3.4.2 Электрическая кардиостимуляция
Последствия нарушений генерации и проведения возбуждения в сердце можно устранить путем приложения замещающих электрических импульсов стимуляции. Нарушения ритма могут быть преходящими или постоянными. Если исключить временные нарушения ритма, которые можно устранить временной электрокардиостимуляцией при помощи внешнего устройства, то с технической точки зрения наиболее сложную проблему представляют собой преходящие нарушения, так как стимулятор должен оказывать эффективное действие при нарушениях ритма, однако ни в коем случае не должен мешать нормальной сердечной активности.
Если в сердце введен электрод, подсоединенный к генератору стимулирующих импульсов, то электрический ток, образуемый потоком электронов в металлическом проводнике, на границе между электродом и тканью переходит в ионный ток внутри электролита в тканях. В ткани протекает ток, оказывающий влияние на трансмембранный потенциал клеток сердечной мышцы. Ток имеет наибольшую плотность на границе раздела электрод - ткань и быстро убывает по мере удаления oт электрода. Это означает, что в ближайшей окрестности электрода раздражение клеток осуществляется импульсами, амплитуда которых сильно превышает порог, а на определенном удалении от электрода лишь достигает порогового уровня. Таким образом, возбуждается некоторое критическое число мышечных клеток.
Возбудимость сердца можно описать при помощи параметров электрических импульсов, которые способны вызвать эффективное возбуждение, т. е. деполяризацию и механическое сокращение. Обычно используют кривую Гоорвега-Вейса (называемую также кривой сила – длительность, которая показана на рис. 3.25). Она выражает зависимость между диастолической пороговой амплитудой импульса стимулирующего тока и длительностью импульса стимуляции.
Рисунок 3.25 – Кривая Гоорвега –Вейса
Кривая Гоорвега-Вейса близка по форме к равносторонней гиперболе, сдвинутой в направлении оси у на постоянное значение, которое выражает порог возбуждения для импульса стимуляции с бесконечно большой длительностью и называется реобазой. При уменьшении длительности импульса порог возбуждения возрастает. Длительность импульса стимуляции, при которой порог возбуждения ровно вдвое больше реобазы, называется хронаксией. Реобаза и хронаксия определяют кривую Гоорвега-Вейса для заданной формы стимулирующего импульса, заданного расположения электродов, направления тока и, конечно, заданного положения стимулирующего импульса по времени в диастолической фазе сердечного цикла.
Для стимуляции сердца обычно применяют прямоугольные импульсы, причем активный электрод является катодом. При катодной стимуляции (стимуляции отрицательными импульсами ) пороги возбуждения обычно бывают ниже, чем при анодной. Подобно тому, как определяют порог возбуждения по току, можно определить порог возбуждения и по напряжению. Кривая зависимости между пороговым напряжением и длительностью импульса несколько отличается по форме от кривой Гоорвега-Вейса для тока. Таким же образом можно определять порог возбуждения для электрического заряда или энергии порогового импульса стимуляции.
Для постоянной электрокардиостимуляции используются исключительно прямые методы, в которых по крайней мере один из электродов находится в непосредственном контакте с сердцем. Применявшиеся первоначально методы с фиксацией электродов на эпикарде или путем частичного погружения их в миокард требовали вскрытия грудной клетки. В настоящее время эти способы установки электродов используются лишь в виде исключения. Однако имеются новые типы миокардиальных электродов, которые могут устанавливаться и без вскрытия грудной клетки; поэтому не исключена возможность, что упрощение хирургической процедуры будет способствовать возврату к более широкому применению миокардиальных электродов.