Кардиостимуляторы: в ритме сердца
Фото: пресс-служба администрации городского округа Подольск
В России ежегодно проводится порядка 50 тысяч операций по имплантации электрокардиостимуляторов. Впервые такая операция в нашей стране состоялась 64 года назад. Имплантацию провел один из основоположников отечественной сердечно-сосудистой хирургии Александр Бакулев. Было имплантировано устройство отечественной разработки, произведенное на Климовском штамповочном заводе.
Сегодня в контур Госкорпорации Ростех входит компания «Кардиоэлектроника», выпустившая за пять лет более 31 тыс. кардиостимуляторов различного типа. Эти устройства спасают жизни пациентов по всей стране — от Калининграда до Камчатки.
Генератор электросигналов внутри нас
У сердца есть своя электрическая система, которая обеспечивает точное и синхронное сокращение всех камер сердца. Электрический импульс определенной частоты и формы, поступающий в сердечную мышцу, заставляет ее сокращаться. Проводить импульсы помогают специальные мышечные клетки — кардиомиоциты. В верхней части правого предсердия находится синусовый (или синоатриальный) узел. Именно он ритмично генерирует электрические импульсы. Иногда с возрастом или из-за заболеваний синоатриальный узел перестает работать должным образом, сердечный ритм нарушается.
Между предсердиями и желудочками располагается атриовентрикулярный узел. Он принимает импульс и задерживает его на долю секунды, чтобы предсердия успели сократиться и вытолкнуть кровь в желудочки до того, как те сократятся. Скопление клеток, которое называется пучок Гиса, принимает электрический импульс от атриовентрикулярного узла и затем проводит его к желудочкам. Далее сеть мелких волокон Пуркинье распределяет импульс по мышечным клеткам обоих желудочков. Благодаря этому желудочки синхронно сокращаются снизу вверх, а кровь выталкивается в аорту и легочную артерию. Затем сердечная мышца расслабляется, сердце наполняется кровью, и цикл повторяется вновь.
Спектр нарушений сердечного ритма называют аритмией, а область кардиологии, которая исследует и лечит их, — аритмологией. Нарушения возникают как на этапе образования, так и на этапе проведения импульса. Ритм может стать слишком частым (тахикардия, более 100 ударов в минуту), слишком редким (брадикардия, менее 60 ударов в минуту) или нерегулярным. Одна из самых распространенных форм аритмии — мерцательная, которую еще называют «фибрилляцией предсердий» из-за их нерегулярного сокращения. По оценкам экспертов НИУ ВШЭ, к 2036 году показатель больных мерцательной аритмией в России может превысить 3 млн человек.
Как работает современный кардиостимулятор
Электрокардиостимулятор представляет собой небольшое устройство, основная цель которого — генерировать импульсы, чтобы поддерживать сердечный ритм. Он имплантируется в тело человека и подсоединяется к сердцу через электроды. Электрокардиостимулятор состоит из основного корпуса и электродов. В корпусе расположены генератор импульсов, микропроцессор и литий-ионная батарея. Электроды — это тонкие провода, которые обеспечивают связь между кардиостимулятором и сердечной мышцей.
Фото: пресс-служба Госкорпорации Ростех
Через электроды микропроцессор наблюдает за естественной активностью сердца. Если в течение определенного времени (заданного врачом) информация об ударе не поступает, микропроцессор дает сигнал генератору выработать короткий электрический импульс. С помощью электрода импульс поступает в сердце и заставляет сердечную мышцу сократиться.
Операция по установке кардиостимулятора проходит под местным наркозом. Электроды вводятся в сердце через подключичную вену, а корпус аппарата имплантируется в подкожный карман под ключицей. Процедура относится к малоинвазивным, то есть минимально травмирующим биологические ткани человека. Однако так было не всегда. Прийти к такому уровню точности и технологичности позволили разработки и эксперименты по кардиостимуляции, которые кардиохирурги и инженеры вели на протяжении всего XX века.
На пути к идеальному устройству
Первые аппараты, которые создавались, чтобы «запускать» сердце, были достаточно громоздкими и ненадежными. В 1929 году врач-анестезиолог Марк Лидвилл выступил на конференции с докладом о созданном им приборе, который заставлял сердце работать. Прибор функционировал с переменным успехом. Уже в 1930-е годы электромеханический аппарат для кардиостимуляции разработал американский кардиолог Альберт Хайман. Устройство весило больше 7 кг и так же, как аппарат Лидвилла, имело много недостатков.
