ЭЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯТОР

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована для коррекции центральной гемодинамики у больных с нарушениями проведения возбуждения по проводящей системе сердца посредством электрокардиостимуляции.
В качестве прототипа выбран электрокардиостимулятор для чреспищеводной электростимуляции сердца, содержащий блок главного тактового генератора, блок выходного усилителя и блок выходных электродов (Киркутис А.А., Римша Э.Д., Нявяраускас Ю.В. Методика применения чреспищеводной электростимуляции сердца: Учеб. - метод, пособие. Каунас, 1990. С.14-18)
Недостатками существующего электрокардиостимулятора для чреспищеводной электростимуляции сердца являются невозможность проведения физиологической секвенциальной мультифокусной (биатриальной, трехкамерной) и предсердно-желудочковой электростимуляции у больных с нарушениями межпредсердной и/или атриовентрикулярной проводимости сердца, а также отсутствие чувствительности электрокардиостимулятора к спонтанной электрической активности сердца и функции биоуправления, что создает риск асинхронной электростимуляции сердца и индукции тахиаритмий.
Полезная модель направлена на решение задач: расширение показаний для электростимуляции сердца, улучшение результатов ее применения в клинической практике, повышение безопасности метода.
Эти задачи достигаются за счет применения в устройстве дополнительной электронной схемы, предназначенной для детекции спонтанной и индуцированной имплантированным электрокардиостимулятором предсердной и желудочковой активности, являющейся пусковым фактором для определения момента нанесения на сердце больного синхронизированного с предсердной активностью электрического стимула главным тактовым генератором электрокардиостимулятора через промежуток времени, соответствующий интервалу нормального внутрисердечного (межпредсердного, атриовентрикулярного) проведения, что позволяет обеспечить физиологическую последовательность активации и сокращения камер сердца, исключить асинхронную электростимуляцию и риск индукции тахиаритмий.
Это достигается за счет того, что в электрокардиостимулятор, содержащий блок главного тактового генератора, блок выходного усилителя и блок выходных электродов, введены блок входных электродов, блок усилителя входных сигналов, блок коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, блок цифрового анализа чреспищеводной предсердной электрограммы, блок цифрового анализа поверхностной электрокардиограммы, блок регулировки электронного интервала времени внутрисердечного проведения, блок управления сопряжения с ЭВМ, блок триггерного управления.
При этом управляющий вход блока усилителя входных сигналов соединен с выходом блока входных электродов, которые учитывают два источника электрокардиограммы больного (чреспищеводную электрокардиограмму посредством установленного в пищеводе на уровне левого предсердия моно- или биполярного пищеводного электрода, поверхностную электрокардиограмму
с помощью двух накожных электродов, размещенных на теле больного в области ложа имплантированного в подкожную клетчатку электрокардиостимулятора), выход блока усилителя входных сигналов соединен с управляющим входом коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, выходы коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением соединены с управляющими входами блоков цифровой обработки входной информации (чреспищеводной и поверхностной электрокардиограммы), выходы этих блоков соединены с управляющим входом блока регулировки электронного интервала внутрисердечного проведения, выход последнего блока соединен с управляющим входом блока триггерного управления, выход которого предназначен для соединения с управляющим входом блока главного тактового генератора, выход блока сопряжения с ЭВМ соединен с информационным входом блока усилителя входных сигналов, блока коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, блока цифрового анализа чреспищеводной предсердной электрограммы, блока цифрового анализа поверхностной электрокардиограммы, блока регулировки электронного интервала времени внутрисердечного проведения, блока триггерного управления, блока главного тактового генератора, блока усилителя выходных сигналов; вход блока управления сопряжения с ЭВМ предназначен для соединения с ЭВМ.
Устройство изображено на схеме, где на фиг.1 представлена структурная схема электрокардиостимулятора.
