مدلی برای تعیین مکان مناسب کاشت دفیبریلاتور (defibrillator ) در کودکان

کودکانی که با کوچکی غیرطبیعی یا نقص قلبی به دنیا می‌آیند ، برای استفاده از دفیبریلاتورهای معمول با مشکل مواجهند. برای رفع این مشکل و تعیین محل مناسب جاگذاری دفیبریلاتور در بدن این کودکان ، محققین مدل سه‌بعدی رایانه‌ای طراحی کرده‌اند که بهترین مکان برای ایمپلنت دفیبریلاتور را تعیین کند.
مهندسان و محققین پزشکی در دانشگاه جان هاپکینز ، یک مدل سه بعدی رایانه‌ای از قلب کودک طراحی کرده‌اند تا راهنمایی باشد برای یافتن محل بهینه برای دفیبریلاتور که ریتم قلبی را تنظیم می‌کند. کودکانی که با کوچکی غیرطبیعی یا ناهنجاری قلبی به دنیا می‌آیند ، گزینه‌های کمی برای درمان مشکل خود دارند ؛ یکی از این گزینه‌ها استفاده از دفیبریلاتورهایی است که پالس‌های الکتریکی برای تنظیم ریتم قلب ارسال می‌کند ، اما این وسیله‌ها به طور کلی برای بزرگسالان و یا کودکانی با سایز طبیعی قلب طراحی شده‌اند. روش معمول در این موارد این است که دفیبریلاتور را خارج از بدن کودک کار می‌گذارند اما در این حالت هم گاهی اوقات وسیله در زمان‌های نادرست تپش می‌دهد ، حال یا با ارسال تپش در زمانی که نیاز نیست ، یا با عدم ارسال در زمان نیاز. علاوه بر این مشکل ، ایمپالس‌ها ممکن است برای کودک بیش از حد قوی یا دردناک باشند. 

پروفسور ناتالی ترایانووا ، مهندسی پزشک سرپرست تیم تحقیقاتی به همراه همکارانش ، هدف خود را فراهم کردن وسیله‌ای برای تیم پزشکی قرار دادند که بهترین مکان برای قرار دادن دفیبریلاتور در داخل بدن یک کودک با این شرایط را پیدا کند. این نقطه‌ی بهینه می‌تواند با وجود ارسال کمترین میزان انرژی و با شوکی آرام ، ریتم قلبی کودک را مجدداً تنظیم کند. این دو عامل ، یعنی میزان انرژی کم و شوک آرام ، از درد بیمار کم کرده و عمر باتری را افزایش می‌دهند.

محققین جان هاپکینز این مدل را از اسکن‌های قلب تصاویر MRI با رزولوشن پایین طراحی کردند. تصاویری که در این نمونه از کودکی گرفته شده بود که بدون دریچه‌ی سه‌لتی و بطن راست متولد شده بود. دریچه‌ی سه‌لتی به طور طبیعی دهلیز راست را به بطن راست متصل کرده و جریان خون را از دهلیزی راست به بطن هدایت می‌کند. این تیم از روی اسکن‌های MRI یک مدل سه‌بعدی رایانه‌ای از قلب ساخت که ریتم قلبی نامنظم و به طور خطرناکی ضعیف کودک را شبیه‌سازی می‌کرد.
این مدل نمایش فیبر ماهیچه‌ی قلبی بیمار و بافت متصل‌کننده در سطح سلولی و یک سطح بالاتر از سلولی را ارائه می‌دهد. همچنین این مدل نواحی اطراف قلب شامل ریه‌ها ، استخوان‌ها و چربی احاطه‌کننده‌ی این ناحیه را پوشش می‌دهد.

