ХНИОНХ. Отделение ультразвуковой и функциональной диагностики.

Отделение ультразвуковой и клинико-инструментальной диагностики и миниинвазивных вмешательств ГУ “Институт общей и неотложной хирургии им. В.Т. Зайцева НАМН Украины”

Визит в клинику

 

Рассказ о визите простого программиста в Институт Неотложной Хирургии

Предисловие

До того, как я столкнулся с устройствами для лечения сердечных заболеваний, я весьма смутно представлял себе то, как работает человеческое сердце и в некоторой степени считал, что у него есть 2 режима — «стучит» и «остановилось». Как со многим другим в жизни, оказывается, что между этими двумя режимами есть еще множество других, в которых работают не совсем здоровые сердца. Подавляющее большинство сердечных проблем вызвано нарушениями в работе электрической подсистемы сердца. Именно с этими нарушениями и призваны бороться имплантируемые кардиостимуляторы. За последние 50 лет кардиостимуляторы прошли долгий путь от простых устройств, состоящих из автомобильной батареи, пары проводов и метронома до сложнейших программируемых микрокомпьютеров, способных эффективно функционировать на протяжении 10-15 лет.

Эти сравнительно небольшие устройства вшиваются под кожу пациента и во многих случаях позволяют радикально улучшить качество жизни людей со слабыми сердцами, оставаясь практически незаметными для своих носителей. При помощи беспроводных средств связи и специальных программаторов можно определить и изменить множество параметров работы устройства, равно как и проконтролировать то, как функционирует сердце пациента. Естественно, вся эта магия возможна лишь благодаря плодам усердного труда врачей, физиков и, конечно же, сплоченных команд программистов и тестеров.

pacemaker

Возможно, многие недоумевают, — зачем С++ программисту надо знать какие-то особенности сердечных заболеваний и анатомии. Но одна из особенностей моей работы в подразделении, пишущем софт для крупной американской медицинской корпорации Medtronic заключается в том, что волей-неволей вовлекаешься в подробности функционирования дефибрилляторов, а также в подробности сердечной анатомии, заболеваний и методов их лечения. Как показывает практика, эти знания позволяют взглянуть совсем по-другому на то, что мы делаем, позволяет лучше понять это, а главное — позволяют за строчками кода увидеть, как это ни пафосно звучит, чье-то спасенное здоровье или жизнь.

Гость в офисе

Это вступление было призвано ввести в курс дела читателя, а также помочь понять неподдельный интерес, который вызвала информация о том, что в Харькове есть доктор, который мало того, что имплантирует кардиостимуляторы и работает с программаторами, под которые мы, собственно, и пишем код, но еще и очень заинтересован в том, чтобы познакомиться с нами и готов прийти к нам в гости. Дмитрий Евгеньевич Волков — заведующий отделением инструментальной диагностики в Харьковском Институте Общей и Неотложной Хирургии. Его отделение — одно из трех мест в Харькове, где делаются операции по имплантированию кардиостимуляторов. Он — настоящий фанатик своего дела и сделал немало для того, чтобы жителям нашего государства стали доступными современные методы лечения сердечных заболеваний. Этот интерес и привел его к нам в офис, — возможность пообщаться с настоящими людьми, которые делают непосредственно то, что он ежедневно использует в своей работе, представилась ему очень интересной. Визит прошел весьма познавательно. Одним из предметов интереса была наша группа, которая занимается софтом для программаторов. Программаторы — это устройства, при помощи которых Дмитрий и его коллеги проводят осмотры пациентов и настройку стимуляторов.

programmer

  Мы показали то, над чем мы работаем, послушали впечатления настоящего пользователя наших продуктов, а также напросились на ответный визит. Дмитрий Евгеньевич, будучи весьма прогрессивным врачом, с легкостью пошел к нам навстречу и две недели спустя небольшая группа программистов, поднялась на шестой этаж здания института, и постучалась в кабинет заведующего.

inh_resize

Институт Неотложной Хирургии

Небольшой кабинет доктора Волкова похож одновременно на кабинет врача, музей и склад медицинских устройств. Было видно, что его хозяин часто бывает за границей, а также занимается не только имплантацией кардиостимуляторов Medtronic. Пока я рассматривал самодельное устройство для измерения электрических параметров электродов, коллеги начали разговор о работе отдела инструментальной диагностики и состоянии дел с кардиостимуляторами в нашей стране вообще. Немного фактов:

