Самой распространенной патологией сердцебиения является мерцательная аритмия (AF), которой страдают 5 % людей старше 65 лет. Когда она возникает, верхние камеры сердца начинают сокращаться с перебоями и несинхронно. Это случается в результате нарушения электрической активности клеток синусно-предсердного узла или нарушений распространения электрического возбуждения в предсердиях при повреждении тканей. Если предсердия сокращаются несинхронно, то их способность нагнетать кровь в желудочки снижается, объемная скорость кровотока сердца падает, а пациент чувствует дурноту. Помимо прочего, при этом пульс становится неустойчивым. Мерцательная аритмия может вызвать появление тромбов, которые повышают риск инсульта. Тромб способен закупорить кровеносный сосуд мозга и перекрыть доступ крови к нижележащим тканям, которые отмирают (именно поэтому результатом инсульта нередко является потеря речи или частичный паралич). Иногда нормальный сердечный ритм удается восстановить с помощью лекарств или мягкого электрошока (процедура, известная как электроимпульсная терапия), однако, если мерцательная аритмия не проходит, может потребоваться электрокардиостимулятор.
Один из новых методов лечения мерцательной аритмии заключается в удалении небольшого участка ткани предсердия, который блокирует электрическую активность и тем самым вызывает проблему. Обычно это дает очень хороший эффект, и сердечная аритмия повторяется намного реже, чем при медикаментозном лечении. Операция может выполняться с помощью катетера, который вводится в вену и подводится через кровеносные сосуды к нужному месту сердца. Затем через катетер подают энергию, например высокочастотный импульс, для избирательного разрушения целевых клеток.
Более тяжелым случаем является блокада сердца, когда повреждение проводящих путей не позволяет электрическому сигналу проходить от предсердий к желудочкам (обратите внимание на то, что это не блокирование сосудов сердца). При полной блокаде сердца предсердный сигнал совершенно не проходит. Как следствие, желудочки начинают сокращаться по собственному ритму, и частота биения сердца может упасть вплоть до 30 ударов в минуту. Больной при этом с большим трудом переносит физические нагрузки. В таких случаях без электрокардиостимулятора не обойтись.
К самому серьезному нарушению сердечного ритма следует отнести вентрикулярную фибрилляцию (VF), которая приводит к смерти, если ее не устранить. В этом состоянии наблюдается электрический хаос из-за того, что множество областей в нижних камерах сердца борются за контроль ритма. В результате желудочки сокращаются настолько несинхронно, что сердце непрерывно вздрагивает, но сократиться полноценно не может. Как заметил выдающийся анатом XVI в. Везалий, оно похоже на извивающийся мешок с червями. Когда такое происходит, более-менее значительный кровоток сердца становится невозможным, и сердце довольно быстро останавливается из-за отсутствия кислорода, а больной умирает в течение нескольких минут. Но еще до остановки сердца кислородное голодание приводит к необратимому повреждению мозга. В такой ситуации единственным спасением является немедленное восстановление нормального ритма. Для этого нужно остановить сердце с помощью электрического разряда дефибриллятора и надеяться, что оно вернется к нормальному ритму после самопроизвольного запуска – процесс немного смахивает на нажатие кнопки перезагрузки компьютера.
Сердечные приступы возникают в результате прекращения подачи крови к сердцу, и причиной этого обычно является блокирование одной из коронарных артерий. По мере того как ткани, находящиеся за местом блокирования, лишаются кислорода, они начинают отмирать. Это может спровоцировать вентрикулярную фибрилляцию, поскольку повреждение тканей нарушает синхронное распространение электрических сигналов по сердцу. Различные группы сердечных клеток после этого начинают действовать самостоятельно и сокращаться в разное время. Как и в любом сообществе, сотрудничество между различными частями жизненно важно для эффективной работы сердца.
Восстановление ритма
Если сердце бьется неровно, для корректировки ритма нередко используют электрокардиостимулятор. Первоначально электрокардиостимуляторы представляли собой большие и громоздкие устройства размером примерно со стиральную машину и питались от электросети. Как следствие, свобода перемещения больного сильно ограничивалась. У таких приборов был и еще один серьезный недостаток – они прекращали работу при отключении электричества. В 1950-х гг. доктор Уолтон Лиллехай из Миннесотского университета начал проводить операции на открытом сердце у «синюшных детей». У таких детей был врожденный порок сердца – отверстие между левым и правым желудочками, в результате чего часть крови проходила мимо легких, и поступление кислорода в организм сильно сокращалось. После хирургического устранения отверстия у некоторых детей наблюдалась кратковременная блокада сердца. Повреждение тканей приводило к тому, что электрические сигналы от синусно-предсердного узла не доходили до желудочков, и сердцебиение нарушалось. В этих случаях Лиллехай применял электрокардиостимулятор и не отключал его до тех пор, пока сердце ребенка не восстанавливалось, т. е. в течение одной-двух недель.
Серьезное обесточивание Миннеаполиса в октябре 1957 г. привело к гибели одного из «синюшных детей». Разъяренный Лиллехай связался с Medtronic – компанией, выпускавшей электрокардиостимуляторы, и потребовал от нее что-нибудь работающее от батареек. К его немалому удивлению, меньше чем через месяц инженер компании Эрл Баккен приехал с электрокардиостимулятором, который и впрямь работал от батареек. По размерам он был не больше бутерброда. Миниатюризацию позволили осуществить схемы на полупроводниковых транзисторах.
В своей автобиографической книге «Полноценная жизнь одного человека» (One Man’s Full Life) Баккен написал: «В углу гаража я откопал старый номер журнала Popular Electronics, где была напечатана схема электронного метронома на транзисторах. Схема генерировала импульсы, которые воспроизводились как щелчки через громкоговоритель. Частоту щелчков можно было подстраивать под музыку. Я просто модифицировал эту схему и поместил ее, без громкоговорителя, в металлическую коробку размером 10 на 10 сантиметров и толщиной около четырех сантиметров, выведя наружу клеммы и переключатели. И это, как они сказали, было именно то, что надо». Баккен предполагал, что его прототип будет использоваться как экспериментальное устройство для тестирования на животных, и был поражен, увидев на следующий день свой прибор на пациенте. Лиллехай спокойно сообщил ему, что раз прибор работает, то время терять ни к чему, надо спасать жизни больных. Портативный электрокардиостимулятор оказался настолько удачным, что очень скоро его стали применять по всему миру, а Medtronic превратилась в крупнейшего поставщика.
Всего лишь год спустя 43-летнему больному из Швеции по имени Арне Ларссон поставили первый имплантируемый электрокардиостимулятор. Арне страдал от полной блокады сердца, и его смерть казалась неизбежной. Жена Арне, однако, смотрела на перспективу иначе. Она слышала об экспериментах, проводимых на собаках в Каролинской больнице в Стокгольме, и решила, что технология может спасти ее мужа. Ей удалось найти аргументы и убедить хирурга Оке Сеннинга и инженера Руне Элмквиста взяться за дело. Руне собрал электрокардиостимулятор у себя на кухне. Он отказал через три часа после имплантации, поэтому Арне получил новый прибор, который протянул уже несколько недель. Неудачи не смутили Арне, и в конечном итоге он получил 26 различных электрокардиостимуляторов. Электрокардиостимулятор позволил ему вести практически нормальный образ жизни, и Арне стал одновременно и пациентом-консультантом, и пропагандистом электрокардиостимуляторов по всему миру. Он умер через 43 года после имплантации первого электрокардиостимулятора, когда ему стукнуло 86. Готовность рискнуть и выступить в качестве подопытного кролика продлила ему жизнь в два раза
[26].
