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.
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.
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.
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.
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:
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:
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.
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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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.