با این مدل ، محققین می‌توانند جاسازی یک دفیبریلاتور در 11 موقعیت مختلف در این بیمار را شبیه‌سازی کنند. محققین موفق شدند بر اساس شبیه‌سازی‌ها دو محل برای وسیله پیدا کنند که در آن‌ها کمترین شارژ دفیبریلاسیون برای تنظیم ریتم قلبی کودک مورد نیاز بود. این تیم تصمیم دارد آزمایش‌های بیشتری بر روی ظرفیت‌های این مدل در کمک به کودکان متولد شده با نقص قلبی انجام دهد.

 دفیبریلاتور کاشتنی قلبی (ICD) چیست ؟

ICD دستگاهی به اندازه یک پیجر می باشد که ضربان قلب شما را کنترل می کند . این دستگاه مشابه ضربانساز جهت فرستادن پیام های الکتریکی به قلب دارای ضربان آهسته ،از باتریهایی استفاده می کند. همچنین می تواند به قلبی که ضربان نا منظم و بسیار سریعی دارد، شوک الکتریکی بدهد تا ضربان قلب طبیعی شود . دفیبریلاسیون قلبی راهی برای باز گرداندن ضربان سریع و غیرطبیعی یا نامنظم قلب به حالت طبیعی از طریق یک شوک الکتریکی می باشد .

اجزای دستگاه دفیبریلاتور کاشتنی :

۳ جزء در یک سیستم ICD وجود دارد:

• الکترودهای pacing/sensing :  عملکرد الکترودهای pacing و sensing به یک جفت الکترود نیاز دارند. بسیاری از لیدهای ICD و ضربان‌سازهای قدیمی، تنها یک الکترود داشتند که در سر لید بطنی قرار می‌گرفت. این لیدها، از یک غلاف فلزی مولد ضربان به عنوان الکترود دوم استفاده می‌کردند. در انواع جدیدتر دستگاه‌های دفیبریلاتورها و ضربا‌ن‌سازهای هم‌زمان، اغلب از لیدهایی استفاده می‌شود که دو الکترود روی لید بطنی دارند: الکترود دیستال در سر لید و الکترود دوم (که به شکل حلقه است)، میلی‌مترها دورتر از سر. این لیدهای دوقطبی، دقت بیشتری از sensing دارند، با دامنه بالا و الکتروگرم‌های باریک.

• الکترودهای دفیبریلاسیون : این نوع الکترودها، صفحه نسبتا بزرگی دارند که بتوانند حداکثر شدت جریان را از میوکاردیوم بطنی پوشش دهند. سیستم‌های ICD هم‌زمان، یک سیم‌پیچ یا حلقه سیمی دارند که در امتداد لید بطنی جلو می‌رود و به عنوان الکترود دفیبریلاسیون عمل می‌کند، بنابراین یک لید داخل رگی تنها، همه اعمال pacing Sensing و دفیبریلاسیون را انجام می‌دهد. در گذشته، از قسمت‌های بافت اپی‌کاردیال برای دفیبریلاسیون استفاده می‌شد که جایگذاری آنها نیاز به توراکوتومی داشت. الکترودهای دفیبریلاسیون اضافی، کارایی دفیبریلاسیون را بالا می‌برند. بیشتر سیستم ICD هم‌زمان، ۲ یا ۳ الکترود دفیبریلاسیون دارند. یکی از آنها از راه لید داخل رگی به بطن راست می‌رسد و از یک یا دو تای باقی‌مانده نیز به عنوان: ۱) تکنولوژی «Active can» و ۲) لیدهای داخل رگی Dual coil استفاده می‌شود.

• مولد پالس : حاوی مدار Sensing و همچنین باتری‌ها و خازن‌های با ولتاژ بالا است. امروزه نسل کوچک این ژنراتورها که به طور مثال ضخامتی مساوی یا کمتر از ۱۱ میلی‌متر دارند، به صورت پکتورال در بیماران کار گذاشته می‌شود و طول عمری تا ۶ سال یا بیشتر دارند. پس از تشخیص یک تاکی‌آریتمی، مولد ضربان به صورت pacing ضد تاکی‌کاردی یا دادن شوک‌های با انرژی کم یا بالا، پاسخ می‌دهد.

