Kardiostimulátory

Iveta Gomolová
intervenční kardiologie
KKN a.s. Karlovy Vary

Summary:

A pacemaker is a medical device which uses electrical impulses, delivered by electrodes contacting the heart muscles, to regulate the beating of the heart. The primary purpose of a pacemaker is to maintain an adequate heart rate, either because the heart's native pacemaker is not fast enough, or there is a block in the heart's electrical conduction system. Modern pacemakers are externally programmable and allow the cardiologist to select the optimum pacing modes for individual patients. Some combine a pacemaker and defibrillator in a single implantable device. Others have multiple electrodes stimulating differing positions within the heart to improve synchronisation of the lower chambers of the heart

Již od roku 1987 jsem se setkávala s pacienty,kteří měli naimplantovaný kardiostimulátor.
Věděla jsem, že tito pacienti se nemají zbytečně snímkovat, protože to jejich přístroj nemá rád, a že slouží k upravování rytmu srdce. S otevřením pracoviště MR v roce 2002 jsme tyto pacienty hlídali pro totální kontraindikaci k těmto vyšetřením.
Využívám proto svého nynějšího působení na kardiointervenčním 
oddělení a pro všechny, kteří znají
kardiostimulátor z podobných obrázků
jako je tento, píši tento článek.

K tomu, abychom lépe chápali podstatu poruch srdečního rytmu, je nezbytné stručné přiblížení základních údajů o elektrické činnosti lidského srdce.

Srdce je unikátní orgán, který je schopen pracovat bez přestávky 24 hodin denně po celý život člověka. Stáhne se průměrně stotisíckrát denně a v klidu přečerpá okolo 5-7tisíc litrů krve.
Aby srdce mohlo pumpovat okysličenou krev k ostatním orgánům, potřebuje být rytmicky poháněno elektrickými impulsy. Ty vznikají ve shluku buněk specializovaného převodního srdečního systému, který se nazývá sinusový uzel a nachází se v horní části pravé srdeční síně. Odtud se elektrický vzruch šíří svalovinou obou síní a způsobí tak jejich stah. Poté docestuje do oblasti síňokomorového uzlu, který je umístěn přibližně uprostřed srdce v srdeční přepážce na rozhraní síní a komor.
Po krátkém časovém zpoždění se z tohoto uzlu rozšíří elektrický impuls do komor, podráždí je a spustí jejich svalový stah. Výsledkem postupného šíření el.impulsu je stav, kdy se nejprve stáhnou síně a přečerpají krev do srdečních komor, ty se o něco později stáhnou a vypudí krev do celého těla a do plic.
Srdce se stahuje asi 60-100x za minutu. Tento normální rytmus se nazývá sinusový rytmus.
Při srdečních arytmiích může být rytmus buď abnormálně pomalý – bradykardie, nebo rychlý – tachykardie.
Bradykardie se běžně léčí kardiostimulací.

Historie kardiostimulátoru
První zmínky o pokusech s lidským zdravím a elektřinou máme, jak jinak, již ze starého Řecka. Údajně totiž využívali k léčení pozoruhodných vlastností některých ryb, které dokážou vyvinout elektrický výboj o napětí až několik set voltů. Také slavný Benjamin Franklin se snažil uzdravit např. ochrnuté svaly zaváděním statické elektřiny. Sval sebou škubnul, k uzdravení ale nedošlo. Dále je tu samozřejmě notoricky známý experiment Luigiho Galvaniho. Ten téměř dva tisíce let poté, v roce 1780, objevil "živočišnou elektřinu": při kontaktu tkáně s kovovým skalpelem sebou skalpel škubl.
Obr.č.2
Zjednodušeně bychom mohli říci, že stejného principu využívají i moderní kardiostimulátory. Elektrický impuls přiměje sval, aby se stáhnul. Než ale kardiostimulátor mohl lidem reálně pomáhat, musela věda ujít ještě dlouho cestu.
Už v roce 1889 navrhl McWilliam v časopise British Medical Journal zařízení, které by vysíláním elektrických impulsů do nečinného srdce mohlo vyvolat srdeční činnost. Psal tehdy o frekvenci 60 - 70 impulsů za minutu: "Abychom mohli sval dostatečně excitovat, je asi nejlepší posílat elektrické šoky do celého srdečního svalu... Elektrody by měly být zakončeny plochou s větším kontaktem, šok by měl být silný."
Velký přínos znamenaly také poznatky fyziologa Augusta Wallera z Londýna. Ten zaznamenal první elektrokardiodiagram (EKG).
Obr.č.3