  • В Институте производят имплантации устройств от нескольких производителей, таких как американского St.Jude Medical, итальянского Sorin, и российского «Байкал».
  • Кардиостимуляторы от Medtronic — самые дорогие. Весьма распространненное двухкамерное IPG устройство обойдется порядка 1,500$. Цены на трехкамерное ICD устройство начинаются от 15,000$
  • Важным аспектом операции по имплантированию является электрод — система доставки электрических импульсов от стимулятора к сердцу. Он представляет собой провод длиной порядка 30-40 см, в специальной изоляции и с контактами на концах. Так как электрод находится внутри сердца и подвергается за годы жизни системы стимуляции миллионам динамических нагрузок, требования к качеству материалов и изготовления очень высоки. К слову сказать, не так давно (в 2007 году) у Медтроника был эпизод с моделью электродов (Sprint Fidelis), которая оказалась недостаточно прочной. В результате коропорация понесла большие убытки, и Warning Letter, который им написала FDA по итогам этого случая, действителен и на момент написания статьи (2010 год). О том, где и как размещаются электроды — чуть ниже.
  • Кардиостимуляторы и электроды Medtronic по мнению Дмитрия Евгеньевича — самые надежные и предоставляют наиболее широкий спектр настроек. Однако, они не самые компактные, к примеру, устройства от Sorin занимают ощутимо меньше места.
  • В отделении инструментальной диагностики в год производят имплантацию около 180 устройств. Впрочем, ICD устройств за последние 4 года были имплантированы единицы
  • Как это ни странно, почти все 180 стимуляторов в год, в том числе и Medtronic, спонсируются за счет государства, равно как и электроды к ним. При этом очень немногие пациенты решают выложить деньги из своего кармана, в случае если на данный момент стимуляторы закончились (закупка производится раз в квартал), или медицинские показания говорят в пользу устройства, которое не закупается государством.
  • Помимо операций по имплантации, в отделении проводятся различные виды диагностики, а также делают процедуры аблации, кардиоверсии и стентирования.
  • Процедура имплантации кардиостимулятора делается под местным наркозом, занимает около 40 минут, а также замечательна тем, что очень часто пациенту становится значительно лучше сразу после операции. Буквально — люди до этого передвигавшиеся с трудом из-за слабого сердца, встают и самостоятельно ходят, лишь только слегка отойдя от наркоза.
  • Заряда батареи стимулятора, в зависимости режима работы хватает до 15 лет (при этом надо понимать, что если это ICD устройство, которое часто дает высоковольтный разряд, то оно может разрядиться и за год). После этого выход, как правило, один — замена устройства. Электроды при этом ставятся новые, а старые чаще всего оставляют в пациенте. Причина этому банальна — электрод, который провел 15 лет в пациенте, довольно крепко прирастает к сердечной мышце и его извлечение может быть очень травматичным. Дальнейшее же его использование сопряжено с риском выхода его из строя, поэтому, как правило, врачи предпочитают не рисковать и ставить новый электрод.

Узнав множество интересных фактов и особенностей кардиохирургии в нашей стране, мы отправились смотреть на прием пациента с кардиостимулятором. Было весьма забавно наблюдать, как приложение, которое мы видим каждый день и щелкаем по кнопкам, представляя себе распространение вызовов и событий в низлежащей архитектуре, используется по прямому назначению — прочитать параметры кардиостимулятора и изменить его настройки. Пациент — престарелый мужчина, обладатель двухкамерного кардиостимулятора от Medtronic. Его устройство работает не всегда, водитель ритма, который был дан ему природой (пучок нервов в районе правого предсердия, обычно называемый СА-узлом), обычно дает импульсы с нужной частотой, но часто перестает это делать и ритм становится неровным или слишком быстрым. В таких случаях кардиостимулятор пытается работать как можно меньше, включаясь, только если считает ритм, создаваемый СА узлом ненормальным. Это делается для того, чтобы дать сердцу возможность самостоятельно выполнять свою функцию, а также, чтобы сохранить драгоценный заряд батареи. Доктор кладет на грудь мужчины прибор для беспроводной телеметрии и видит на экране программатора кардиограмму с устройства и зеленые отметки на ней, отмечающие момент, когда кардиостимулятор дает разряд. Экран записанных событий показывает, что у мужчины месяц назад был эпизод тахикардии, который длился почти сутки и не был определен устройством как таковой, а соответственно и не был исправлен. Обычно проблема здесь заключается в том, что порог чувствительности к амплитуде сердечных импульсов у устройства слишком занижен — оно не воспринимает некоторые сердцебиения. Это случается, например, если электроды обрастают фиброзной тканью через некоторое время после операции. Дмитрий запускает тест порога чувсвительности, в результате которого стимулятор перебирает несколько режимов чувствительности и устанавливает тот, при котором видны все биения. Порог, выбранный в результате теста, оказывается немного выше того, который был запрограммирован ранее. Порог чувствительности — один из сотен параметров, которые можно поменять в устройстве при помощи программатора. Тут Дмитрий сетует на то, что многие хирурги не очень горят желанием разбираться в технических подробностях работы кардиостимуляторов и предпочитают после операции запрограммировать в нем параметры по умолчанию этим ограничиться. Успех же имплантации в целом во многом зависит не только от того, насколько хорошо был имплантирован прибор, но и от того, какие параметры после этого были подобраны, насколько внимательно лечащий врач следит за этими параметрами на протяжении повторных визитов и как эти параметры подстраиваются.

