心脏起搏器和除颤器的学习.ppt.ppt

第七章第七章 心脏起搏心脏起搏器和除颤器器和除颤器心脏起搏定义心脏起搏定义n人工心脏起搏人工心脏起搏（artificial cardiac pacing)是通过人工心脏起搏器或程序刺激器发放人造的脉冲电流刺激心脏，以带动心脏搏动的治疗方法。主要用于治疗缓慢心律失常，也用于快速的心律失常和治疗。什么是心脏起搏器？什么是心脏起搏器？n心脏起搏器由脉冲发生器、导线和电极组成。脉冲发生器呈扁圆形，体积非常小，大约有40 50 6毫米毫米，重量约重量约30克克。它实际上是一个微型计算机，由高性能电池提供能量。n起搏器通常埋植在上胸部的皮下，它的导线通过静脉到达心脏，导线顶端的电极固定在心脏的内侧面心肌上。n起搏器工作时，脉冲发生器发出的电脉冲，经导线、电极传到心肌，心肌感受到电脉冲刺激产生收缩。同时，起搏器电极也将心脏的电活动收集起来存入脉冲发生器内的芯片内，以便进行分析。人工心脏起搏器工作原理：人工心脏起搏器工作原理：监测心电、电激心脏监测心电、电激心脏临床上广泛应用的人工心脏起搏：就是用低能量电脉冲暂时或长期地刺激心脏，使之发生激动，以治疗严重心动过缓，心脏起搏也可用以终止或控制室上性和室性快速心律失常,称为抗心动过速起搏。心脏起博器的功能n能替代或补充正常激发和控制心脏收缩的生理电子系统。它通过周期性发放的电脉冲刺激心脏，引起心搏，并实现生物机能控制。n如果心脏原有的起搏点丧失其作用而使冲动形成受扰，或者心脏固有的传导系统不能正常工作(如窦性停止、窦房阻滞、窦性心动过缓或某心房、心室出现异使节律，以及心动过速等)，起搏器能帮助心脏恢复、接近正常功能。特别是对那些药物疗效不佳，甚至于治疗无效的心脏病患者，人工心脏起搏器在临床上获得了成功。绝大多数起搏器具有四个功能绝大多数起搏器具有四个功能n刺激心脏使它除极n感知心脏自身电活动 n对增加的新陈代谢需求作出反应，提供频率适应性起搏n提供由起搏器存储起来的心电诊断信息心脏起搏器的临床应用心脏起搏器的临床应用n长期起搏u 房室传导阻滞u 三束支阻滞伴心脑综合症u 病态窦房结综合症n临时性起搏u 指心脏病变可望恢复，紧急情况下保护性应用和诊断应用的短时间使用心脏起搏n诊断：诊断：还可用于某些疾病的诊断。例如心房调搏辅助诊断可疑的冠心病、心房超速起搏法诊断窦房结功能不全，预测完全性房室传导阻滞患者是否有发生心脑综合症的危险等。n药理及实验研究：药理及实验研究：人工心脏起搏技术在心血管的生理和病理生理以及药理和临床应用的实验研究工作中，也取得了发展。例如在心律失常方面，将逐步揭示一些我们还不能解释的电生理现象，对心律失常的诊断和治疗会起到更积极的作用。儿童和青少年的起搏 肥厚性、或扩张性心肌病及心脏移植后的起搏起搏预防和终止快速心律失常与急性心肌梗塞有关的房室传导阻滞的起搏成人获得性房室传导阻滞的起搏颈动脉窦过敏和迷走血管性晕厥综合征的起搏窦房结功能障碍的起搏慢性双束支和三束支传导阻滞的起搏 2002ACC/AHA 2002ACC/AHA 永久起搏的适应证永久起搏的适应证 历史1819年A1diniA1dini应用直流电刺激断头尸体停跳的心脏，结果出应用直流电刺激断头尸体停跳的心脏，结果出现跳动现跳动1929年澳大利亚医生澳大利亚医生LidwellLidwell和物理学家和物理学家BoothBooth合作设计出合作设计出一种起搏装置，当电流通过针刺心室电极时将一死一种起搏装置，当电流通过针刺心室电极时将一死婴救活，这是人工心脏起搏史上临床应用的首次成婴救活，这是人工心脏起搏史上临床应用的首次成功。功。美国胸外科医生美国胸外科医生HymanHyman研制成一种重达研制成一种重达7.27.2公斤的心脏公斤的心脏起搏装置，能使停跳的心脏复跳，并把这种装置称之起搏装置，能使停跳的心脏复跳，并把这种装置称之谓人工心脏起搏器。谓人工心脏起搏器。1932年历史1952年美国哈佛大学医学院医生美国哈佛大学医学院医生ZollZoll首先采用体外经皮式起首先采用体外经皮式起搏器（搏器（2ms,100V2ms,100V）成功地抢救了）成功地抢救了2 2例完全性房室传导例完全性房室传导阻滞并阿阻滞并阿斯综合征的濒死患者，从而引起了医学界斯综合征的濒死患者，从而引起了医学界与工程技术界的重视。