1

Provodni električni sistem srca

Srce je pumpa koja u proseku napravi 72 otkucaja svakog minuta. Godišnje napravi 40 miliona otkucaja. Zidovi srca su od mišićnog tkiva. Kada se skupe, krv se izbacuje iz srca kroz arterije.

Kao što se vidi na sl.1 srce se sastoji od četiri dela: dve pretkomore i dve komore. Dva njena dela su na levoj strani a dva dela na desnoj. Svaka strana je podeljena na deo koji prima krv (atrijum) i deo koji pumpa krv (ventrikul). Atrijum i ventrikul su odvojeni zaliscima koji obezbeđuju da se krv kreće uvek istom smeru. Desna strana srca pumpa krv u pluća (preko plućne arterije), dok leva pumpa krv u ostale organe (preko aorte). Količina krvi koju srce ispumpa svakog minuta naziva se kardiološki izlaz i izražava u jedinicama litri u minuti. Ako se vrednost kardiološkog izlaza značajno smanji, manje kiseonika putem krvi dolazi u organe. U slučaju CNS-a, manjak kiseonika dovodi do vrtoglavice, gubitka svesti pa i do smrti.

Ćelije srca mogu se podeliti na dve osnovne grupe. Većinu (99%) čine mišićne ćelije koje se naizmenično kontrahuju i opružaju. One obezbeđuju mehanički rad srca. Drugu grupu čine tzv. autoritmične ćelije. One iniciraju i prenose akcione potencijale koji su odgovorni za kontrakciju mišićnih ćelija. Autoritmične ćelije imaju funkciju pejsmejkera (nasuprot nervim ili mišićnim ćelijama koji imaju konstantan potencijal membrane ćelije), one same proizvode akcione impulse.

Slika 1. Provodni sistem srca

Akcioni potencijali se od autoritmičnih ćelija prenose u sve delove srca, stvarajući ritmične kontrakcije srčanog mišića.

Električni provodni sistem unutar srca provodi akcione potencijale širom srca i obezbeđuje koordinisani rad različitih delova srčanog mišića. Poremećaji u provodnom sistemu srca dovode do poremećaja srčanog ritma (razni oblici aritmija).

Električni signali koji stvaraju normalne otkucaje potiču od grupe autoritmičnih ćelija koje se nalaze na vrhu desnog atrujuma - Sinusni čvor ili Sinoatrijalni čvor, skr. SA čvor (Sl.1). Pri normalnim otkucajima, SA čvor je prirodni pejsmejker koji stvara impulse 60-80 puta u minuti. Tokom intezivne fizičke aktivnosti ili emocijalnog stresa pacijenta, sinusni čvor ubrzava broj otkucaja u minuti i time povećeva kardiološki izlaz.

2

Depolizacija SA čvora (nastanak akcionih potencijala u SA čvoru) stvara depolarizacioni talas koji se prenosi preko desnog i levog od atrujuma i dovodi do njihove kontrakcije (tada se javlja P talas u elektrokardiogramu- slika 3). Atrijum je izolovan od ventrikula atrio ventrikularnom maramicom. Takođe, srce je izolovano od ostalih ograna srčanom maramicom. Električna aktivnost se iz atrijuma prenosi u venrikul preko Atrioventrikularnog čvora (skr. AV čvora) koji se sastoji od grupe autoritmičnih ćelija u centru srca. AV čvor je povezan dalje sa Hisovom snopom (sl.1), snopom specijalizovanih ćelija srca koje brzo prenose električne signale do mišićnih ćelija ventrikula. Hisov snop se račva u dve grane koji idu u levu i desnu ventrikulu. Završavaju se na krajevima ventrikularnog tkiva koje se naziva Purkinje vlakna (slika1).

