Лиллехай (C. Walton Lillehei) был ведущим кардиохирургом Университета Миннесоты (Миннеаполис) и к середине 50-х годов уже имел международную славу. К 1957 году он уже выполнил более 300 операций на открытом сердце. Быстро развивающаяся область хирургии на открытом сердце должна была стать главной движущей силой развития кардиостимуляции.

Несмотря на успешную коррекцию врождённых пороков сердца, у каждого десятого пациента наблюдался п/о полная блокада сердца вследствие повреждения проводящей системы. Лекарственные средства помогали лишь на короткий срок и не могли стать профилактикой рецидива блокады. Было найдено другое решение!

Предположили, что временная стимуляция с помощью пейсмейкера до «выздоровления» проводящей системы поможет снизить летальность. Технология, созданная Цолем, не подходила, так как стимулы с высокой амплитудой, которые подходили для трансторакальной стимуляции, могли быть очень травматичными для детей.

Физиолог John Johnson предложил использовать стимулятор Грасса, который использовали в лабораториях для активации сердец. После нескольких экспериментов Vincent Gott и William Weirich пришли к выводу, что у животных с хирургически созданной блокадой ритм сердца может быть восстановлен с помощью электрода, помещённого в стенку правого желудочка и подключённого к наружному стимулятору. Низковольтажные импульсы с нужной частотой легко стимулировали сердца животных.

Лиллехай и его коллеги создали миокардиальный электрод, один конец которого имплантировался непосредственно в миокард, а другой выводился наружу через разрез и подсоединялся к стимулятору. Индифферентный электрод помещался под кожу для замыкания контура. Эффективная стимуляция требовала 1,5 Вольт, так как был прямой контакт с миокардом. Отторжения или повреждения работающего сердца не отмечалось, электрод легко удалялся после восстановления собственной проводящей системы пациента.

Первый миокардиальный электрод был имплантирован 30 января 1957 трёхлетней девочке, у которой блокада сердца развилась после коррекции тетрады Фалло. Стимуляция была успешна, и вскоре у девочки восстановился собственный синусный ритм. Миокардиальные электроды начали имплантировать в плановом порядке для немедленного использования, если это станет необходимо. Техника имплантации электрода через полую иглу была разработана для нехирургических пациентов с приступами Стокса-Адамса.

Вскоре появились другие проблемы: стимулятор был громоздким, имел ограниченную портативность и внушал ужас маленьким пациентам. Более того, система зависела от внешнего источника энергии, длины и того, как подсоединен шнур к розетке и к устройству. При отключении электричества стимулятор сразу отключался.

31 октября 1957 года отключение электричества в районе в течение трёх часов привела к трагической смерти ребенка. В больнице запасной генератор был установлен только в оперблоке, но не в палатах. Врачам ещё раз напомнили об ограничениях существующей технологии.

На следующий день Лиллехай попросил Bakken посмотреть, может ли Medtronic сделать что-нибудь лучше: надо было увеличить мобильность пациентов и устранить необходимость в «розетке с электричеством». Когда Bakken принял предложение Лиллехая, оно было для него очередным специальным заказом над очередной частью оборудования. Но это было не так!

Первоначальные попытки по созданию более надёжного и портативного кардиостимулятора привели к добавлению автомобильной батареи с устройством, которое конвертировало 6 вольт постоянного тока в 115 вольт переменного и затем питало традиционный в то время кардиостимулятор на его подставке с колёсиками.

Вскоре эти планы оставили, так как они были очень неэффективны. Постоянного тока в 10 вольт было достаточно для стимуляции сердца, кроме того, стали широко доступны транзисторы.

Bakken нашёл апрельский выпуск «Popular Electronics» 1956 года, в котором, как он помнил, видел контур для электронного метронома с транзистором. Контур передавал щелчки через динамик: частоту щелчков можно было настроить на ритм музыки. Он просто модифицировал двухтранзисторный контур и поместил его без динамика в четырёхдюймовый квадрат и алюминивую коробку толщиной 1,5 дюйма с выключателем снаружи. Питание контура осуществлялось за счёт миниатюрной 9,4 вольтовой ртутной батареи, которая также была помещена в коробку. Имелись также кнопки включения-выключения и переключатели для частоты стимуляции и амплитуды стимула.