  به طور کلی، الگوریتم‌های تشخیص تاکی‌آریتمی‌‌های بطنی به cutoffای بستگی دارد که در برنامه دستگاه تعریف شده و دستگاه، تعداد ضربان قلب بالاتر از آن حد را به عنوان VT یا VF قلمداد می‌کند. به منظور توانایی افتراق صحیح‌تر ودرست‌تر میان VF/VT و تاکی‌کاردی‌های فوق بطنی (SVT)، بعضی دستگاه‌ها خصیصه‌های اضافی و کارآمدی را به الگوریتم‌های تمایز خود اضافه کرده‌اند. علاوه بر این کرایتریاهای تمایز، بیشتر دستگاه‌های ICD هم‌زمان، سعی در جلوگیری از ایجاد شوک‌های نابه‌جا دارند. پس از هر بار ایجاد شوک توسط مولد، خازن باید شارژ شود که چند ثانیه‌ای طول می‌کشد. قبل از شارژ این خازن که شوک تولید می‌کند، دستگاه دوباره ریتم قلب را بررسی می‌نماید تا مطمئن شود تاکی‌کاردی خود به خود قطع نشده که در این صورت، دیگر نیازی به تولید شوک نیست.

طرز کار دفیبریلاتور کاشتنی :

• در افرادیکه دچار مشکلات بسیار بد ریتم قلبی هستند ،یک دفیبریلاتور در زیر پوست قفسه سینه، نزدیک استخوان گردن قرار داده شده و مستقیما از طریق یک سیم به قلب وصل می شود .
• زمانیکه ضربان قلب غیرطبیعی می شود، این دستگاه آن را تشخیص می دهد.
• این دستگاه سعی می کند ضربان را به حالت طبیعی برگرداند.
• زمانیکه ضربان قلب شما بسیار آهسته است بعنوان یک ضربان ساز عمل کرده و پیام های الکتریکی کوچکی را به قلب می فرستد.
• زمانیکه ضربان قلب شما نامنظم یا بسیار سریع است، شوکهای الکتریکی را جهت متوقف کردن ریتم غیرطبیعی قلبی می دهد.
• این دستگاه در تمام 24 ساعت شبانه روز کار می کند .

میزان موفقیت ‏ICD‏ در خاتمه آریتمی های ‏بطنی بیش از 90% می باشد. ضمنا ‏ICD‏ قابلیت ضربان سازی (پیس میکر) را دارد و در صورتی که فرد دچار برادیکاردی ‏‏(ضربان کند قلب) و یا خاموشی ناگهانی ضربان ساز قلب شود از این طریق از غش و یا مرگ ناگهانی ناشی از این ‏مکانیسم جلوگیری می نماید. در بیماران دچار نارسایی قلب ممکن است ‏ICD‏ با توانایی درمان نارسایی قلب (‏CRT‏ )به ‏کار رود. این ‏ICD‏ که اصطلاحاً ‏ICD‏ سه حفره ای نام دارد، از طریق لیدهای بطنی به انقباض مؤثر و هماهنگ بطن کمک ‏می کند. ‏ICD‏ های تک حفره ای از طریق یک لید متصل به بطن راست، فقط فعالیت بطنی را کنترل می کنند ولی در ‏ICD‏ های دو حفره ای امکان مونیتورینگ و ضربان سازی برای دهلیز و بطن از طریق 2 لید متصل به این حفرات امکان ‏پذیر می باشد و در مواردی که به عملکرد پیس میکر نیاز باشد بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در سایر موارد ‏انتخاب نوع تک حفره ای و دو حفره ای به انتخاب پزشک می باشد. ‏