Slika 3. Prikaz segmenata EKG signala (talasa i zubaca) tokom normalnog rada srca

Slika 2. Prikaz EKG signala tokom normalnog rada srca

3

Pri pravilnom radu srca, atrijumske komore se skupljaju 200-300 ms pre kontrakcije ventrikularnih komora. To znači da je početak P talasa 200-300ms ispred početka QRS kompleksa. Za vreme PR intervala vrši se dodatno dopunjavanje ventikularnih komora pre nego što se iz njih krv ispumpa u pluća i unutrašnje organe. Još jedno važna osobina provodnog sistema srca jeste da tokom QRS kompleksa, svi se delovi ventrukula simultano skupljaju čime se stvara dovoljno jak pritisak za ispumpavanje krvi iz ventrikula.

Pri sporom srčanom ritmu, nedovoljna količina krvi se pumpa u unutrašnje organe i usled nedostatka kiseonika u organima dolazi do slabosti, vrtoglavice i gubitka svesti. Nasuprot, ako su otkucaji srca isuviše brzi i PR intervali su isuviše kratki, ventrikularna komora nema dovoljno vremena da se dopuni pre ispumpavanja, i kao rezultat toga, opet, nedovoljna količina krvi se ispumpava u organe.

Aritmije su bolesti srca koji nastaju usled nepravilnog stvaranja srčanog ritma ili nepravilnosti u provođenju električnih impulsa kroz provodni sistem srca. U nekim slučajevima, električni signal je blokiran negde duž puta, i zato, neka mišićna tkiva srca ne dobijaju pobudni impuls za kontrakciju. Ovo dovodi do sporog srčanog ritma - koji se naziva bradikardija. U nekim bolestima srca, elektrofiziloški kratki spojevi nastaju u provodnom sistemu koji provode talas depolarizacije nekim novim nepravilnim putevima. Ovo dovodi do nenormalnog porasta brzine otkucaja - pojave tahikardije.

Slika 4. Prikaz signala aritmije (bradikardije i tahikardije)

Prvi razlog bolesti bradikardije može da bude taj što električni signal koji nastaje u SA čvoru je male frekvencije. Pojava bradikardije SA čvora ne tretira se uvek kao nenormalna pojava. Zna se da sportisti imaju normalni srčani ritam manji od 60 otkucaja u minuti. Kod nekih je ispod 50 pa čak i 45. Srce sportista je dosta razvijeno i naviknuto da pumpa u jednom otkucaju veću količinu krvi tako da je potrebna manja vrednost srčane frekvencije. Međutim, bolest SA bradikardije koja daje smanjen kardiološki izlaz javlja se kod starijih osoba kao posledica terapije lekovima za visok krvni pritisak, anginu (bolest srca) i tahikardiju.

U nekim slučajevima (bolest Sinusni sindrom), SA čvor prestaje privremeno da daje okidne impulse i pravi duže pauze u srčanom ritmu. Ovo može da se javi kao rezultat starenja, ishemijske bolesti srca (bolest srca koja dovodi do infarkta), neuroloških poremećaja i dejstva nekih lekova. Uobičajeni simtomi Sinusnog sindroma su slabost, nedostatak vazduha, nesvestica. Sinusni sindom mora da se leči ugradnjom pejsmejkera koji generiše električne signale u atrijalnim komorama koji zamenjuju akcione potencijale iz SA čvora.

Još jedan od razloga pojave bradikardije jeste nemogućnost AV čvora da provodi električne impulse iz atrijuma do ventrikularnog dela srca. Ova pojava je poznata kao AV blok. Tipovi AV bloka mogu biti blagi ili opasni i svrstavaju se u sledeće kategorije:

• AV blok prvog stepena ima kašnjenje u provođenju impulsa (veće od 0.2s) iz atrijuma do ventrikularnih komora. Postoji provodni put ali na njemu je kašnjenje signala veće od normalnog kašnjenja. Ova pojava ne zahteva lečenje ugradnjom pejsmejkera i nije opasna po pacijenta.

4

• AV blok drugog stepena - neki signali ne prolaze kroz AV čvor. Obično, ovaj stepen zahteva ugradnju pejsmejkera.

