Электрокардиостимуля́тор (ЭКС) или просто кардиостимулятор, также иску́сственный води́тель ри́тма (ИВР) — медицинский прибор.
Основной задачей кардиостимулятора (водителя ритма) является поддержание или навязывание частоты сердечных сокращений пациенту, у которого сердце бьётся недостаточно часто или имеется электрофизиологическое разобщение между предсердиями и желудочками (атриовентрикулярная блокада). Также имеются специальные (диагностические) наружные кардиостимуляторы для проведения нагрузочных функциональных проб.
История создания электрокардиостимуляторов
Впервые способность импульсов электрического тока вызвать сокращения мышцы заметил итальянец Гальвани. Позднее советские физиологи В. Ю. Чаговец и Н. Е. Введенский изучили особенности воздействия электрического импульса на сердце и предположили возможность использования их для лечения некоторых заболеваний сердца. В 1932 году Альберт Хаймен (Albert Hyman) создал первый в мире наружный электрокардиостимулятор и применил его в клинике для лечения больного, страдающего редким пульсом и потерями сознания. Это сочетание известно как синдром Морганьи — Адамса — Стокса (МЭС).
В 1951 году американские кардиохирурги Каллаган и Бигелоу использовали кардиостимулятор для лечения больной после операции, так как у неё развилась полная поперечная блокада сердца с редким ритмом и приступами МЭС. Однако у данного прибора имелся большой недостаток — он находился вне тела пациента, и импульсы к сердцу проводились по проводам через кожу.
В 1958 году шведские учёные (в частности, Руне Элмквист) создали имплантируемый, то есть полностью находящийся под кожей, кардиостимулятор (Siemens-Elema). Первые стимуляторы были недолговечными: их срок службы составлял от 12 до 24 месяцев.
В СССР история кардиостимуляции ведёт отсчёт с 1960 года, когда академик А. Н. Бакулев обратился к ведущим конструкторам страны с предложением о разработке медицинских аппаратов. И тогда в конструкторском бюро точного машиностроения (КБТМ) — ведущем предприятии оборонной отрасли, возглавлявшемся А. Э. Нудельманом, — начались первые разработки имплантируемых ЭКС (А. А. Рихтер, В. Е. Бельгов). В декабре 1961 года первый созданный в СССР стимулятор, ЭКС-2 («Москит»), был имплантирован академиком А. Н. Бакулевым больной с полной атриовентрикулярной блокадой.
Показания к применению
Аритмия сердца Синдром слабости синусового узла (СССУ) Атриовентрикулярная блокада
Методики стимуляции
Наружная кардиостимуляция Временная эндокардиальная стимуляция (ВЭКС) Имплантация постоянного кардиостимулятора Чреспищеводная кардиостимуляция
Система маркировки стимуляторов
Кардиостимуляторы бывают однокамерные (для стимуляции только желудочка или только предсердия, один провод), двухкамерные (для стимуляции и предсердия и желудочка, два провода) и трёхкамерные (для проведения стимуляции правого предсердия и обоих желудочков, три провода). Кроме того применяются имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы.
В 1974 году была выработана система трёхбуквенных кодов для описания функций стимуляторов. По разработчику код назван ICHD (Intersociety Commission on Heart Disease).
В последующем создание новых моделей ЭКС привело к появлению пятибуквенного кода ICHD и его трансформации затем в пятибуквенный код имплантируемых систем электрического воздействия на ритм сердца —- ЭКС, кардиовертеров и дефибрилляторов в соответствии с рекомендациями Британской группы по изучению электрокардиостимуляции и электрофизиологии (British Pacing and Electrophysiology Group — BREG) и Северо-Американского общества электрокардиостимуляции и электрофизиологии (North American Society of Pacing and Electrophysiology — NASPE). Окончательный действующий ныне код называется NASPE/BREG (NBG).
В России традиционно применяется нечто вроде комбинированной кодировки: для режимов стимуляции, не имеющих частотной адаптации, применяется трехбуквенный код ICHD, а для режимов с частотной адаптацией — первые 4 буквы кода NASPE/BREG (NBG). Классификация по коду NBG производится посредством соответствия позиции буквы в названии со значением позиции.