Bakken вспоминал: «Без каких-либо грандиозных ожиданий от этого устройства, я был умеренно оптимистичен в отношении того, что оно могло в итоге значить для пациентов Лиллехая. Я повез устройство в университетскую лабораторию, где его можно было опробовать на собаке. Конечно, оно работало. На следующий день я вернулся в больницу, чтобы работать над другим проектом, и когда я случайно проходил мимо палаты с выздоравливающими, то заметил одного из пациентов Лиллехая. Маленькая девочка носила прототип, который я только вчера привез в университет! Я был ошеломлен. Я быстро спустился к Лиллехаю и спросил его, что происходит. Он со своим типичным спокойствием, без суеты, объяснил мне, что ему рассказали про успешную проверку кардиостимулятора в лаборатории и он не хотел терять ни минуты. Он сказал, что он ни за что не позволил бы умереть ребёнку из-за того, что не использовал лучшую технологию, которая у него была».

Уже через 4 недели экспериментов и работы первый транзисторный кардиостимулятор на батарейке был в клиническом использовании! Это невероятно быстро, учитывая обычный тяжёлый путь от момента создания любого другого медицинского устройства до внедрения его в клиническую практику.

Первая «банка». Первые 10 выпущенных единиц кардиостимуляторов были доработанными версиями оригинального прототипа и стали применяться в клинике вскоре после испытаний в университете. Переключатели были сделаны так, чтобы дети не могли изменить работу стимулятора, а также был добавлен маленький неоновый огонёк, моргающий красным светом с каждым стимулом. Добавили две металлические ручки, которые расположили таким образом, чтобы можно было крепить стимулятор на теле. Стимулятор стал в прямом смысле портативным (переносным). Этот стимулятор стал известен как 5800 (так как был сделан в 1958 году). Инструкция к прибору гласила: «Такой маленький и лёгкий, что его можно прикрепить к пациенту и переносить на теле, кардиостимулятор Медтроник заставляет работать желудочки сердца в случае атрио-вентрикулярной диссоциации, которая возникает вследствие коррекции септальных дефектов или спонтанно как, например, в случае приступов Стоукса-Адамса. В стимуляторе или один электрод крепится к миокарду для временной стимуляции или два электрода – для продолжительной стимуляции.

Созданный с воображением и оригинальностью, контур с транзистором полностью устраняет риск и неудобства, связанные с аппаратами, которые питаются от розетки. Собственный источник энергии будет питать стимулятор около 1 000 часов».

Такой стимулятор был переносным.

Значение и последствия. Историки считают стимулятор Бакена первым успешным применением транзисторной технологии в медицинских устройствах, что дало старт новой эре «медицинской электроники». До 1957 года в истории медицины ещё не было какого-либо частично или полностью имплантируемого электрического устройства. Стало очевидно, что для долгосрочной стимуляции сердца должен быть создан полностью имплантируемый аппарат, так как часто имело место восходящее инфицирование через электроды.

Лиллехай вспоминал: «Вопрос длительности стимуляции был обусловлен материалом электродов, дизайном и техникой имплантации… Возможность инфекции по электроду существует, но… может быть минимизирована путём создания туннеля для электрода до того, как он выйдет на поверхность кожных покровов. У большинства пациентов с блокадой после операции синусный ритм восстанавливался через несколько недель, но один пациент жил с устройством в течение 15 месяцев».

Рецидив блокады у пациентов, которые поправились после их постоперационной блокады, привёл к нескольким смертям. Было очевидно, что эти пациенты нуждались в пожизненной, а не временной стимуляции для того, чтобы жить. В месте имплантации электрода в миокард формировался иксит-блок по мере формирования рубцовой ткани, что приводило к увеличению сопротивления току и требовало увеличения амплитуды стимула для поддержания функции стимулятора. При таких больших амплитудах стимулов происходило сокращение мышц грудной клетки. Необходимо было создать систему с более хорошими электродами!

16 июля 1958 года через базилярную вену в правый желудочек под контролем флюороскопии был введён трансвенозный катетерный электрод пациенту с полной блокадой, которому планировалось выполнить резекцию толстой кишки вследствие рака. Стимуляция продолжалась в течение 2 часов во время операции и закончилась замедлением стимуляции тогда, когда появился собственный ритм желудочков. Катетер удалили без осложнений, и у пациента развилась желудочковая брадикардия.