Sám tehdy svůj objev nepovažoval za příliš důležitý: "Nemyslím si, že by elektrokardiograf našel v nemocnici nějaké velké využití. Přinejlepším by mohl čas od času pomoci zachytit nějakou vzácnou srdeční anomálii." Dnes EKG patří k základním formám vyšetření a lékařského měření.
První kardiostimulátory
Australský doktor Mark Lidwell učinil obrovský krok dopředu, když se mu povedlo zkonstruovat funkční přenosný kardiostimulátor už roku 1928. Elektřinu bral ze "zásuvky na světlo" a jeho funkci obstarávaly dvě elektrody. Tu jednu přikládal na pokožku pacienta, dostatečně zvlhčenou solným roztokem kvůli vodivosti. Tu druhou aplikoval v podobě jehly (s výjimkou špičky potažené izolací) do srdeční komory. Vysíláním elektrických impulsů o napětí 1,5 - 120 voltů a frekvenci 80 až 120 Hz se mu údajně povedlo vyvolat samostatnou srdeční činnost u mrtvého novorozence, a to po deseti minutách elektrické stimulace. Co je důležité, tato činnost pokračovala i po stimulaci.
Nezávisle na Lidwellovi pracoval na podobném přístroji i americký doktor Albert Hyman. Ten jeho byl poháněn dynamem. Hyman nazval svůj přístroj "artificial pacemaker", termínem, který se v angličtině pro kardiostimulátor dodnes používá.
Obr.č.4,obr.č.5

Hned v roce 1950 zkonstruoval John Hopps v Torontu externí kardiostimulátor. K časování impulsů používal technologii vakuových trubic a používal ji pouze pro dočasnou stimulaci srdce, například během chirurgického výkonu. Napájen byl z běžné elektrické sítě. V následujících letech proběhly experimenty s přenosnými (ale stále příliš velkými) zařízeními, která využívala energii z nabíjecí baterie.
Obr.č.6

První tranzistory přinesly další možnosti miniaturizace elektronických zařízení a umožnily tak rozvoj kardiostimulátorů do dnešní implantovatelné podoby.
Po mnoha pokusech na zvířatech se roku 1960 uskutečnila první operace s lidským pacientem. Sedmasedmdesátiletému muži voperovali nejprve elektrody a pak i generátor pulzů - kardiostimulátor. Pacient operaci v pořádku přečkal a zemřel až o dva roky později přirozenou smrtí.
Nezávisle na americkém výzkumu proběhla úspěšná operace i na švédské univerzitní nemocnici v Solně. Operace proběhla roku 1958, pacientovi ale kardiostimulátor selhal po třech hodinách. Později mu implantovali jiné zařízení, které vydrželo dva dny. Arne Larsson, jak se příjemce prvních implantátů jmenoval, ale přežil, přestože v době první operace mu lékaři nedávali žádnou šanci. Dožil se nečekaně vysokého věku - zemřel až v roce 2001 ve věku požehnaných 86 let. Za svůj život měl v těle 26 různých kardiostimulátorů.Jeho první kardiostimulátor měl průměr hokejového puku a vážil přes 2 kg.
Švédové také přišli s unikátním systémem dobíjení. Probíhalo bez doteku, skrz pacientovo tělo, a to pomocí indukce a 150kHz rádiového vysílání. Dobíjení trvalo 12 hodin týdně. Později se od tohoto způsobu ustoupilo a přešlo se na spolehlivější bateriové kardiostimulátory
V roce 1961 byl první kardiostimulátor implantován v NSR a během 10 let došlo k obrovskému rozmachu využití kardiostimulátorů pro pacienty s poruchou rytmu.
Druhy kardiostimulátorů:
Kardiostimulátor je přístroj, který vydává, kdykoliv je to nutné, malé elektrické impulsy, které ovládají stahování srdečního svalu. Skládá se z baterie a miniaturních el. obvodů a jeho el. impulsy jsou přenášeny elektrodou. Ta se skládá z tenkého kovového drátu,který je ovinutý izolujícím plastem a je zakončen spirálkami, pomocí kterých se elektroda zafixuje. Elektroda je zavedena do žíly, která vede k srdci. V srdci je hrot elektrody umístěn do síně nebo do komory.
Podle řízení impulsů rozlišujeme kardiostimulátory síňové (AAI) obr.č.7
komorové (VVI)
dvoudutinové (DDI)
dvoukomorové (biventrikulární)
a podle přenosů vzruchů na myokard unipolární
bipolární systémy.
Pokud je na označení „R“ – znamená to, že kardiostimulátor má schopnost frekvenční odpovědi. Tzn. že pokud je velké zatížení organismu, vydává kardiostimulátor rychlejší el.impulsy. Pokud je organismus v klidu, reaguje přístroj pomalejší frekvencí.
Biventrikulární kardiostimulátory jsou opatřeny 3 elektrodami. Jedna je umístěna do pravé síně, druhá do pravé komory a třetí do levé komory srdeční. Takto může monitorovat a podle potřeby stimulovat jednu,dvě nebo tři dutiny srdce. Indikovanou skupinou jsou pacienti se srdečním selháním koronárního sinu a s asynchronií komor. Třetí elektroda, implantována do levé komory, napomáhá synchronizovat stah pravé a levé komory,aby proběhly současně a tak zlepší výkonnost srdce.
Kardiostimulátory jsou funkční po řadu let. Zpravidla se jejich funkčnost kontroluje každých 6 měsíců, přičemž se měří i zůstatková energie baterií.