• AV blok trećeg stepena - signali iz SA čvora uopšte ne prolaze kroz AV čvor. Kontrakcije srčanog mišića se iniciraju iz autoritmičnih ćelija koje se nalaze u ventrikularnom delu srca (Hisov snop ili Purkinje vlakna) (oblik EKG signala dat je na slici 5b). Inače, pri normalnom radu, primat u generisanju ritmičnih signala ima SA čvor koji sprečava stvaranje ritmičnih impulsa iz autoritmičnih ćelija koje se nalaze u ventrikularnom delu srca.

• Kompletni AV blok. Ventrikularni deo srca se ne kontrahuje što dovodi do smrti.

Slika 5. Prikaz EKG signala pri poremećaju provodnog sistema srca

Tabela 1

Princip rada konačnog automata pejsmejkera Prvi pejsmejkeri su bili jednostavni uređaji koji se davali impulse konstantne frekvencije. Na slici 6 prikazan je konačni automat takvog pejsmejkera. Svaki put kada protekne vreme tajmera TimeOut konačni automat na slici 6 generiše impuls Pace i vraća se u osnovno stanje S.

5

Slika 6. Princip rada konačnog automata najjednostavnijeg hipotetičkog pejsmejkera

Slika 7. Elektronsko kolo najjednostavnijeg pejsmejkera

Na slici 7 je prikazano električno kolo prvog pejsmejkera (rešenje naučnika Wilson Greatbatch-a iz 1960) koji je ugrađen u telo psa. Kolo daje impulse trajanja 1.8ms sa peridom od 1s. Kolo je samostartujuće i oblik signala na izlazu (širina impulsa i interval između impulsa) ne zavisi od malog pada napona baterije. Kolo skoro da ne troši energiju baterije tokom intervala između impulsa. U kolu izlaz oscilatora dolazi na ulaz stepena za uvećanje napona (Voltage doubler), stvarajući impuls dovoljene amplitude da uzrokuje kontrakciju mišića srca.

Rani pejsmejkeri nisu uzimali u obzir električnu aktivnost srca (signale koje generiše SA čvor, rad AV čvora, provodnog sistema srca itd.). Dalji razvoj pejsmejkera odnosio se na razvoj kola koje detektuje unutrašnje signale srca i generiše okidne impulse samo ukoliko frekvencija detektovanih signala padne ispod određene vrednosti. Slika 8 prikazuje principijelni rad konačnog automata koji detektuje signale srca i reaguje u slučaju poremećaja ritma (signal Pace). U slučaju detektovanja signala srca (signal Sense) tajmer koji okida signale pejsmejkera se resetuje (signal Timeout).

Slika 8. Princip rada konačnog automata pejsmejkera

U stvarnosti, implementacija pejsmejkera zahteva dodatna elektronska kola koja detektuju unutrašnju aktivnost srca. Zbog zahteva za jednostavnom realizacijom, hardver koji detektuje signale srca obično se sastoji od biopotencijalnog pojačavača male snage i detektora nivoa koji detektuje prekoračenje naponskog nivoa sa izlaza

6

bio-pojačavača. Obično, pojačavako kolo ne generiše samo jedan impuls već seriju impulsa (slično kao kod rada prekidača) sve dok je ulazni signal blizu granice detektora naponskog nivoa. Zato se javlja neophodnost da konačni automat pejsmejkera mora da razlikuje unutrašnje signale od neželjenih signala smetnji.

U konačni automat uvodi se dodatno stanje R (Refractory) tokom koga konačni automat ignoriše sve unutrašnje signale srca a time ignoriše i šumove. Samo tokom A (Alert) stanja pejsmejker može da detektuje srčanu aktivost i generiše signal Pace ako istekne vreme ATout. Perioda signala jednaka je ATout+RTout.

Dodatni problem kod detekcije signala predstavlja prisustvo neželjenih signala koji potiču od rada mišića sa grudnog koša ili ruku pacijenta kao i elektromagnetna interferencija koje može dovesti do lažnog okidanja kola detektora.

