Применение акселерометров в частотно-адаптивных кардиостимуляторах

Хронотропная некомпетентность – нарушение способности сердца адекватно увеличивать частоту сокращений в ответ на физическую нагрузку – широко распространена у пациентов с брадиаритмиями и сердечной недостаточностью. Это состояние сопровождается снижением толерантности к физической активности, быстрой утомляемостью, одышкой и ухудшением качества жизни. Стандартные кардиостимуляторы с фиксированной частотой не обеспечивают достаточного прироста сердечного выброса при увеличении потребностей организма, что ограничивает функциональные возможности пациента.

Частотно-адаптивные электрокардиостимуляторы, оснащённые сенсорными технологиями, представляют собой эффективный инструмент компенсации хронотропной недостаточности. Среди различных типов сенсоров наиболее широко применяются акселерометры – миниатюрные устройства, чувствительные к изменениям положения тела и уровню физической активности. Акселерометрическая частотная адаптация обеспечивает быстрое и пропорциональное повышение частоты стимуляции при нагрузке, что способствует улучшению гемодинамики и повышению уровня физической активности пациентов.

Современные разработки в области кардиостимуляции, включая беспроводные (leadless) капсульные ЭКС, демонстрируют расширенное применение акселерометров не только для определения уровня активности, но и для регистрации механических событий сердечного цикла, таких как сокращения предсердий, обеспечивая АВ-синхронность у пациентов с нарушениями проводимости.

Таким образом, использование акселерометрических датчиков в частотно-адаптивных кардиостимуляторах является перспективным направлением развития персонализированной ритмокоррекции, способствующим повышению эффективности лечения пациентов с брадиаритмиями и улучшению качества их жизни.

Целью настоящего обзора является всесторонний анализ современных данных литературы, посвящённых применению акселерометрических датчиков в частотно-адаптивных кардиостимуляторах. Рассматриваются основные механизмы их работы, клиническая эффективность, а также преимущества и ограничения по сравнению с другими типами сенсоров, используемыми для частотной адаптации. Особое внимание уделяется перспективным направлениям развития технологий, направленных на повышение физиологичности стимуляции, улучшение переносимости физической нагрузки и оптимизацию качества жизни пациентов с нарушениями ритма сердца.

Для подготовки обзора был проведён целенаправленный поиск публикаций в международных научных базах данных PubMed и Scopus, а также в российской электронной библиотеке eLibrary (включая платформу КиберЛенинка). В хронологических рамках 2018-2025 гг. было проанализировано около 50 научных работ, из которых отобраны 10 наиболее релевантных и высококачественных источников. Поиск осуществлялся с использованием ключевых слов как на русском, так и на английском языках: «акселерометр», «частотно-адаптивный кардиостимулятор», «датчик активности», «хронотропная некомпетентность», а также «accelerometer», «rate-responsive pacemaker», «activity sensor», «chronotropic incompetence». В выборку включались оригинальные клинические исследования (включая рандомизированные контролируемые испытания и регистровые данные), обзоры литературы, а также актуальные клинические рекомендации. Приоритет отдавался работам, содержащим оценки эффективности применения акселерометрических датчиков и сравнительный анализ различных сенсорных решений в системах частотно-адаптивной стимуляции.

1. Świerżyńska E., Oręziak A., Główczyńska R., Rossillo A., Grabowski M., Szumowski Ł. et al. Rate-Responsive Cardiac Pacing: Technological Solutions and Their Applications. Sensors. – 2023; 23 (3) P. 1427. DOI: 10.3390/s23031427.

2. Srivastava R., Sahai N., Tewari R., Kumar B. Comparative analysis of piezo electric and accelerometer sensor for the design of rate adaptive pacemaker. Measurement: Sensors. – 2021; 16. P. 100053. DOI: 10.1016/j.measen.2021.100053.

3. Кулага А.А. Электрокардиостимулятор (ЭКС). E-Scio. 2019. Kułaga A.A. Elektrokardiostimulyator (EKS). E-Scio. – 2019. (in Russ.).

4. Rickards A.F., Bombardini T., Gorbuggi G., Plicchi G. et al. An implantable intracardiac accelerometer for monitoring myocardial contractility. Pacing Clin Electrophysiol. – 1996; 19. P. 2066-71. DOI: 10.1111/j.1540-8159.1996.tb03280.x.

5. Candinas R., Jakob M., Buckingham T.A., Mattmann H., Amann F.W. Vibration, acceleration, gravitation, and movement: activity controlled rate adaptive pacing during treadmill exercise testing and daily life activities. Pacing Clin Electrophysiol. – 1997; 20 (7). P. 1777-86. DOI: 10.1111/j.1540-8159.1997.tb03566.x.

6. Dell’Orto S., Valli P., Greco E.M. Sensors for rate responsive pacing. Indian Pacing Electrophysiol J. – 2004; 4 (3). Р. 137-45.

7. Головкин В.В., Шлык Ю.К., Криночкин Д.В. Коррекция ритма работы сердца методом адаптивной электрокардиостимуляции. Вестник кибернетики. – 2007; (6):102–08.

8. Golovkin V.V., Shlyk Yu.K., Krinochkin D.V. Korrektsiya ritma raboty serdtsa metodom adaptivnoy elektrokardiostimulyatsii. Vestnik Kibernetiki. – 2007; (6). Р. 102-08. (in Russ.).