Операция

Далее у нашего визави по плану операция — имплантирование двухкамерного стимулятора. К сожалению, у Дмитрия есть возможность провести с собой в операционную только одного гостя и после недолгого обсуждения мы решаем, что им стану я. Таинство операционной всегда меня манило и, возможно, в другой жизни я и сам был бы врачом, так что процесс операции я наблюдал с огромным интересом. Схема имплантации одинакова практически во всех случаях. Стимулятор вшивается подкожно, под левой ключицей. Электрод помещают в подключичную вену и аккуратно пропихивают в сердце, а там уже закрепляют где надо.

defibrillator

Когда я узнал об этой схеме, у меня сразу возникло два вопроса: 1. Как закрепляется электрод в сердце? 2. Как доктор знает в процессе имплантации, где именно находится электрод в данный момент? Ответов на первый вопрос есть несколько. По-научному это называется способы фиксации электрода. Наиболее распространены два типа фиксации — пассивная и активная:

lead_types

При активной фиксации электрод натурально вкручивается в сердечную мышцу; при пассивной он туда всовывается и зацепляется при помощи вот этих лепестков. Как обычно, у каждой схемы есть свои достоинства и недостатки. Ответ же на второй вопрос банален и слегка пугает — единственным способом определить, где именно находится электрод в данный момент, является рентгеновское наблюдение в реальном времени (если не считать интуиции, натренированной годами). Над пациентом располагается небольшой рентгеновский излучатель, который светит в область груди. На мониторе же доктор видит примерно такую картину:

xray

Да, здесь видны только электроды и очертания костей. Мышечной ткани и крови не видно совершенно. Если хирургу хочется получить картину получше, он может запустить в кровь специальную жидкость и на короткое время станет видно сосуды. Но к этому прибегают нечасто. На операции весь персонал, кстати, находится в специальных свинцовых халатах. Первый шаг после анестезии и надреза — введение электрода. Это делается при помощи специального одноразового устройства, которое по-русски называют интродьюсером.

introducer

Оно позволяет сделать в вене небольшой прокол (пункцию) и ввести туда электрод. Также есть варианты, которые позволяют делать с электродом ограниченный набор манипуляций. Подключичную вену доктор Волков нашел совершенно непонятным мне способом — просто ткнул интродьюсером вглубь разреза и быстро вставил туда электрод. На рентгене появился червячок электрода, который достиг центра грудной клетки и стал дергаться с частотой 50 ударов в минуту (именно столько показывал прибор ЭКГ, подключенный к пациенту). «Проходим трикуспидальный клапан», — прокомментировал Дмитрий, плавно двигая электрод вглубь сердца. Кончик электрода прекратил свое движение — он находится у цели, в правом желудочке. Следующий этап — проверить порог восприимчивости сердца к импульсам в этой точке — порог захвата (capture threshold). В дело вступает устройство для тестирования электродов. Цель данного этапа — поместить электрод в точке с наиболее низким порогом, которая позволит давать импульсы минимальной мощности. Устройство начинает «стрелять» и ассистент постепенно снижает амплитуду. На пороге 2В на кардиограмме становится видно, что сердце перестает реагировать на стимуляцию. Это слишком высокий порог. Дмитрий начинает манипуляции с электродом, в результате которого кончик оказывается в другом месте. После пары подходов находится место, где порог захвата составляет 1,1В. «Готово!», — говорит Дмитрий и закручивает некое подобие винтика на электроде с активной фиксацией. Он вытаскивает интродьюсер и укладывает электрод в ложе, подготовленное для стимулятора. Процедура повторяется для второго электрода — точно так же применяется интродьюсер, черный червячок движется внутри сердца, но только почему-то в определенный момент он изгибается и останавливается в совершенно другом месте, нежели первый. Как ему удается понять, что надо делать, чтобы электрод оказался в нужном месте, заталкивая его в маленькое отверстие в вене, — Дмитрий объяснить затрудняется. Наверное, такое же затруднение испытал бы я, если бы кто-то спросил меня, как у меня получается печатать, не глядя не клавиатуру. После определения оптимального места, электроды подключаются к стимулятору. Параметры стимуляции настроены по умолчанию (это устройство с DDD режимом, выбранные параметры называются PoR-values), Дмитрий ничего не меняет — это надо будет сделать через несколько дней, когда электроды приживутся и заживут раны. Пациент заметно оживляется к финальной фазе операции (когда ЧСС стимулируется до значения 73), начинает травить байки медсестрам. Операция прошла успешно, кардиостимулятор уложен в ложе, рану зашивают. Я беру тестер, и мы идем обратно, в кабинет к врачу пить коньяк. Особым предметом гордости отделения и доктора Волкова являются несколько операций, выполненных на открытом сердце. В этих случаях анатомия пациентов была такова, что размещение электродов внутри сердца было очень сложным и пришлось пробираться к сердцу и размещать электроды снаружи (для этого существуют специальные электроды). В одном случае пришлось вопреки устоявшимся практикам разместить снаружи левого желудочка два внешних электрода. И это, надо отметить обернулось очень удачно. Я очень надеюсь, что в будущем произойдет дальнейшее сближение мира технического и мира медицинского в нашем отдельно взятом городе и наши программисты и тестировщики смогут чаще своими глазами видеть то, как и для чего используются плоды их труда. Отличное начало этому положено. Спасибо за внимание, берегите себя и помните, что никакой кардиостимулятор не сможет поддерживать сердце в порядке так, как это делают регулярные занятия физкультурой и правильный образ жизни. Иван Тарапов