与工程技术界的重视。ZollZoll被称为被称为“心脏起搏之父心脏起搏之父”。l958年10月l5日在瑞典斯德哥尔摩，由在瑞典斯德哥尔摩，由SenningSenning安装了世界上第一只埋藏安装了世界上第一只埋藏式心脏起搏器，设计者是式心脏起搏器，设计者是ElmgvistElmgvist，它仅是由，它仅是由2 2只晶体管只晶体管构成的固定频率刺激器。构成的固定频率刺激器。1959年GreatbatchGreatbatch和和ChardackChardack也相继将起搏器系统也相继将起搏器系统(VOO)(VOO)全部全部埋入人体内并取得成功，此系统致力于恢复心室节律，埋入人体内并取得成功，此系统致力于恢复心室节律，以治疗病理及手术所致三度房室传导阻滞。以治疗病理及手术所致三度房室传导阻滞。历史n19621962年年NathanNathan和和CentherCenther报道埋藏式报道埋藏式VATVAT起搏器应用于临床，这是起搏器应用于临床，这是最初型的生理起搏器。最初型的生理起搏器。n19651965年，年，LembergLemberg、CastellanosCastellanos和和Berkovit5Berkovit5将将VATVAT的感知功能应的感知功能应用于心室起搏，为心室抑制型按需起搏器用于心室起搏，为心室抑制型按需起搏器(VVI)(VVI)的开始。的开始。7070年代程年代程序控制器问世。序控制器问世。n19721972年年1111月世界上第一个用锂碘电池的起搏器植入人体获得成功。月世界上第一个用锂碘电池的起搏器植入人体获得成功。nl979l979年年SuttonSutton和和CitronCitron报道了报道了VDDVDD起搏器起搏器(心房同步心室按需起搏心房同步心室按需起搏器器)的埋藏起搏疗法。的埋藏起搏疗法。n8080年代双腔起搏器及抗心动过速起搏器研制成功，这种房室顺序年代双腔起搏器及抗心动过速起搏器研制成功，这种房室顺序收缩双腔触发抑制型起搏器收缩双腔触发抑制型起搏器(DDD)(DDD)是当代最先进的起搏器，它不仅是当代最先进的起搏器，它不仅能无创性程控调节，而且实现了房室均可被感知和双腔起搏。能无创性程控调节，而且实现了房室均可被感知和双腔起搏。n9090年代以后，性能更高的频率自适应起搏器、双心室年代以后，性能更高的频率自适应起搏器、双心室/双心房同步双心房同步三腔起搏器，以及具有除颤功能的起搏器。三腔起搏器，以及具有除颤功能的起搏器。简单复杂寿命短长大、重小、轻心脏起搏器植入心脏起搏器的分类心脏起搏器的分类n按照起搏器与病员的关系分类n按起搏器与患者心脏活动发出的P波与R波的关系分类n按起搏电极分类按照起搏器与病员的关按照起搏器与病员的关系分类系分类1）感应式起搏脉冲在体外通过载波发射给体内的接收器，再经解调为原形起搏脉冲，通过电极刺激心脏。无需电源，接收效果差，易受干扰2）经皮式（体外携带式）起搏器在病员体外，起搏脉冲经皮肤和静脉送入心脏。按需起搏，易受感染，携带不便3）埋藏式 起搏器全部埋植于患者皮下，电极经静脉固定在心内膜或心肌表面。永久起搏，电源寿命问题永久性与临时性心脏起搏器永久性与临时性心脏起搏器n埋藏于体内的起搏器为埋藏式起搏器,作为永久性心脏起搏,用于慢性或间歇发作的严重缓慢性心律失常如心脏传导阻滞、病态窦房结综合征等;n放在体外的起搏器为体外起搏器,用于临时性起搏,如永久性起搏器植入的过渡或心脏骤停的抢救等等。临时起搏的适应征临时起搏的适应征1.1.急性前壁心肌梗塞伴有度或高度房室传导阻滞,或下壁梗塞伴有度或高度房室传导阻滞经药物治疗无效者。2.急性心肌炎或心肌病伴有阿斯综合征者 3.药物中毒引起的心动过缓,并发阿斯综合征者.4.心脏手术后发生的度房室传导阻滞者5.5.电解质紊乱,如高血钾引起的度房室传导阻滞者。6.超速起搏用以诊断及治疗其他方法所不能解决的室上速或室性心动过速。7.