1958 год – первый имплантируемый кардиостимулятор

8 октября 1958 года в Швеции была произведена первая имплантация кардиостимулятора. Систему создали хирург Ake Senning и врач-изобретатель Rune Elmqvist. Её имплантировали 43-летнему инженеру по имени Арни Ларссон (Arne Larsson). О первом опыте имплантации кардиостимулятора доложили на Второй международной конференции по медицинской электронике в 1959 году и опубликовали в тезисах в 1960 году.

Пациент страдал от приступов Адамса-Стокса, которые требовали проведения реанимационных мероприятий много раз в день. Его состояние рассматривалось как безнадежное. Имплантация стимулятора была мерой отчаяния. Риск этой совершенно неизвестной тогда терапии был огромным.

Ake Senning был кардиохирургом в отделении торакальной хирургии в Karolinska Hospital in Stockholm. Он наблюдал работу Лиллехая по временной наружной кардиостимуляции.

Rune Elmqvist окончил медицинский, но ушёл из медицины и стал инженером. Он разработал портативный аппарат ЭКГ в 1931 году, а затем широко используемый струйный регистратор Mingograf в 1948.

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.

Arne Larsson – первый человек, которому был имплантирован кардиостимулятор. Его госпитализировали с полной блокадой сердца и частыми приступами Адамса-Стокса в течение 6 месяцев. У него было 20–30 приступов в день и прогноз был удручающим. Лечение фармакологически было на максимальных дозах.

Женой мистера Ларссона была Else Marie. Именно она попросила Сеннинга помочь её безнадежно больному мужу. Она прочитала сообщения в прессе об идущих экспериментах по электрической стимуляции сердца и нашла двух учёных для решения, которого ещё не существовало: имплантируемый кардиостимулятор.

Сеннинг вспоминал своё знакомство с этой леди: «Энергичная, красивая женщина вошла в мою лабораторию 6 октября 1958 года и сказала мне, что я должен имплантировать кардиостимулятор её мужу. Я сказал ей, что мы ещё не закончили наши эксперименты, и у нас нет стимулятора для имплантации человеку. Она требовательно воскликнула: «Так сделайте!» В тот день она несколько раз ездила от электронной лаборатории Элмквиста и обратно и наконец убедила нас».

Для избежания публичности имплантацию произвели вечером, когда операционные были пусты. Через левостороннюю торакотомию были имплантированы два электрода в миокард, а сам стимулятор был помещён в переднюю брюшную стенку. Первый стимулятор работал только несколько часов, но второй, имплантированный этому же пациенту, – намного дольше.

Сеннинг вспоминал: «8 октября 1958 года, вечером, когда в операционной не было лишних людей, я имплантировал первый стимулятор, но он работал только 8 часов. По-видимому, я повредил транзистор или соединение с катетером, и у меня не было другого, который находился в лаборатории. Я имплантировал другой следующим утром». Далее Сеннинг заключает: «В 50-х годах у нас не было каких-либо проблем с ответственностью. Пациент и родственники были счастливы, если пациент выживал».

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 Вольта. Частота импульсов была фиксированная и составляла 70–80 в минуту. Необходимая энергия была минимизирована, когда Элмквист раздобыл несколько первых силиконовых транзисторов, импортированных в Швецию. Они были более эффективны, чем старые. С их помощью Элмквист разработал стабильный и эффективный блокирующий осциллятор с небольшим потреблением энергии.

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, что совпадало с размерами коробочки популярной полироли для обуви Kiwi. Более того, Элмквист создал два таких устройства, помня образ таких вот баночек с кремом для обуви!

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.

Rune Elmqvist вскоре перестал создавать стимуляторы, но продолжил своё активное участие в этой области медицинских технологий. Он умер в 1997 году в возрасте 90 лет. Ake Senning оставался очень активным в этой области кардиохирургии. Он умер в 2000 году в возрасте 84 лет. Arne Larsson пережил и инженера, создавшего стимулятор, и хирурга, который спас его жизнь. За всё время в целом ему было имплантировано 5 систем электродов и 22 генератора импульсов 11 различных моделей кардиостимуляторов, он скончался 28 декабря 2001 года от злокачественного новообразования.