  1. Обычно, когда слышишь о каких-то умопомрачительных достижениях, когда медицина, подкрепленная научным прогрессом, начинает решать доселе неподъемные проблемы, кажется, что «в нашей стране» это будет ой как нескоро. Электронное устройство размером с аккумулятор мобильного телефона, которое вшивается под кожу и может вылечить сердечную аритмию и спасти жизнь, ударив электрошоком, когда надо? До недавнего времени я считал, что это доступно счастливым обладателям западной медицинской страховки, или суммы от 30К долларов и возможности лечиться в клиниках Европы и США. Однако, оказывается, что и у нас не все так плачевно.  Назад
  2. В зависимости от того, сколько отделов сердца задействовано в стимуляции, устройства бывают одно-, двух- или трехкамерными. Однокамерное — один электрод, обычно закреплен в правом желудочке. Двухкамерное — два электрода, обычно закреплены в правом желудочке и правом предсердии. Трехкамерное — три электрода, обычно закреплены в правом желудочке, правом предсердии и левом желудочке. Из-за того, что непосредственно стимулировать левое предсердие, в силу особенностей человеческой анатомии, практически невозможно, четырехкамерные устройства встречаются крайне редко.  Назад
  3. Implantable Pulse Generator — кардиостимулятор, способный генерировать электрические импульсы низкой мощности. Применяется при лечении заболеваний, связанных с пониженной частотой сердечных сокращений, или различных типов аритмий, не представляющих непосредственной угрозы для жизни пациента.  Назад
  4. Implantable Cardiac Defibrillator — кардиостимулятор, способный кроме генерации импульсов, стимулирующих обычное сокращение сердца, выявить опасную для жизни фибрилляцию желудочков и дать разряд высокой мощности, который в 99.9% случаев останавливает фибрилляцию и запускает нормальный сердечный ритм. Это именно то, что делают в фильмах про врачей и больницы при помощи двух «утюгов» с проводами, когда больным становится совсем плохо.Здесь разряд доставляется непосредственно в очаг возникновения фибрилляции, поэтому такой большой мощности, как для внешнего дефибриллятора, тут не нужно. Тем не менее, разряд достаточно мощный для того, чтобы вызывать резкое сокращение всех мышц пациента и временное помутнение сознания.
  5. FDA — Food and Drug Administration. Государственный орган в США, который в числе прочего контролирует качество медицинских продуктов, выпускаемых на рынок. Обладает исключительным правом запретить выпуск продукта на рынок, если он будет признан негодным по результатам аудита.  Назад
  6. Очень часто аритмия связана с нарушением системы проведения электрических импульсов в сердце. Нередко такое нарушение является результатом «короткого замыкания» каких-то путей или наличия дополнительных проводящих путей. Такое нарушение может быть врожденным, а может и появиться, например, в результате инфаркта. Эта проблема решается раз и навсегда при помощи аблации — прижигания (или вымораживания) участков, содержащих проблемные нервные волокна.  Назад
  7. Зачастую аритмию удается прекратить при помощи терапевтической дозы электричества, доставленной в определенный момент. Как правило, доза сравнима с той, что доставляется при дефибрилляции. Эта процедура называется кардиоверсией. Также бывает и химическая кардиоверсия, когда тот же эффект достигается при помощи лекарств.  Назад
  8. Стентирование — процедура, в результате которой в артерию, вену или крупный сосуд, проходимость которого нарушена в результате образования тех самых холестериновых отложений, вставляют специальную арматуру. Эта металлическая микроконструкция укрепляет стенки сосудов и восстанавливает нормальный ток крови.

stent

Слайдшоу