Прорывные открытия пришлись на середину века. В 1950 году канадцы Джон Хоппс и Уилфред Бигелоу разработали первый портативный наружный кардиостимулятор, который работал от сети. Через семь лет американский инженер Эрл Баккен создал первый портативный кардиостимулятор с батарейным питанием. И уже в 1958 году шведский инженер Руне Элмквист изобрел полностью имплантируемый кардиостимулятор, который работал от перезаряжаемых никель-кадмиевых батарей. Хирург Оке Сеннинг установил такой аппарат 43-летнему пациенту Арне Ларссону. Устройство несколько раз выходило из строя, Ларссон пережил более 20 операций, однако прожил достаточно долго и умер только в 2001 году не из-за болезни сердца.
Фото: пресс-служба Госкорпорации Ростех
В СССР первый кардиостимулятор появился благодаря выдающемуся хирургу, академику Александру Бакулеву. В 1960 году Бакулев обратился к ведущим конструкторам страны с предложением разработать советский имплантируемый электрокардиостимулятор. За разработку взялось Конструкторское бюро точного машиностроения Александра Нудельмана. Операция по имплантации электрокардиостимулятора ЭКС-2 под руководством Бакулева прошла в декабре 1961 года. У ЭКС-2 была ртутно-цинковая батарея, которой хватало на 2–3 года, и два электрода для асинхронной стимуляции. Устройство выпускалось с 1962 по 1983 год и помогло спасти жизни тысячам людей.
Современные устройства намного более совершенны, чем их предшественники. Сейчас кардиостимуляторы могут подстраиваться под индивидуальные физиологические потребности организма, в том числе под физическую нагрузку, накапливать данные о работе сердца. Некоторые модели позволяют проходить процедуру МРТ, что раньше было невозможно. Первый МРТ-совместимый кардиостимулятор в России разработала компания «Кардиоэлектроника», входящая в контур Госкорпорации Ростех.
«Кардиоэлектроника»: вклад в здоровье нации
«Кардиоэлектроника» — один из ведущих российских производителей электрокардиостимуляторов и электродов. В 2024 году компания выпустила около 8 тыс. аппаратов для пациентов с заболеваниями сердца. Современные технологии и опытные специалисты позволяют «Кардиоэлектронике» обеспечивать высокую точность и бесперебойный контроль технологического процесса. В настоящее время организацией ведутся работы по созданию новых видов продукции с целью расширения продуктового портфеля.
В этом году на форуме «Здоровье нации — основа процветания России» компания представила Apollo MRI — первый отечественный электрокардиостимулятор, который позволяет пациенту без ограничений проходить МРТ-исследования. Он предназначен для людей с тяжелыми формами аритмии, например брадиаритмией — сильным сокращением сердечного ритма. Аппарат имплантируется под кожу, параметры стимуляции можно настраивать с учетом физиологических особенностей пациента. Обеспечивать необходимую частоту стимуляции позволяют встроенные алгоритмы оценки пульса, дыхания и других параметров. Функция «сон» снижает частоту электроимпульсов ночью. Apollo MRI позволяет проводить диагностику: записывать электрокардиограммы и собирать статистику. Срок службы устройства составляет девять лет и более.
Фото: пресс-служба администрации городского округа Подольск
По словам специалистов «Кардиоэлектроники», «повышение безопасности изделий и интеграция решений, соответствующих международным стандартам», становится ключевым направлением отечественного медицинского приборостроения. Apollo MRI создавался в рамках программы импортозамещения. Его разработка велась при непосредственном участии Сергея Реутова, заместителя генерального директора по производству компании «Кардиоэлектроника». Реутов начинал как техник-технолог в цехе по производству электрокардиостимуляторов. Созданию медицинских изделий для кардиологии он посвятил 30 лет.
Устройства, изготовленные компанией, используют более ста ведущих научно-медицинских центров страны. Среди них — Национальный медицинский исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева, Национальный медицинский исследовательский центр хирургии им. А.В. Вишневского, Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского.
Борьба с сердечно-сосудистыми заболеваниями входит в число направлений большого национального проекта «Продолжительная и активная жизнь». Одна из целей проекта к 2030 году — на 10% увеличить число пациентов с болезнями сердца, которые прожили предыдущий год без острых сердечно-сосудистых событий. Появление таких аппаратов, как Apollo MRI, будет способствовать достижению поставленных нацпроектом целей и поможет спасти тысячи жизней.