Implantace kardiostimulátorů:

Samotný výkon trvá asi hodinu a je nutné jej provádět za naprosto aseptických podmínek. Lékař provádějící výkon znecitliví místo budoucího umístění kapsy kardiostimulátoru v oblasti pod klíční kostí. Poté opatrně zavede do srdce elektrody jednou z žil (podklíčkovou nebo cefalickou) procházejících oblastí pod klíční kostí.V případě jednodutinového systému je zavedena jediná elektroda buď do hrotu nebo k  septu pravé komory(VVI) nebo do ouška pravé síně (AAI). U dvoudutinových přístrojů jsou elektrody zavedeny do obou těchto míst. Polohu elektrod v srdci lékař kontroluje na obrazovce rentgenu,zda je její poloha vyhovující a měří se vhodné parametry pro správnou činnost přístroje.Po nalezení vhodné polohy s vyhovujícími parametry se připojí kardiostimulátor. Implantující lékař znovu vše zkontroluje a provede test funkce celého stimulačního systému. Posledním úkonem je umístění přístroje do předem vytvořené kapsy v podkoží a její zašití několika stehy.
Při implantaci je nutná velmi dobrá spolupráce radiologického asistenta s ostatními členy týmu. Vzhledem k tomu, že při implantaci není možná žádná přídavná clona a pracuje se v těsné blízkosti RTG přístroje, je dobré, pokud si RA připraví stůl a přístroj tak, aby nedocházelo ke zbytečnému prodlení při centraci a tím i navyšování dávek ionizujícího záření při vlastní implantaci. Připočteme –li nedostatek prostoru pro popojíždění, je často zapotřebí značná manuální zručnost RA, aby centrace byla ideální a nedocházelo k omezení jak instrumentárních sester, tak i lékaře, obzvlášť u šikmých projekcí při zavádění elektrod.
Myslím, že toto vyšetření je jedno z dalších, kde RA mohou rozšiřovat jak své znalosti, tak i manuální zručnost. Je zapotřebí, aby se i RA seznámil dostatečně s anatomií srdce, jeho rytmem a možnými odchylkami. Je zapotřebí, aby uměl naprogramovat potřebný kardiostimulátor a v neposlední řadě, aby zručně ovládal svůj přístroj a zabezpečil optimální dávky.