مراقبتهای لازم پس از تعبیه ‎: ICD‎

پس از خروج از کت لب بیمار به بخش منتقل می شود و روی تخت مونیتورینگ استراحت ‏می کند و تا ۲۴ ساعت استراحت مطلق داشته و یک کیسه حاوی شن بر روی پانسمان قرار ‏داده می شود تا با اثر فشاری خود مانع از تجمع خون زیر پوستی شود. آنتی بیوتیک های ‏تزریقی و داروهای مسکن جهت تسکین درد بعد از برطرف شدن بیحسی طبق صلاحدید ‏پزشک در طی مدت بستری تجویز می شود‎.‎‏ عکس قفسه سینه نیز برای تأیید محل مناسب ‏ICD‏ و مشخص شدن عوارض احتمالی، معمولاً روز بعد از عمل انجام می شود. اندام فوقانی ‏که در سمت محل کاشت ‏‎ ICD‎است در طی ۴۸-۲۴ ساعت اول باید کاملاً بی حرکت ‏باشد(جهت جلوگیری از جابه جایی لید در طی این مدت) . ممکن است تست ‏ICD‏ یعنی ‏DFT‏ در روز تعبیه آن انجام نشده و بعلت شرایط خاص و نظر پزشک در روز بعد از عمل ‏جهت انجام آن بیمار مجدداً به اتاق کت لب منتقل شود. ‏نکته مهم، خشک بودن محل پانسمان تا مدت یک هفته است. نفوذ آب به محل برش پوستی ‏در طی این مدت احتمال عفونت را افزایش داده و باید از آن اجتناب شود. مراجعه مجدد ‏بیمار ۲ هفته بعد از عمل، جهت مشاهده برش پوستی و کشیدن بخیه ها (در صورت استفاده از ‏بخیه های پوستی) می باشد. ممکن است در طی این مدت آنتی بیوتیک خوراکی برای بیمار ‏تجویز شده باشد. در صورت مشاهده تورم غیر عادی و یا خروج خونابه و یا ترشحات چرکی ‏از محل برش پوستی، بیمار باید سریعاً به پزشک متخصص مراجعه کند. ظاهر محل ‏ICD‏ ‏ممکن است در طی روزهای اول برای بیمار نگران کننده باشد ولی معمولاً پس از گذشت ‏چند هفته این محل ظاهر مناسب بدست می آورد. ‏

علایم خطرناک در بیماران دارای ‏ ICD :

• ‏غش (سنکوپ):

در صورتی که فرد دارای ‏ICD‏ دچار سنکوپ شود، احتمال آریتمی ‏بطنی که توسط‎ ICD‏ تشخیص داده نشده باشد مطرح است. اگرچه احتمال این مسئله بسیار ‏پایین است اما عملکرد صحیح ‏ICD‏ و باتری آن باید مورد ارزیابی قرار بگیرد. حافظه ‏کامپیوتری ‏ICD‏ قادر به ثبت هرگونه آریتمی در فرد است بنابراین با بررسی و قایع ثبت شده ‏می توان وجود آریتمی در زمان علایم بیمار را بررسی کرد. گاهاً فرد پس از شروع آریتمی ‏بطنی از هوش می رود و شوک ‏ICD‏ پس از سنکوپ انجام شده و فرد آن را به یاد ندارد.‏

• ‏شوک های مکرر:

در صورتی که در طول یک شبانه روز ۲ بار شوک‏‎ ICD‏ ایجاد شود ‏نیازی به مراجعه فوری نیست ولی در صورت تعداد بیشتر شوک بررسی سریع الزامی است؛ ‏ممکن است علت این شوک های مکرر، آریتمی های راجعه واصطلاحاً طوفان آریتمی درفرد ‏باشد که در این صورت علیرغم نجات بخش بودن این شوکها لازم است جهت ایجاد آزار ‏کمتر برای بیمار نیاز به تجویز داروهای ضد آریتمی و حتی بستری موقت باشد. از علل دیگر ‏شوکهای مکرر آریتمی های سریع دهلیزی است که واقعاً جهت درمان نیازی به شوک ‏ندارند با این حال بعلت سرعت بالا، ‏‎ ICD‏ را گمراه کرده و منجر به درمان نامناسب شوند. ‏در این صورت تنظیم ‏ICD‏ برای ایجاد حساسیت کمتر به این آریتمی ها و تجویز دارو برای ‏پیشگیری از آریتمی دهلیزی الزامی است. از علل دیگر شوک های مکرر ورود به محیط های ‏الکترومغناطیسی، جابجایی لیدها و اختلال سیستم ‏ICD‏ است که به راحتی قابل تشخیص می ‏باشند. ‏