Кодовые обозначения — это сокращения английских слов:
A — atrium (предсердие) V — ventricle (желудочек) D — dual (двойной; в контексте кардиостимуляции означает оба режима работы или обе камеры сердца); в случае, если буква идет пятой — defibrillation (дефибрилляция). I — inhibition (подавление) T — triggering (срабатывание) S — single (одно из)
R — rate adaptive (частотная адаптация).
Таким образом, например, VVI означает однокамерный желудочковый стимулятор. Он "слушает" сердце, и если оно работает исправно - он подавляет собственный импульс (I). Если замечает сбой в работе в серцда - дает импульс. Основные аббревиатуры-кодификации:
VVI — однокамерный желудочковый ЭКС. VVIR — однокамерный желудочковый ЭКС с функцией частотной адаптации. AAI — однокамерный предсердный ЭКС. Используется для коррекции/имитации работы синоатриального узла, в случае если остальная часть проводящей системы в порядке. DDD — двухкамерный ЭКС. Электроды фиксируются и в предсердии, и в желудочке; прибор полностью имитирует естественный импульс: сначала обеспечивает сокращение предсердий, после - желудочков (это называется секвенциальной стимуляцией) DDDR — двукхамерный ЭКС с функцией частотной адаптации.
Примечание: современные методы стимуляции проводящей системы (СПС) и безэлектродные стимуляторы также кодируются в рамках кодировки NBG, однако их принципиально отличие заключено в анатомической точке фиксации электродов.
Стимуляция проводящей системы (СПС) Существует проблема инициации кардиомиопатии посредством долгосрочной внешней стимуляции ПЖ: это вызвано неестественностью пути, который вынужден преодолевать импульс от электрода, зафиксированного в верхушке правого желудочка. Со временем, это развивает сердечную недостаточность у 12% пациентов; сама проблема давно известна в кардиологии.
Естественным путем является прохождение импульсов сверху вниз по узлу: Атриовентрикулярный узел - пучок Гиса - Волокна Пуркинье (непосредственно клетки желудочков). Это обеспечивает максимально быстрое и синхронное возбуждение клеток, безопасное для их корректной работы. Тем не менее, патологии, вызываемые однокамерной стимуляцией правого желудочка, остается актуальной и по сей день (см. раздел Синдром кардиостимулятора).
Для лечения данной патологии была разработана технология непосредственной стимуляции проводящей системы с использованием природных механизмов проводимости — стимуляция проводящей системы (аббр. СПС; англ. Conduction System Pacing, CSP). Используя естественный путь ПСС, кардиохирург фиксирует электрод дистальнее места органического поражения (блокады), что позволяет стимулировать желудочки без оглядки на повреждения выше проводящего пути.
Еще в 70-х годах XX века было доказано, что подобный тип стимуляции (даже без фиксации конкретно в левой ножке) позволяет сужать QRS у пациентов с БЛНПГ — то есть, при правильном подборе АВ-задержки, искоренять блокаду ножек пучка Гиса как таковую.
Электроды современных СПС-стимуляторов фиксируют непосредственно в требуемых ножках пучка: это продиктовано анатомическими особенностями пучка. Сложности имплантации в эту зону заключаются в нахождении пучка в толще фиброзной ткани межжелудочковой перегородки (МЖП) и его крохотных размеров, что требует высокого порога стимуляции и обуславливает низкую чувствительность к R-волне из-за низкой концентрации кардиомиоцитов в данной области. Эффективность лечения при фиксации непосредственно в пучок Гиса составляет лишь 3/4 случаев (76%), в то время как фиксация электрода в левой ножке пучка (стимуляция ЛНПГ; СЛНПГ) позволяет довести эффективность до практически полной (97.8%).