Электрокардиостимулятор содержит: блок 1 входных электродов для распознавания спонтанной и индуцированной имплантированным электрокардиостимулятором предсердной активности; блок 2 усилителя входных
сигналов; блок 3 коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением; блок 4 цифрового анализа чреспищеводной предсердной электрограммы; блок 5 цифрового анализа поверхностной электрокардиограммы; блок 6 регулировки электронного интервала времени «внутрисердечного» проведения; блок 7 управления сопряжения с ЭВМ; блок 8 триггерного управления; блок 9 главного тактового генератора; блок 10 усилителя входных сигналов; блок 11 выходных электродов для подведения электрических импульсов к миокарду больного, линии 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21 и 22 связи для соединения блоков, соответственно, 1 с 2, 2 с 3, 3 с 4, 3 с 5, 4 с 6, 5 с 6, 6 с 8, 8 с 9, 9 с 10, 10 с 11, линия 19 соединения блока 7 управления сопряжения с ЭВМ, информационная 23 шина для регулировки блоком 7 управления сопряжения с ЭВМ блоков 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 и 10.
Электрокардиостимулятор функционирует в следующих режимах электростимуляции сердца:
1. сочетанием (временном и постоянном) биатриальном (правое и левое предсердия);
2. сочетанном трехкамерном (биатриально-желудочковом);
3. сочетанном двухкамерном (предсердно-желудочковом), синхронизированном с активностью левого предсердия;
4. временном однокамерном (предсердном или желудочковом) биоуправляемом.
Все режимы работы электрокардиостимулятора задаются ЭВМ занесением через линию 19 сопряжения в блок 7 управления сопряжения с ЭВМ (фиг.1), формируемой программно на персональном компьютере и дальнейшим распределением по блокам 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 и 10 посредством информационной
23 шины. Первоначально блоки 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 и 10 устанавливаются в исходное состояние занесением в информационные регистры этих блоков необходимой исходной информации.
В режиме сочетанной биатриальной электростимуляции сердца у больного с межпредсердной блокадой осуществляется регистрация поверхностной электрокардиограммы для распознавания индуцированной имплантированным однокамерным предсердным электрокардиостимулятором (на фиг.1 не показан) правопредсердной активности посредством блока 1 входных электродов, использующего два накожных электрода, расположенные в области ложа имплантированного электрокардиостимулятора. С выхода блока 1 через линию 12 связи зарегистрированная информация поступает на управляющий вход блока 2 усилителя входных сигналов. После усиления, фильтрации и изолированного выделения момента нанесения правопредсердного импульса имплантированным электрокардиостимулятором информация с выхода блока 2 поступает посредством линии 13 связи на управляющий вход блока 3 коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, который после обработки блоком 7 управления сопряжения с ЭВМ направляет информацию с выхода 3Б по линии 15 связи на управляющий вход блока 5 цифрового анализа поверхностной электрокардиограммы. Распознанная информация является пусковым сигналом для направления с выхода блока 5 по линии 17 связи на управляющий вход блока 6 регулировки электронного интервала времени внутрисердечного проведения, который после задания величины этого интервала (в пределах 0-100 миллисекунд) времени блоком 7 управления сопряжения с ЭВМ передает импульс посредством линии 18 связи на управляющий вход блока 8 триггерного управления, который передает
информацию через линию 20 связи на управляющий вход блока 9 главного тактового генератора для выработки электрического импульса. Этот электрический импульс после поступления по линии 21 связи на управляющий вход блока 10 усилителя входных сигналов увеличивается по амплитуде и/или длительности и передается через линию 22 связи на управляющий вход блока 11 выходных электродов и в дальнейшем на миокард левого предсердия посредством пищеводного электрода, установленного в пищеводе на уровне левого предсердия, с величиной, превышающей на 50% величину диастолического порога возбуждения.
Указанным образом формируется последовательность импульсов сочетанной биатриальной секвенциальной электростимуляции сердца, включающую последовательное нанесение двух электрических импульсов сначала на правое, затем на левое предсердие через заданный электронный интервал внутрисердечного проведения, что способствует нормализации распространения возбуждения в сердце и обеспечивает физиологическую последовательность электрического возбуждения и сокращения предсердий. При режиме сочетанной биатриальной секвенциальной электростимуляции сердца внутрисердечный интервал электрокардиостимулятора соответствует времени физиологического межпредсердного проведения возбуждения сердца.