9. 2021 Рекомендации ESC по электрокардиостимуляции и сердечной ресинхронизирующей терапии. Rossiĭskiĭ kardiologicheskiĭ zhurnal. – 2022; 27 (7): 5159. – 2021 ESC Guidelines on cardiac pacing and resynchronization therapy. Russian Journal of Cardiology. – 2022; 27 (7): 5159. (in Russ.).

10. Brubaker P.H., Kitzman D.W. Chronotropic incompetence: causes, consequences, and management. Circulation. – 2011; 123 (9): 1010-20. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.110.940577.

11. Ellenbogen K., Caszala K. Sensor technology and rate responsiveness. Medscape. https://www.medscape.org/viewarticle/724645 (accessed Oct. 2025).

12. Richards M., Olshansky B., Sharma A.D., Wold N., Jones P., Perschbacher D., et al. Addition of minute ventilation to rate-response pacing improves heart rate score more than accelerometer alone. Heart Rhythm. – 2018; 15 (11). Р. 1730-1735. DOI: 10.1016/j.hrthm.2018.06.021.

13. Chinitz L., Ritter P., Khelae S.K., Iacopino S., Garweg C., Bongiorni M.G., et al. Accelerometer-based atrioventricular synchronous pacing with a ventricular leadless pacemaker: results from the Micra atrioventricular feasibility studies. Heart Rhythm. – 2018; 15 (9). Р. 1363-1371. DOI: 10.1016/j.hrthm.2018.05.004.

14. Ревишвили А.Ш., Давтян К.В., Криволапов С.Н., Соколов С.Ф., Ломидзе Н.Н., Нечепуренко А.А., и др. Вариабельность сердечного ритма и выбор сенсора частотной адаптации у пациентов с синдромом бради-тахикардии. Вестник аритмологии. – 2018; 93. Р. 5-16. DOI: 10.25760/VA-2018-93-5-16. (in Russ.).

15. Kusumoto F.M., Schoenfeld M.H., Barrett C., Edgerton J.R., Ellenbogen K.A., Naccarelli G.V., et al. 2018 ACC/AHA/HRS Guideline on the Evaluation and Management of Patients With Bradycardia and Cardiac Conduction Delay. Heart Rhythm. – 2019; 16 (9): e128-e225. DOI: 10.1016/j.hrthm.2018.10.043.

16. Trohman R.G., Huang H.D., Larsen T., Krishnan K., Sharma P.S. Sensors for rate-adaptive pacing: How they work, strengths, and limitations. J. Cardiovasc. Electrophysiol. – 2020; 31 (11). Р. 3009-3027. DOI: 10.1111/jce.14733.

17. Steinwender C., Khelae S.K., Garweg C., Chan J.Y.S., Ritter P., Johansen J.B., et al. Atrioventricular synchronous pacing using a leadless ventricular pacemaker: results from the MARVEL 2 study. JACC: Clin. Electrophysiol. – 2020; 6 (1). Р. 94-106. DOI: 10.1016/j.jacep.2019.10.017.

18. Glikson M., Nielsen J.C., Kronborg M.B., Gadler F., Hindricks G., Sciaraffia E., et al. 2021 ESC Guidelines on cardiac pacing and cardiac resynchronization therapy. Eur. Heart J. – 2021; 42 (35). Р. 3427-3520. DOI: 10.1093/eurheartj/ehab364.

19. Świerżyńska E., Oręziak A., Główczyńska R., Rossillo A., Grabowski M., Szumowski Ł., et al. Rate-Responsive Cardiac Pacing: Technological Solutions and Their Applications. Sensors. – 2023; 23 (3). Р. 1427. DOI: 10.3390/s23031427.

20. Knijnik L., Wang B., Shanafelt C., Cardoso R., Lloyd M.S. Clinical outcomes of automatic algorithms in cardiac resynchronization therapy: systematic review and meta-analysis. Heart Rhythm O2. – 2023; 4 (4). Р. 618-624. DOI: 10.1016/j.hroo.2023.06.010.

21. Pisanò E.C.L., Calvi V., Viscusi M., Rapacciuolo A., Lazzari L., Bontempi L., et al. Closed loop stimulation reduces the incidence of atrial high-rate episodes compared with conventional rate-adaptive pacing in patients with sinus node dysfunction. Europace. – 2024; 26 (7): euae 175. DOI: 10.1093/europace/euae175.

22. Basic cardiac pacing, pacemaker functions and settings [Internet]. ECGWaves (ECG & Echo Learning). 2020 Sep 09 [cited 2025 Oct 10]. Available from: https://ecgwaves.com/topic/basic-cardiac-pacing-pacemaker-functions-and-settings/.

23. Rials S.D., Hatlestad J.D., Smith A., Abbi D., Slotwiner D., Beumer J. Night-time elevation angle in heart failure patients indicates orthopnea and paroxysmal nocturnal dyspnea. Eur J Heart Fail. – 2017; 19 (Suppl S1): S109.

24. ClinicalTrials.gov NCT05549544: Clinical Efficacy of Left Bundle Branch Area Pacing for Patients With Permanent Atrial Fibrillation and Heart Failure (LBBAP-AFHF) [Internet]. Bethesda (MD): National Library of Medicine (US); – 2022 [cited 2025 Oct 10]. Available from: https://clinicaltrials.gov/study/NCT05549544.