داروها‎ ‎‏در بیماران دارای ‏ ICD :

برخی از داروهای قلبی مخصوصا داروهای ضد آریتمی ممکن است بر میزان لازم انرژی ‏شوک برای خاتمه آریتمی بطنی موثر باشند و گاهاً منجر به اختلال عملکرد‏‎ ICD‏ شوند. ‏بنابراین شروع و یا افزایش میزان مصرف این داروها همواره باید تحت نظر ‏الکتروفیزیولوژیست باشد. ‏

آنالیز دوره ای ‏ICD‏ :

دستگاه پروگرامر‎(PSA)‎‏ که معمولا در مراکز تخصصی پیس میکر وجود دارد امکان آنالیز و ‏بررسی ‏ICD‏ کاشته شده در بدن فرد را توسط امواج رادیوفرکانس فراهم می کند. عملکرد ‏صحیح ‏ICD‏ و میزان باقی مانده از عمر باتری مورد ارزیابی قرار گرفته، آریتمی های ثبت ‏شده توسط دستگاه و درمانهای انجام شده بررسی و برنامه ریزی ‏ICD‏ بر اساس نیاز فرد انجام ‏می شود . اولین آنالیز پیس میکر روز بعد از تعبیه ‏ پیس میکر و آنالیز بعدی ۶ هفته بعد انجام می شود. آنالیزهای بعدی معمولا هر ۳ ماه صورت ‏می گیرد. ‏و پرهیز از محیطهای حاوی امواج الکترومغناطیسی امواج شدید الکترومغناطیسی مانند آنچه توسط دستگاه ‏MRI‏ و یا در نزدیکی دکلهای فشار ‏قوی وجود دارد فعالیت ‏ICD‏ را به صورت موقت و گاهاً دائم مختل می کند و باید مورد ‏اجتناب قرار گیرند. از نزدیکی زیاد به دستگاه های جوشکاری نیز باید پرهیز شود. رادیو ‏تراپی درمانی نیز می تواند منجر به اختلال دستگاه شود اگرچه در موارد غیرقابل اجتناب با ‏مشاوره الکتروفیزیولوژیست قابل انجام است. عبور از دستگاه های ایمنی فرودگاه ها معمولاً ‏بی خطر است ولی تجسس دستی بیمار با استفاده از ‏wand‏ خطر ساز بوده و باید به مسئولین ‏زیربط اطلاع داده شود. ضمنا دزدگیرهای مورد استفاده در منازل و یا اتومبیل ها، بالقوه برای ‏عملکرد ‏ICD‏ خطرساز بوده و مجاورت طولانی با آنها باید مورد اجتناب باشد. ‏استفاده از موبایل و یا تلفنهای دیجیتالی خطر عمده ای نداشته و برای بیمار قابل استفاده می ‏باشند. نکته مهم یادآوری وجود ‏ICD‏ در هر ارجاع به پزشک و مخصوصاً در صورت مراجعه ‏جهت جراحی می باشد. ‏

پایان عمر باتری ‏ICD‏ :

ذخیره باتری ‏ICDهای فعلی معمولا برای ‏‎ ‎‏ ۷-۶ سال کافی است. با این حال این مقدار ‏بستگی به میزان شوک های‎ ‎داده شده و ضربان سازی توسط ‏ICD‏ و ولتاژ تنظیم شده آن ‏دارد. در صورتی که قلب بیمار کاملاً وابسته به پیس میکر بوده و فعالیت زیاد وی منجر به ‏سرعت بالای ضربان سازی شده باشد و یا در مواردی که به علت مقاومت بالاتر بافت قلب ‏نیاز به تنظیم ولتاژ بالاترپیس میکر باشد قطعاً طول عمر باتری کمترخواهد بود. در هر بار ‏مراجعه جهت آنالیز طول عمر باقی مانده ‏ICD‏ به صورت تخمینی توسط پروگرامر ارائه می ‏شود.‏