保护性应用于更换永久起搏导管前,冠脉造影,电击复律,外科手术等。按起搏器与患者心脏活动发出的按起搏器与患者心脏活动发出的P波与波与R波的关波的关系分类系分类n非同步型（固定型）起搏器发出的起搏脉冲与患者的P波或R波无关n同步型P波同步起搏器R波同步起搏器图图2.1 2.1 心电图波形心电图波形QS绝对不应期绝对不应期相对不应期相对不应期RPT易激期易激期绝对不应期（绝对不应期（absolute refractory period）：对任何刺激均不起反应，）：对任何刺激均不起反应，相当于心电图相当于心电图QRS波群开始至波群开始至T波波波波峰前的一段时间。峰前的一段时间。相对不应期（相对不应期（relative refractory period）:对较强的刺激引起稍对较强的刺激引起稍低于正常时的兴奋反应，为有低于正常时的兴奋反应，为有效不应期之末到复极完毕前的效不应期之末到复极完毕前的一小段时间，相当于一小段时间，相当于T波终末。波终末。易激期易激期（vulnerable period）在）在T波波波波峰前后，有一短暂峰前后，有一短暂的兴奋性增强阶段，的兴奋性增强阶段，在此期间被刺激易在此期间被刺激易激发心动过速、扑激发心动过速、扑动或颤动。动或颤动。按起搏电极分类按起搏电极分类1）单极型：阴极起搏导管(或导线)静脉或开胸右心室(或右心 房)，阳极(无关电极)腹部皮下(体外起搏器)或置于胸部(埋藏式起搏器，外壳即阳极)。2）双极型：阴极、阳极均与心脏接触(固定在心肌上)；或阴极心内膜，阳极心腔内。心脏起搏器的几个参数心脏起搏器的几个参数1 1）起搏频率）起搏频率 起搏器发放脉冲的频率，一般6090次/min较为合适。2 2）起搏脉冲幅度和宽度）起搏脉冲幅度和宽度u幅度幅度指起搏发放脉冲的电压强度。宽度宽度指起搏器发放单个脉冲的持续时间。u脉冲幅度和宽度决定对心肌的刺激能量的强弱。一般选择5v、0.51ms为宜。u改进与起搏能量有关的电极形状、面积、材料和导管阻抗等，可减少电源的损耗。3 3）感知灵敏度）感知灵敏度指起搏器被抑制或被触发所需最小的R波和P波的幅值。一般：R波同步型：1.52.5mv；P波同步型：0.81mv感知灵敏度选择不合适，将造成起搏器工作不正常。选低了，将不感知（起博器不被抑制或触发）或感知不全（不能正常同步工作）；如果选取过高，可能导致误感知（即不该抑制时而被抑制，或不该触发时而被误触发）以及干扰敏感等，造成同步起搏器工作异常。4 4）反拗期）反拗期同步型起搏器中对外界信号不敏感的时间，相当于心脏心动周期中不应期。反拗期防止误触发。R波同步型反拗期30050ms；P波同步型反拗期300500ms。人工心脏起搏器的标识码位置第一字母第二字母第三字母第四字母第五字母分类起搏心腔感知心腔响应方式程控 频率应答遥测功能抗心动过速及除颤功能字母V=心室A=心房D=双腔S=单腔V=心室A=心房O=无D=双腔S=单腔I=抑制T=触发O=无D双腔P=简单编程M=多功能程控C=遥测R频率应答O无P抗心动过速起搏S电转复DP+S心脏起搏器的种类和特性v固定频率型起搏器（AOO，VOO）v按需型心脏起搏器（SSI，AAI，VVI)vDDD起搏器（全自动型心脏起搏器）v房室顺序起搏器（DVI）vDDI起搏器vVAT起搏器v心房同步心室按需型起搏器（VDD起搏器）v三腔起搏器频率应答式起搏器1 1）固定型起搏器）固定型起搏器n起搏器发出固定频率、幅度的电脉冲，不受自主心率的支配。一旦心脏自主心率超过电脉冲频率，心脏将自身搏动，而这个电脉冲的刺激对心脏来说则是多余的，自主心率和起搏脉冲将发生竞争心率。n如果电脉冲落于易激期可能诱发室颤等，危及安全。n仅适用于完全性房室传导阻滞和永久性窦性过缓。n电路简单可靠，价格便宜，有时被临床使用。n连续工作，电池寿命短。几种类型的心脏起搏器几种类型的心脏起搏器固定型起搏器组成固定型起搏器组成n电源：提供整个电路电源供电。n多谐振荡器：产生一定速率的脉冲信号，一般为50150次/min。n单稳态电路：决定起搏脉冲的宽度，一般为1.52ms。n脉冲输出电路：将单稳态的输出进行电流放大，同时降低整机电路的输出电阻。