Источники энергии для ЭКС

В самых первых ЭКС использовалась никель-кадмиевая батарея, перезарядку которой можно было производить не инвазивным способом, (т.е. без хирургического вмешательства). Батарея перезаряжалась, когда на кожу пациента накладывалась катушка (антенна) над импульсным генератором, подсоединенная к зарядному устройству. Энергия передавалась через внешнюю катушку (антенну) на катушку, расположенную в импульсном генераторе и проходила на батарею последнего (Рисунок 5.43).

Емкость никель-кадмиевой батареи была очень мала, поэтому ее приходилось перезаряжать каждую неделю. Перезарядка длилась 1 час. Было имплантировано только 5 ЭКСданной конструкции.

Перезаряжаемые батареи были заменены ртутно-цинковыми батареями. Это были неперезаряжаемые батареи, но они питали ЭКС в течение 2-х лет. Теоретически их энергии должнобыло бы хватать на 5 лет, но большие внутренние потери (10-20 % в год) ограничивали их емкость до 2-х лет. Емкость отдельных элементов также была разной.

В начале 197 0-х годов была представлена улучшенная конструкция перезаряжаемой батареи, но она так и не нашла своего применения из-за появления йодно-литиевых батарей, которые имели более высокую плотность энергии (кол-во энергии на единицу объема) и показывали совсем незначительные потери энергии. Срок службы ЭКС возрос значительно - до более чем 10 лет.

В это же время использовались элементы с литием и серебром в качестве активных компонентов. Использовались различные литиевые соли, включая меднолитиевые сульфиды, йодно-свинцовый литий, но ни один из них не работал хорошо, как йодный литий.

Йодно-литиевые батареи в настоящее время являются единственным источником питания ЭКС для лечения брадикардий. Для имплантируемых ЭКС, применяющихся для внутренней дефибрилляции, нужны батареи, способные обеспечивать высокие уровни тока за короткое время. Йодно-литиевая батарея не совсем приемлема здесь из-за своего высокого импеданса (сопротивления), поэтому в данном случае используются другие типы литиевых батарей -ванадиоплотнокиснолитиевых батарей.

Чрезкожная стимуляция сердца.

Самая простая процедура - это передача импульса электрического тока прямо на сердце с помощью электродов, установленных внутри организма. Однако этот тип ЭКС имеет множество недостатков. Первый недостаток - прибор непрактичен для постоянного использования, потому что он сталкивается с множеством видов деятельности больного.

Кроме того, стимуляция сердца зависит от плотности тока на самой сердечной мышце.

При приложении тока на больного через накожные электроды он, перед тем как достичь сердца, распределяется по большой площади поперечного сечения. Отсюда плотность тока на сердечной мышце гораздо ниже, чем сразу же под стимулирующими электродами. С целью компенсации падения плотности тока импульсы, пропускаемые через накожные электроды, должны иметь очень высокую плотность тока для того, чтобы добиться деполяризации сердечной мышцы. Высокая плотность тока под электродами означает, что стимуляция не очень удобна для больного (и может вызвать ожог). Поскольку все мышцы и нервы между электродами также подвергаются стимуляции, что обычно причиняет боль и судорожное сокращение мышц.

Чтобы уменьшить степень дискомфорта больного, стимулирующие электроды должны иметь большую площадь поверхности (для снижения плотности тока вокруг их), и располагать их следует в специальных местах на теле, свободных от возбудимых мышц и чувствительных нервов. Или же можно увеличить энергию импульсов путем увеличения их длительности (а не амплитуды). Импульсы короткой длительности очень часто дают чувство покалывания. Импульсы с продолжительной длительностью менее дискомфортны для больного.

Другим недостатком этого метода является большой расход энергии из-за высокого энергосодержания импульсов, что вызывает проблемы в снабжении ЭКС энергией.

Для улучшения системы необходимо - снижение энергии стимуляции, и, следовательно, потребления энергии, для того чтобы снизить чувство дискомфорта и сделать систему меньше по размерам и удобной для ношения. Для этого требуется, чтобы электроды находились как можно ближе к возбудимой сердечной ткани с тем, чтобы на сердечную мышцу прикладывался ток достаточной плотности без использования высоких амплитуд тока. В следующем разделе рассмотрим технологию электродов.