Slika 9. Princip rada konačnog automata jedno-komornog pejsmejkera

Dvo komorni pejsmejker sinhronizuje aktivnosti atrijuma i ventrikula. Koristi se u slučaju prekida provođenja električnih signala u AV čvoru (kod AV bloka trećeg stepena). Pejsmejker generiše posebne signale za aktivaciju atrijuma i ventrikula (signali A Pace i V Pace). Automat ima sledeća moguće stanja:

• A - atrijalni i vertikularni alert - stanje za detekciju električnih signala koji potiču iz atrijuma, ventrikula ili iz oba dela srca

• V - vertikularni alert - stanje za detekciju električnih signala koji potiču samo iz ventrikula • R - refractory stanje - kada se ne detektuju unutrašnji signali.

Mogući događaji koji menjaju stanje automata su:

• A Sense - detektovan je električni signal koji potiče iz atrijuma • V Sense - detektovan je električni signal koji potiče iz ventrikula • A TimeOut - Maksimalno vreme koje automat čeka za detekciju signala iz atrijuma nakon napuštanja R

stanja • AV TimeOut - Maksimalno vreme koje automat čeka za detekciju signal iz ventrikula posle detekcije

signala iz atrijuma • RTimeOut - Refractory period

Slika 10. Princip rada konačnog automata dvo-komornog pejsmejkera

7

Ako pejsmejker ne detektuje signale iz atrijuma i ventrikula, sledeći koraci se izvršavaju tokom cele periode rada pejsmejkera:

1. Generisanje impulsa za atrijum A Pace 2. Čekanje isticanja AV TimeOut 3. Generisanje impulsa za ventrikul V Pace 4. Čekanje isticanja RTimeOut 5. Čekanje isticanja A Time out 6. GOTO 1.

Programabilni pejsmejkeri U modernim pejsmejkerima moguće je dodatno podešavati različite parametre impulsa. Time se može rad pejsmejkera prilagoditi zahtevima koje nalaže zdravstveno stanje nekog konkretnog pacijenta. Mogući su sledeći programabilni parametri: Vremena tajmauta

• A_Timeout - maksimalno vreme koje konačni automat može da čeka za detekciju signala iz atrijuma nakon napuštanja Refractory stanja

• R_Timeout - period Refractory stanja Programabilnost se ostvaruje menjanjem promenljivih koje su smešteme u firmveru pejsmejkera (softveru koji je ugrađen u mikroprocesoru pejsmejkera). Pored dužine trajanja Refractory perioda, lekar može da unese željeni broj otkucaja pejsmejkera u minuti, tako da mikroprocesor pejsmejkera može sračunati Alert period kao:

_PeriodRefractorymin)/(Heart_Rate

60000ms)A_TimeOut( −=

beats

Parametri impulsa

• Širina impulsa • Amplituda

Parametri detektora signala

• Osetljivost atrijalnog signala - naponski nivo u mV koji signal iz atrijuma kora dostići pre nego što kolo detektora ne registrije impuls iz atrijuma

• Osetljivost ventrikularnog signala - slično kao prethodno, samo važi za atrijum.

Mod rada pejsmejkera

Mod rada pejsmejkera se definiše po standardima sa tri slova. Prvo slovo u oznaci moda rada definiše ciljnu komoru koja se okida impulsima pejsmejkera i može da ima jednu od četiri različite vrednosti: A (atrijum), V (ventrikul), D (i atrijum i ventrikul), O (nema impulsa pejsmejkera).

Srednje slovo u oznaci predstavlja komoru u kojoj se detektuju signali: A (atrijum), V (ventrikul), D (i atrijum i ventrikul), O (ne detektuju se signali).

Treće slovo određuje ponašanje pejsmejkera po detekciji unutrašnjeg signala: I - sprečava generisanje impulsa, T trigeruje tj. generiše impulse, D - i sprečava i stvara impulse zavisno od stanja u kome se konačni automat nalazi, O - ne preduzimaju se nikakve akcije po detekciji unutrašnjeg signala.