Obr.č.8

Činnost implantovaného kardiostimulátoru může ovlivnit elektrický zdroj generující signál, napodobující srdeční aktivitu. To může mít za následek poškození kardiostimulátoru či jeho nesprávnou funkci.
Domácí spotřebiče a zařízení
Domácí spotřebiče (např. mikrovlnné trouby, rozhlasové a televizní přístroje a holící strojky) normálně neovlivňují činnost kardiostimulátoru, jestliže jsou přístroje v náležitém stavu, dobře uzemněny a izolovány. Jednoduché nářadí jako vrtačky a bateriové šroubováky by měly být udržovány ve vzdálenosti větší než 30 cm od kardiostimulátoru.

Mobilní telefony
Studie zaznamenaly možnosti interakce mezi kardiostimulátorem a mobilním telefonem. Možnost interakce může být způsobena buď magnetem uvnitř telefonu, nebo emitovaným radiofrekvenčním signálem. Možný účinek by mohl obsahovat občasné zastavení přístroje, asynchronní stimulaci, nebo zvýšení stimulační frekvence.
Pacientům s kardiostimulátorem je doporučeno udržovat minimální vzdálenost 25 cm mezi anténou mobilního telefonu a kardiostimulačním systémem. Pacient by měl držet mobilní telefon u ucha na opačné straně, než má implantovaný kardiostimulátor.
Některé modely mobilních telefonů vydávají signály, i když jsou v režimu standby (pohotovost), mobilní telefony by neměly být přenášeny v náprsní kapse, nebo přiloženy na kardiostimulátor/elektrodový systém. Mobilní telefon by měl být uložen vždy na opačné straně než je implantovaný přístroj.

Interference silným elektromagnetickým polem
Následující zařízení (a podobné přístroje) mohou ovlivnit normální funkci kardiostimulátoru: elektrické oblouky, elektrické tavící pece, radio/televizní a radarové vysílače, generátory, vedení vysokého napětí, elektrické vznětové systémy (také benzínové motory), jestliže jsou sundány ochranné kryty, elektrické nástroje, zařízení proti krádežím v obchodech a elektrická zařízení, jestliže nejsou v pořádku nebo nejsou řádně uzemněny a uzavřeny.

Bezpečnostní přístroje proti odcizení
Tato zařízení požívaná v obchodních domech, knihovnách a jiných místech mohou jen zřídka ovlivnit funkci kardiostimulátoru. Obecné doporučení je rychle procházet těmito zařízeními.

Vyšetření na MR
Kardiostimulační systémy sestávají ze samotného přístroje a elektrod, které se při působení magnetické resonance zahřívají, čímž může vzniknout krevní sraženina či fibróza a přístroj dočasně přestává být aktivní. V důsledku toho přestává docházet ke dráždění srdeční svaloviny a  může tak dojít k srdeční zástavě. Nový kardiostimulační systém MRI SureScan firmy Medtronic má speciálně upravené elektrody minimalizující tepelnou zátěž v místě ukotvení přístroje do srdeční svaloviny. Kardiostimulátor má také speciální SAFE mód, který je nutný před začátkem vyšetření magnetickou resonancí zapnout, aby nedošlo k přerušení činnosti přístroje v důsledku jiných vlivů. Tento přístroj je proto pro pacienty s kardiologickými onemocněními naprosto bezpečný, což bylo potvrzeno v pilotním projektu provedeném v nemocnici „Na Homolce“ .
Tyto kardiostimulátory jsou v průměru asi o 40% dražší než klasické přístroje a byly vyzkoušeny na MR o síle vnějšího pole 1,5 Tesla, takže vyšetření lze provést pouze na těchto přístrojích. V České republice se implantují od dubna 2009 a do dnešní doby byly naimplantovány již desítky těchto kardiostimulátorů.

Implantace kardiostimulátorů se stala celosvětově velmi rozšířeným výkonem, který pomáhá zachránit životy nemocným na celém světě.
Pro RA se tak otevřelo další zajímavé pole využití jejich odborné erudice.

Seznam použité literatury:
www.medtronic.cz
www.ikem.cz
www.heartpoint.com.
www.thevirtualheart.org.
www.chfpatients.com
Příručka pro pacienty Medtronic
Příručka pro pacienty Vitatron
Obrázky- www.impaedcard.com.