1960 год: первая долгосрочная коррекция полной блокады сердца

Wilson Greatbatch был электриком, преподававшим в Университете Буффало, где он работал над осциллятором, чтобы записывать тахикардии. Он случайно нашёл способ создать имплантируемый кардиостимулятор.

Greatbatch, глубоко религиозный человек, описывает это событие так: «Это не было случайностью, Бог работал посредством меня. Осциллятору требовался резистор на 10 кОм на основе транзистора. Я потянулся к моей коробке с резисторами, чтобы достать один, но перепутал цветовой код и достал по ошибке резистор на 1 МОм».

Когда он подсоединил резистор, контур начал производить 1,8 мс импульсы с интервалом в 1 секунду, в течение которой транзистор отключался и не производил никакого тока. «Я уставился на это, не веря в происходящее», – говорил он. Wilson Greatbatch сразу осознал, что это маленькое устройство может заставлять человеческое сердце биться, но оказалось не так легко найти кардиохирурга, который поверил бы в эту идею».

Доктор Уильям Чардак (William Chardack) был главным хирургом в госпитале ветеранов в Буффало в то время. В нём Greatbatch нашёл того хирурга, который поверил в реальность идеи имплантируемого кардиостимулятора.

7 мая 1958 года Greatbatch принёс прибор, который стал первым в мире имплантируемым кардиостимулятором, в лабораторию при больнице. Там Чардак и ещё один хирург, Andrew Gage, прикоснулись двумя электродами к сердцу собаки. Сердце начало сокращаться синхронно с импульсами устройства. Троица переглянулась. Их общее чувство лучше всего выразил доктор Чардак, который воскликнул: «Превосходно, будь я проклят!»

В лабораторной книге около года спустя Greatbatch написал: «Я серьёзно сомневаюсь, что всё, что я делал ранее, повергало меня в тот восторг, который я ощутил тем днем, когда 2-кубическидюймовое устройство, созданное мной, контролировало живое сердце».

The "bow tie team" – команда людей в бабочках

Троица Greatbatch, доктора Chardack и Gage стали известны как команда в бабочках. «Два доктора носили галстуки-бабочки, потому что дети постоянно пытались дергать за обычные галстуки. Я носил бабочку, потому что длинный галстук мне мешался, когда я паял».

Более двух лет эксперименты велись на животных. В 1959 году Greatbatch запатентовал имплантируемый кардиостимулятор, а Уильям 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 Chardack, Gage и Greatbatch сообщили о 15 пациентах, которым имплантировали кардиостимуляторы. Greatbatch позже изобрёл 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!

Zoll создал Electrodyne и продолжил совершенствовать кардиостимуляторы.

Earl Bakken (соучредитель компании Medtronic Inc.) начал выпускать кардиостимулятор Chardiack-Greatbatch.

Wilson Greatbatch через некоторое время совместно с Medtronic основал свою компанию (Wilson Greatbatch Ltd.) и убедил индустрию перейти с ртутных батарей на литиевые.

Компания Elema Schonander, в которой работал Rune Elmqvist, была преобразована в Siemens-Elema в 1974 году. Siemens позже поглотил Pacesetter Inc. в 1985 году и объединил их в Siemens-Pacesetter, которую в 1994 году поглотила St. Jude Medical.

4 апреля 1959 года Samuel Hunter (профессор хирургии) и Norman Roth (главный инженер в Medtronic) имплантировали биполярный электрод из нержавеющей стали для стимуляции пациента с блокадой сердца после ИМ. Электрод состоял из пары стальных проволок, покрытых силиконом.

1959 год: Elema - Ericsson электрод

Новый электрод был создан в 1959 году Elema Schonander и The Telecom Company, Ericcson. Он состоял из четырёх тонких тяжей из стальной проволоки и имел изоляцию из мягкого полиэтилена. По оценке, этот электрод мог выдержать 184 миллиона сгибаний, то есть работать не менее 6 лет.

1959–1960 годы: Elema Schonander

The Elema 135, повторно заряжаемый кардиостимулятор, был успешно имплантирован в Стокгольме (1959 год), Англии (1960 год), но Elema Schonander никогда заявление на патент не подавала. Перспективы на рынке были плохими! Кардиостимуляторы были дорогими для обычных людей и в коммерческом плане не выгодны. Наружные зарядные системы были слишком сложны для пожилых пациентов.

Элмквист создал The Elema 137 в 1960 году.