Prvi pejsmejkeri koji su se pojavili imaju oznaku VOO (kao što je pejsmejker dat na sl.7): • V - Pejsmejker generiše impulse koji utiču na rad ventrukula. • O - Nema detekcije unutrašnjih signala • O - Nema odgovora na detektovane signale (jer nema detekcije unutrašnjih signala)

Pejsmejker čiji je konačni automat prikazan na slici 9 pripada VVI: • V - Pejsmejker generiše impulse koji utiču na rad ventrukula. • V - Pejsmejker detektuje unutrašnje signale ventrukula

8

• I - Sprečava generisanje impulsa ukoliko se detektuje signal iz ventrikula.

Pejsmejker čiji je konačni automat prikazan na slici 10 pripada DDD: • D - Pejsmejker generiše impulse koji utiču na rad i atrijuma i ventrukula. • D - Pejsmejker detektuje unutrašnje signalei atrijuma i ventrukula • D - Kada je unutrašnja aktivnost prisutna u bilo u atrijumu ili ventrikulu pejsmejker ne generiše impulse.

Ali, ukoliko ventrikularna aktivnost ne prati aktivnost atrijuma, uređaj stvara impulse u ventrikulu.

Slika 11. Izgled starih i novih pejsmejkera

Bez obzira na tip metode programiranja, najpodesniji vremenski interval za menjanje sadržaja firmvera pejsmejkera je tokom Refractory perioda. Tokom ovog perioda mikroprocesor pejsmejkera je slobodan da menja parametre vremena tajmauta, parametre impulsa ili detektora signala.

Moderni pejsmejkeri ostvaruju RF vezu sa eksternim hardverom koje je povezan sa PC-jem. RF veza zahteva ugradnju dodatnog hardvera i softvera u kolo pejsmejkera. Pred toga, programiranje se obavlja preko posebnog grafičkog korisničkog interfejsa koji ima opcije za podešavanje rada pejsmejkera, a takođe, omogućava iščitavanje statusa mikrokontrolera pejsmejkera u kome se nalaze trenutno podešene vrednosti parametara.

Elektronska kola pejsmejkera se obično nalaze u titanijmskom kućištu tako da se komunikacija ostvaruje elektromagnetnim talasima čiji je spektar ispod 100kHz. Ovo je ograničavajući faktor u brzini prenosa podataka. Ali, obično broj bajtova koji se prenose tokom jednog Refractory perioda je mali tako da relativno mala brzina prenosa podataka nije naročito bitna za funkcionisanje i programiranje uređaja.

Koristi se komunikacioni protokol sa 100% redudansom, tako da prenos parametara između PC-a i pejsmejkera u telu pacijenta mora da bude siguran.

9

Eksterni VVI pejsmejker

Slika 12. Blok dijagram eksternog pejsmejkera

Slika 13. Deo eksternog pejsmejkera za podešavanja parametara

Kolo sa slike predstavlja eksterni programabilni pejsmejker kod koga se parametri podešavaju preko prekidača. Iako potpuno funkcionalan, rešenje je dato samo da ilustruje implementaciju kola pejsmejkera i konačnog automata.

Kolo radi u modovima VII iVOO. Učestanost pulsa može da ima neku od vrednosti 40, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 140 otkucaja/min. Refractory period: 250ms, 300ms. Amplituda impulsa je veličine napona napajanja tj. baterije-3V ili dvostriko veća vrednost - 6V. Osetljivost ventrikularnog signala može da se menja od 1mV do 6mV u koracima od po 1mV.