В режиме сочетанной трехкамерной (биатриально-желудочковой) электростимуляции сердца у больного с наличием одновременно межпредсердной и атриовентрикулярной блокад проведения сердца осуществляется регистрация поверхностной электрокардиограммы для распознавания индуцированной имплантированным двухкамерным (предсердно-желудочковым) электрокардиостимулятором (на фиг.1 не показан) правопредсердной активности
посредством блока 1 входных электродов, использующего два накожных электрода, расположенные в области ложа имплантированного электрокардиостимулятора. С выхода блока 1 через линию 12 связи зарегистрированная информация поступает на управляющий вход блока 2 усилителя входных сигналов. После усиления, фильтрации и изолированного выделения момента нанесения правопредсердного импульса имплантированным электрокардиостимулятором информация с выхода блока 2 поступает посредством линии 13 связи на управляющий вход блока 3 коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, который после обработки блоком 7 управления сопряжения с ЭВМ направляет информацию с выхода 3Б по линии 15 связи на управляющий вход блока 5 цифрового анализа поверхностной электрокардиограммы. Блок 5 проводит дальнейшее выделение правопредсердного импульса имплантированного электрокардиостимулятора и устраняет после анализа ЭВМ через блок 7 блоком управления сопряжения с ЭВМ информации по правожелудочковому импульсу имплантированного электрокардиостимулятора для исключения случая ошибочной выработки стимула блоком 9 в ответ на правожелудочковый импульс. Распознанная информация является пусковым сигналом для направления с выхода блока 5 по линии 17 связи на управляющий вход блока 6 регулировки электронного интервала времени внутрисердечного проведения, который после задания величины этого интервала (в пределах 0-100 миллисекунд) времени блоком 7 управления сопряжения с ЭВМ передает импульс посредством линии 18 связи на управляющий вход блока 8 триггерного управления, который передает информацию через линию 20 связи на управляющий вход блока 9 главного тактового генератора для выработки электрического импульса. Этот электрический
импульс после поступления по линии 21 связи на управляющий вход блока 10 усилителя входных сигналов увеличивается по амплитуде и/или длительности и передается через линию 22 связи на управляющий вход блока 11 выходных электродов и в дальнейшем на миокард левого предсердия посредством пищеводного электрода, установленного в пищеводе на уровне левого предсердия, с величиной, превышающей на 50% величину диастолического порога возбуждения. Затем через заданную величину (в интервале 150-250 миллисекунд) электронного интервала атриовентрикулярной задержки имплантированный электрокардиостимулятор (на фиг.1 не показан) наносит импульс на желудочки сердца.
Указанным образом формируется последовательность импульсов сочетанной трехкамерной секвенциальной электростимуляции сердца, включающей последовательное нанесение трех электрических импульсов сначала на правое, затем через заданный электронный интервал внутрисердечного проведения на левое предсердие, а в последующем на желудочки сердца, что способствует нормализации распространения возбуждения в сердце и обеспечивает физиологическую последовательность электрического возбуждения и сокращения предсердий и желудочков сердца. При режиме сочетанной трехкамерной секвенциальной электростимуляции сердца внутрисердечный интервал электрокардиостимулятора соответствует времени физиологического межпредсердного проведения возбуждения сердца.