Начало 1960-х годов ХХ века

Другие модели были имплантированы с таким же успехом в 1961 году Цолем и в 1962 году Кантровицем. Техника имплантации постоянных трансвенозных биполярных электродов был разработана в 1962 году Parsonnet (в США) и Ekstrom (в Англии).

Середина 1960-х годов ХХ века (рис. 90)

Трансвенозные электроды заменили на эпикардиальные. Кардиостимуляторы и их электроды могли быть имплантированы через торакотомию и без общей анестезии. Кардиостимуляторы с режимом «по требованию» были созданы для чтения электрической активности сердца и опеспечивали стимуляцию только тогда, когда это было необходимо.

1970-е годы ХХ века

Дизайн электродов улучшился: фиксация стала активной и пассивной. Была создана литиевая батарея, которая заменила ртутную. В результате срок службы кардиостимулятора значительно увеличился.

В 1972 году был имплантирован сделанный Parsonnet в Америке радиоизотопный кардиостимулятор. Эти ядерные кардиостимуляторы имели прогнозируемый срок службы 20 лет, но не стали широко использоваться.

В конце 70-х годов были созданы двухкамерные кардиостимуляторы для стимуляции и предсердий, и желудочков.

1980-е годы ХХ века

В начале 1980-х годов были созданы электроды со стероидным покрытием. Они вызывали меньшую воспалительную реакцию в месте имплантации.

В 1981 году Цоль запатентовал и повторно ввёл в клиническую практику чрескожный наружный кардиостимулятор с длительным импульсом в 40 мс и большей площадью электрода в 80 см2. Это сократило величину импульса, необходимого для навязывания ритма стимулятора, и, тем самым, привело к увеличению комфорта пациентов. Этот метод стимуляции мог быть применён на очень короткий срок как этап установки стимуляции через венозный доступ.

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.

1990-е годы ХХ века

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.

2000-е годы

Была изобретена двухжелудочковая стимуляция при сердечной недостаточности. Дополнительный специальный электрод вводился через коронарный синус к эпикардиальной поверхности левого желудочка. Правый желудочек (через стандартный доступ) и левый желудочек стимулировались одновременно в надежде на ресинхронизированное сокращение перегородки левого желудочка и его боковой стенки. В результате улучшенной сократимости клиника уменьшалась, а выживаемость повышалась.

Автоматизм устройств сделал необходимость посещения врача для контрольного осмотра более редкой и более короткой. Кардиостимуляторы могут также передавать данные через телефонную сеть в центральный сервер через интернет.

История стимуляции – это волнующая 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.

Возможно, самым важным событием, которое помогло развитию этой формы терапии, было изобретение транзистора в декабре 1947 года. На самом деле, одно из самых первых применений этого нового устройства произошло в медицинской электронике, в частности, при создании кардиостимуляторов.

 

Другие материалы по темам: "лечение аритмии

Аритмии

"

‡агрузка...

Лилия Анатольевна Г. МОЛОДЕЧНО

Регистрация: 2 часа 13 минут назад

Аватар пользователя Наталья

Наталья

Регистрация: 2 часа 35 минут назад регистрация через Vkontakte

ПавелГ Витебск ООО

Регистрация: 12 часов 15 минут назад

Вход/ регистрация на сайте через

20.11.2018 Сергей Васильевич Моисеенко: Все получил, доберусь до компьютера- сразу просмотрю.... ... Врождённая патология вен на левой кисти руки

19.11.2018 Сергей Васильевич Моисеенко: Начать следует с осмотра хирурга. ... К какому врачу обратиться?

19.11.2018 Сергей Васильевич Моисеенко: Возможно, это реакция на препарат, а возможно и признаки флегмоны.. Нужен повторный осмотр хирурга. ... Отек руки после пореза

21.11.2018 Катя Б-Я: Тамара Евгеньевна -это самый лучший стоматолог-хирург,врач от Бога! ... Стоматолог-хирург в Минске Стадуб Тамара Евгеньевна

18.11.2018 Максимушка: Мария Викторовна- отличный врач и очень душевный человек! ... Детский лор в Минске Клепец Мария Викторовна

17.11.2018 Александр К.: Спасибо большое Вячеславу Валентиновичу. Осмотрел, поставил диагноз. ... Проктолог в Минске Мулица Вячеслав Валентинович