10

Rešenje ne uključuje neke bitne stvari koje se nalaze u modernim pejsmejkerima: • detekcija niskog napona baterije • detekcija ubrzanja taktnog signala kola (koja može greškom dovesti i do impulsa frekvencije 180ppm) • zaštita protiv EMI, impulsa elektroskalpera i defibrilacije

Konačni automat je implementiran u asemblerskom programu mikrokontrolera PIC16F76. Veći deo vremena mikrokontroler je u SLEEP modu rada i on iz tog moda rad izlazi samo kada se javi zahtev za prekid iniciran od strane tajmera ili, kada se na ulaz kola za eksterni interapt (pin RB0) javi promena stanja koja znači da je kolo za detekciju Sensing (sl.12) detektovalo jedan impuls koji potiče iz ventrikula. Inače, tajmer se taktuje eksternim oscilatorom na 32.768kHz a sam mikrokontroler RC oscilatorom koji omogućava brže startovanje oscilacija prilikom izlaska iz SLEEP stanja.

Kolo sa slike 14 predstavlja pojačavački deo za detekciju unutrašnjih signala srca. Signal koji se prenosi sa elektroda koje su postavljene u ventrikulu deli se deliteljem napona koga formiraju R15, R16, R17, R18 ili R19. Selekcija osetljivosti ventrikularnog signala se vrši preko prekidača SW1. Signal se, dalje, pojačava operacionim pojačavačem IC1. Propusni opseg pojačavača je od 88Hz do100Hz. R8 i C5 formiraju VF filtar. Komparatori IC2 i IC3 proveravaju da li pojačani i fitrirani signal ima amplitudu čija je apsolutna vrednost veća od 15mV. Kolo delitelja napona za komparator realizovano je otpornicima R4, R6 R9 i R11. U stanju mirovanja, izlazi komaratora su stanju logičke nule. Kada se granična vrednost pređe, onda izlaz kola IC3 postaje log.jedinica.

Koo sa slike 15 predstavlja kolo koje generiše impulse čija amplituda može da ima jednu od dve vredsnoti: 3V ili 6V zavisno od stanja na kontrolnom ulazu mikrokontrolera HIGH_AMPLITUDE_PACING (sl.13). Kod ovog kola, kondenzator za akumuliranje naelektisanja puni se do određenog napona a zatim se u trenutku prazni na tkivo srca kroz elektrode. Vremenski dijagrami dati su na Sl.16. Kolo daje impulse trajanja do 2ms kroz opterećenje impedanse od 500Ω. Objašnjenje rada kola dato je u prethodnom poglavlju.

Skoro svi pejsmejkeri izrađeni u poslednjih 20 godina imaju litijum-jodidne (LiI2) baterije. U poslednje vreme ugrađuju se litijum-monofluoridne baterije koje imaju unutrašnju impedansu mnogo manju nego LiI2 baterije a za isti kapacitet imaju skoro duplo manju težinu.

Slika 14. Deo eksternog pejsmejkera za detekciju signala srca

11

Slika 15. Kolo za generisanje impulsa

Slika 16. Relevantni talasni oblici pejsmejkera

Po internacionalnim standardima koji definišu zahteve za pejsmejkere, pejsmejker mora događaje koji se detektuju sa frekvencijom većom od 10Hz da tretira kao šum. Kada detektuje prisustvo šuma, VVI pejsmejker mora automatski da pređe u VOO mod rada u kome ostaje sve dok se kola za detekciju ponovo ne detektuju prisustvo unutrašnjih signala srca.

Konačni automat sa slike predstavlja unapređenu verziju VVI konačnog automata koji može da detektuje i daje pravilne odgovore u prisustvu šuma. Dodata su nova stanja N i W.

Kada se događaj detektuje u N stanju, trenutak detektovanja događaja se pamti u timestamp promenljivoj TS, ali automat ostaje u N stanju sve dok vreme tajmera ne istekne - NTout=100ms. Kada NTout istekne automat prelazi u stanje A.

Ako se detektuje događaj u stanju A, razmatra se vreme novog događaja u odnosu na vremenski marker TS koji je ostao zapamćen u N stanju. Ukoliko je vremenska razlika veća od 100ms, novi događaj tretira se kao pravi signal i automat prelazi iz stanja A u stanje R. Ukoliko je vremenska razlika manja od 100ms, novi događaj se tretira kao šum i sistem prelazi u stanje W u kome se završava programirani period - ATout. Nakon ATout pejsmejker generiše signal Pace i prelazi u Refractory stanje.