تعویض ژنراتور ‏ICD‏ :

‎در صورتی که عمر باتری ‏ICDرو به پایان باشد عمل تعویض ژنراتور انجام می شود. ‏این عمل مشابه عمل تعبیهICD‏ است با این تفاوت که لیدها از قبل وجود داشته و فقط ‏ژنراتور قبلی با یک ژنراتور جدید تعویض میشود. در موارد کمی که آسیب لید و یا ‏عفونت دیررس ‏ICD‏ ایجاد شده باشد ممکن است نیاز به خارج کردن اجزاء ‏ICD‏ و تعبیه ‏مجدد در همان محل و درموارد عفونت در طرف مقابل باشد. ‏

کاردیوورتر (دفیبریلاتورهای پوشیدنی) :

بعضی بیماران که در معرض خطر مرگ‌های ناگهانی قلبی هستند و اندیکاسیون‌های معینی برای کارگذاری یک ICD ندارند و یا به موارد محافظتی کوتاه مدتی نیاز دارند (مانند بیمارانی که باید ICD آنها تعویض شود یا در انتظار پیوند قلب هستند)، یک کاردیوورتر- دفیبریلاتور قابل پوشیدن به جای کارگذاری ICD برای آنها می‌تواند مفید باشد.

این دستگاه از یک ژاکت با دو الکترود دفیبریلاسیون و چهار الکترودهای حس‌گر الکتروکاردیوگراف که به بخش دستگاه کمری وصل می‌شوند، تشکیل شده است. این بخش کمری حاوی مانیتور و الکترونیک‌های دفیبریلاسیون است، بنابراین نوار الکترونیکی قلب به طور مداوم برای پایش VT یا VF گرفته می‌شود. اگر هرگونه آریتمی‌ای تشخیص داده شود، دستگاه شروع به زنگ زدن می‌کند (هم سیگنال‌های لرزاننده و هم هشدارصوتی می‌فرستد.) همچنین یک هشدار صوتی هم به دستگاه تولید شوک الکتریکی مخابره می‌نماید تا شوک ایجاد شود.

اگر بیمار هوشیار باشد، می‌تواند با فشار دادن هم‌زمان دو دگمه مخصوص، صدای زنگ را خاموش کند و دستگاه تخلیه را مجددا شارژ نماید، اما اگر بیمار هوشیار نباشد و دگمه‌ها را نفشارد، دستگاه شارژ می‌شود و ژل را در سطح الکترودهای دفیبریلاسیون آزاد می‌کند و به این ترتیب تا 5 بار شوک‌های درمانی ایجاد می‌شوند.

کارایی این نوع دستگاه‌ها در دو کارآزمایی بالینی بررسی شده‌اند که درمجموع ۹۰۱ بیمار- ماه استفاده، ۶ دفیبریلاسیون موفق و ۲ مورد ناموفق وجود داشت. در هر دو مورد ناموفق، بیمار دستگاه را درست نپوشیده بود (صفحات دفیبریلاسیون به صورت معکوس قرار گرفته و مستقیما به پوست متصل نبودند). همچنین ۶ مورد شوک‌های نامناسب وجود داشت.۶ مورد مرگ ناگهانی هم در طول مطالعه رخ داد که در ۵ مورد، فرد بیمار در‌ آن زمان وسیله را نپوشیده بود و دریک مورد هم درست به تن نداشت. در مجموع ۲۸۹ بیمار، ۲۲ درصد افراد استفاده از وسیله را به علت احساس ناراحتی متوقف کردند و ۱۷ بیمار نیز دچار راش‌های پوستی یا خارش شده بودند.