Целевыми значениями для LVAT (англ. Left Ventricle Activation Time; время активации стимулированного ЛЖ) при лечении посредством СПС являются <75 мс при здоровом (изначально узком) QRS и <85 мс при наличии БЛНПГ у пациента. Причем стимуляция конкретно левой ножки, в отличие от стимуляции пучка Гиса, позволяет достичь разницу в 10 мс в пользу СЛНПГ. Ширина стимулированного комплекса QRS не является абсолютным критерием, но его морфология будет постепенно стабилизироваться по мере вкручивания электрода (от БЛНПГ до БПНПГ), и в большинстве случаев ширина комплекса составит <140 мс.
На данный момент актуальны исследования в области ресинхронизирующей терапии с использованием СПС-стимуляторов (в том числе и в ассоциации с CRT-устройствами).
Безэлектродные стимуляторы (leadless pacemakers)
Всю историю существования классических кардиостимуляторов существовало немало проблем, связанных с их конструктивными особенностями: излишний фиброз места контакта электрода со стенкой камеры сердца (что приводит к ухудшению/прекращению проводимости и требует опасной операции для экстракции электрода), дислокация электрода, миграция импланта, осложнения заживления кармана имплантации (что происходит с вероятностью от 1% до 12%, и причем 20% подобных недугов, включая эрозии, инфекции, окклюзию, эндокардит, гемоторакс а также пневмоторакс, развиваются в первые 5 лет), а также тромбоз сосудов, по которым пролегает электрод.
Для исключения всей вышеописанной проблематики в XXI веке были созданы безэлектродные кардиостимуляторы (англ. leadless pacemaker). Данное устройство представляет собой небольшой (около 2-3 сантиметров в высоту) цилиндр, имеющий на конце пружину или крючки (фиксаторы электрода). Имплант (в отличие от стандартных ЭКС, чьи провода заводятся через подключичную вену) заводится в организм через бедренную вену (доступ к ней осуществляется путем пункции и последующего заведения катетера с имплантом) и фиксируется в камере сердца (как правило, ПЖ).
Безоговорочными плюсами самой операции являются минимизация инвазивности и отказ от хирургических надрезов в области грудной клетки (как следствие, отсутствие надобности в соблюдении двигательного режима).
До недавнего времени безэлектродные кардиостимуляторы ввиду физической специфики (размер) выполняли функцию исключительно однокамерной стимуляции, но в 2023 году FDA (англ. U. S. Food and Drug administration; агентство Министерства здравоохранения и социальных служб США по контролю в области пищевой продукции, медикаментов и медицинских технологий) одобрило первый в мире двухкамерный безэлектродный кардиостимулятор. По сути, данное решение не является единым прибором, а представляет собой систему из двух независимых однокамерных капсул, осуществляющих организованную стимуляцию посредством бесконтактной коммуникации маломощными импульсами через кровь и миокардиальную ткань (технология i2i™, Implant to Implant). Поэтому, корректнее говорить о двухкамерной безэлектродной системе кардиостимуляции, а не об одиночном двухкамерном устройстве.
Микроскопические безэлектродные биорастворимые стимуляторы Новейшими разработками в области кардиостимуляции являются биодеградирующие микроскопические стимуляторы, разработанные в фервале 2025 года в Северо-Западном университете под руководством Джона А. Роджера. Это устройства размером с рисовое зерно (3.5 на 1 мм), которые вводятся в организм через иглу, не имеют жесткого корпуса, полноценных крупноразмерных литиевых батарей и проводов. Это освобождает пациента и врачей от необходимости совершения дополнительной операции по установке ЭКС.
Устройство имплантируется непосредственно на эпикард при операциях на открытом сердце для купирования временных послеоперационных аритмий. Малый размер аппарата позволяет устанавливать его во многих разных точках для мультифокальной стимуляции. Управление прибором осуществляются беспроводным способом от внешнего нательного патча с ЭКГ-сенсорами и ИК-светодиодом, который передает инфракрасные сигналы стимулятору через телесные ткани и активирует крошечный переключатель на нем (фотодетектор). Микропроцессор патча непрерывно отслеживает пульс; при падении ЧСС ниже критического порога патч посылает ИК-сигнал на устройство, посредством чего оно активирует стимуляцию.