12

Rate responsive pejsmejkeri

Pejsmejkeri koji su dosad razmatrani održavali su ritam ventrikula na unapred određenoj konstantnoj frekvenciji. Međutim, moderni pejsmejkeri imaju dodatne senzore i unapređene algoritme koji određuju frekvenciju impulsa tako da može da se menja od trenutka do trenutka. Senzori mere nivo aktivnosti pacijenta i njegovo emocijalno stanje, i mogu da dozvole povećanje frekvencije da bi se organi snabdeli dovoljnom količinom kiseonika koje stanje pacijenta zahteva. Ovi pejsmejkeri su obeleženi slovom R iza oznake moda (na primer DDD-R).

Rate-responsive pejsmejkeri koriste različite tehnologije senzora za određivanje optimalnog srčanog ritma. Neki od senzora detektuju pokretanje tela pacijenta .Što je veći stepen kretanja, potrebna je veća srčana frekvencija. Senzori koji se koriste su akcelerometri (detektori ubrzanja) ili piezo-električni kristali mikrofona.

Još jedan metod koji se danas često koristi, daje procenu srčanog ritma na osnovu parametra disanja koji se naziva Minute Ventilation (skr. MV). To je količina vazduha koji izbacuje pacijent iz pluća tokom vremenskog intervala od 1 minute. Većina senzora disanja rade na principu impedansne pletizmografije koja će biti detaljno objašnjena u nastavku izlaganja o pejsmejkerima. Impedansna pletizmografija razmatra električna impedansu tkiva pluća i promene u impedansi se interpretiraju kao promene zapremine pluća. Veća vrednost impedanse odgovara većoj količini krvi a manjoj zapremini vazduha u plućima. Manja vrednost impedanse odgovara manje krvi a više vazduha u plućima.

Senzori kretanja ne mogu da detektuju emocionalno stanje pacijenta. Drugo, odmah nekon prestanka kretanja, senzori ne mogu da daju potrebne informacije o potrebnoj srčanoj frekvenciji da bi se organi snabdeli dovoljnom količiom kiseonika. Iz ovih razloga današnji pejsmejkeri kombinuju senzore kretanja pacijenta i MV senzore.

Danas se uveliko radi na razvoju novih pejsmejkera. Za računanje frekvencije pejsmejkera potrebne su informacije i o trenutnom hemodinamičnom stanju srca (odnos krvnog pritiska i protoka krvi). Jedan od senzora koji daje informacije o trenutnom hemodinamičnom stanju srca radi na principu merenja srčane

Slika 17. Konačni automat pejsmejkera

13

impedanse (Intracardiac impedance). Princip merenja srčane impedanse biće takođe objašnjen u nastavku izlaganja o pejsmejkerima. Impedansa srca koristi se da bi se odredila količina krvi u koju venrikulu izbacuje kroz arterije samo u jednom grčenju srčanog mišića. To je ekvivalentno razlici između diastolne zapremine (zapremina krvi u srcu kada je mišić maksimalno opušten) i sistolne zapremine (zapremina krvi u srcu kada je mišić totalno zgrčen). Kod zdravih osoba, ova zapremina je konstantna, nezavisno od opterećenja pacijenta.

Kardiološki izlaz jednak je zapremini krvi u ventrikulu koja je pomnožena srčanom frekvencijom. Iznad određene srčane frekvencije, količina krvi u jedom ispumpavanju se smanjuje, tako da se i kardiološki izlaz smanjuje. Granična vrednost frekvencije pri kojoj povećanje frekvencije impulsa pejsmejkera ne vodi do povećanja kardiološkog izlaza, je značajno manja kod pacijenata koji boluju od bolesti srčanog mišića nego kod zdravih pacijenata. Ideja impedansnih senzora jeste da procene promenu zapremine u jednom grčenju mišića i na osnovu tih informacija podese frekvenciju impulsa pejsmejkera tako da vrednost kardiološkog izlaza bude optimalna.