В режиме сочетанной двухкамерной (предсердно-желудочковой) электростимуляции сердца, синхронизированной с активностью левого предсердия у больного с атриовентрикулярной блокадой и сохраненным синусовым ритмом в предсердиях проводится регистрация электрограммы больного
чреспищеводным путем с помощью блока 1 входных электродов, использующего две конфигурации полюсов электродов (биполярную, при которой пара полюсов расположена на многополюсном электроде, установленном в пищеводе на уровне левого предсердия, или монополярную, при которой используется единственный полюс этого пищеводного электрода). С выхода блока 1 входных электродов зарегистрированная информация по линии 12 связи поступает на управляющий вход блока 2 усилителя входных сигналов. После усиления, фильтрации и выделения максимальной амплитуды спонтанной предсердной активности информация с выхода блока 2 передается по линии 13 связи на управляющий вход блока 3 коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, который после обработки блоком 7 управления сопряжения с ЭВМ направляет информацию с выхода 3А по линии 14 связи на управляющий вход блока 4 цифрового анализа чреспищеводной электрокардиограммы. Блок 4 проводит дальнейшее выделение максимальной амплитуды спонтанной предсердной активности и устраняет после анализа ЭВМ через блок 7 блоком управления сопряжения с ЭВМ спонтанную и индуцированную имплантированным электрокардиостимулятором желудочковую активность для исключения случаев ошибочной выработки стимула блоком 9 при детекции желудочковой активности. Распознанная информация является пусковым сигналом для направления с выхода блока 4 цифрового анализа чреспищеводной предсердной электрограммы по линии 16 связи на управляющий вход блока 6 регулировки электронного интервала времени внутрисердечного проведения, который после определения величины этого интервала (в пределах 50-250 миллисекунд) блоком 7 управления сопряжения с ЭВМ передает импульс через заданную величину интервала по
линии 18 связи на управляющий вход блока 8 триггерного управления, который по линии 20 связи передает информацию на управляющий вход блока 9 главного тактового генератора для выработки электрического импульса. Этот электрический импульс после поступления по линии 22 связи на управляющий вход блока 10 усилителя входных сигналов увеличивается по амплитуде и/или длительности и передается через выход блока 11 выходных электродов на желудочки сердца тремя путями:
1. напрямую на желудочки сердца посредством эндо(мио-, эпи-)кардиальных электродов;
2. посредством пищеводного электрода, установленного на уровне желудочков сердца (в области кардиоэзофагеального перехода и дна желудка);
3. с помощью накожных электродов, закрепленных в области ложа имплантированного желудочкового триггерного электрокардиостимулятора. Это индуцирует выработку импульса на миокард желудочков сердца триггерным желудочковым электрокардиостимулятором (на фиг.1 не показан).
Указанным образом формируется последовательность сочетанной двухкамерной (предсердно-желудочковой) электростимуляции сердца, синхронизированной с активностью левого предсердия, включающей распознавание левопредсердной активности и передачу импульса через заданный интервал внутрисердечного проведения на желудочки сердца. Это способствует нормализации распространения возбуждения в сердце и обеспечивает физиологическую последовательность электрического возбуждения и сокращения предсердий и желудочков сердца. При режиме сочетанной двухкамерной
(предсердно-желудочковой) электростимуляции сердца, синхронизированной с активностью левого предсердия, внутрисердечный интервал электрокардиостимулятора соответствует времени физиологического атриовентрикулярного проведения.
В режиме однокамерной биоуправляемой (предсердной или желудочковой) электростимуляции сердца нанесение импульса на соответствующую камеру сердца и распознавание спонтанных кардиопотенциалов сердца производится посредством блока 11 выходных электродов, затем по линии 22 связи распознанная электрическая активность сердца передается на блок 10 усилителя выходных сигналов, где происходит усиление сигналов по амплитуде и передача по линии 21 связи на блок 9 главного тактового генератора. Последний сравнивает частоту спонтанной активности сердца с базисной частотой своего функционирования, заданной блоком 7 сопряжения с ЭВМ по информационной 23 шине. Если частота спонтанной активности сердца превышает базисную частоту функционирования блока 9 главного тактового генератора, то последний временно прекращает выработку электрических импульсов. Это будет продолжаться до того момента, когда частота спонтанной активности сердца не снизится ниже уровня базисной частоты функционирования блока 9 главного тактового генератора, это приводит к выработке блоком 9 электрического импульса с базисной частотой функционирования, последующего его усиления блоком 10 выходного усилителя и передачей на миокард через блок 11 выходных электродов.
Полезная модель полифункционального электрокардиостимулятора может быть применена для проведения физиологической мультифокусной (би-атриальной, трехкамерной и желудочковой, синхронизированной с активностью
левого предсердия) биоуправляемой сочетанной и временной электростимуляции сердца, для выбора оптимального режима и параметров электрокардиостимуляции с одновременной оценкой центральной гемодинамики без операции, для коррекции сердечного выброса за счет оптимизации гемодинамического вклада предсердий в кровенаполнение желудочков сердца, улучшения диагностики и лечения «синдрома кардиостимулятора», улучшения профилактического антиаритмического эффекта предсердной и предсердно-желудочковой электростимуляции сердца.