提供给电极输出信号。多谐振荡器多谐振荡器单稳态电路单稳态电路脉冲输出电路脉冲输出电路多谐振荡器波形多谐振荡器波形单稳态电路波形单稳态电路波形脉冲输出电路脉冲输出电路2 2）R R波同步型起搏器波同步型起搏器n1 1）R R波抑制型（按需型）波抑制型（按需型）不但能对心脏发放刺激脉冲，而且能接受来自心脏R波的控制：a）当自主心率超过起搏器速率时，起搏器被抑制，停止发放脉冲，避开易激期，克服了固定式起搏器与心脏自搏发生竞争心律的缺点b）当自主心率低于起搏器速率时，起搏器输出脉冲刺激心脏起搏。应用量大，约占总量90左右n2 2）R R波触发型（备用型）波触发型（备用型）a）能发出一定速率的起搏脉冲，当自主心率R波出现时，起搏器立即被触发，发出一个脉冲，且落在绝对不应期，不影响正常心脏活动。b）当自主心率下降到预置速率时，起搏器自动以预置速率同步工作。n优点：脉冲总是存在，便于监测。n缺点:功耗较大,应用较少。n 起搏器发放脉冲受R波控制，达到一定同步作用。分两类：R R波波抑制型心脏起搏器抑制型心脏起搏器n感知放大器：有选择地放大心电R波，推动下级按需功能控制器工作，并抑制T波和其它干扰波的放大，辨认心脏自身搏动。n按需功能控制器：为起搏器提供稳定的反拗期。当感知R波后，控制器在反拗期内抑制脉冲发放；当心率低到一定程度，反拗期后不出现自身R波，起搏器发放脉冲，使心室起搏。n脉冲发生器：它在按需控制电路作用下产生心脏生理要求的脉冲信号。VT6、R12、RP2、R13、RP3、R14、C7组成锯齿波电路组成锯齿波电路QDX-2型按需体外起搏器电路图型按需体外起搏器电路图输入波及微分后波形nR波经过微分电路微分以后，得到正、负尖脉冲信号，只有正信号能被放大器放大条件：条件：T+-CRt=0 T+-E自主心率低于起搏频率自主心率低于起搏频率 2按需功能的实现 当f心f脉时 (a)患者固有心律，周期t1 (b)起搏器输出。周期t2 (c)单稳输出波（t3即反拗期）(d)C7充放电波形，充电期t4 t2t3t4 (f)心脏被起搏器起搏后心律 自主心率低于起搏频率n患者的心律低于起搏频率，即自身心动周期t1大于起搏周期t2；n在单稳态暂态时间t3(即反拗期)里，控制VT6一直饱和导通，C7上电压为低电压(约0V)，脉冲发生器不工作，即起搏器处于抑制状态；n反拗期t3过后，t4恢复为截止状态，R8上压降恢复为低电平(0V)，VT6截止，锯齿波电路开始工作，电源通过R12、RP2、R13、RP3、R14对C7充电；n当C7上的电压上升到使VT7导通时，由于病员自搏周期t1大于起搏周期t2(=t3+t4)，病员还没有自搏，当起搏器发放第二个起搏脉冲，心脏被第二次起搏。自主心率有时高于起搏频率自主心率有时高于起搏频率自主心律不齐n患者自身的第一心动周期t1低于起搏周期t2，而患者自身的第二心动周期t1大于起搏周期t2；n由于t1 t2时，经过时间t2后，锯齿波上升到VT7导通的电平U，起搏器发放起搏脉冲，心脏被起搏。自主心率完全高于起搏频率n患者的心动周期t1、t1等均低于起搏器固有周期t2；n患者自身心脏搏动，自搏的R波经感知放大器整形、放大后触发单稳态电路，抑制第一起搏脉冲发放；n经反拗期t3后，C7上电位上升，经过一段时间，C7上电位还未上升到使VT7导通的电平U时，患者自身的第一心动周期结束，发生第二次自搏，单稳态第二次触发，使VT6饱和导通，C7上的电位很快被强行放电，抑制了第二次脉冲发放。AMQ-4型按需埋藏式起搏器n感知放大器由VT1VT4等组成；n抗干扰转换网络由VT4 的输出电阻以及C4、R9、R8、C5等组成；n按需功能控制器由CMOS与非门F1、F2组成的微分型单稳态电路。强干扰信号对起搏器的影响n当患者处于较强的50Hz市电或高频强电磁场干扰的环境中时，如果这些干扰信号很强，频率远高于起搏频率，这些干扰信号和感知的R波一样，能使按需功能控制器的单稳态电路提前触发；n脉冲发生器在干扰信号存在的时间内一直处于抑制状态，致使起搏器停止发放起搏脉冲，从而使患者失去人工心脏起搏。解决方法？解决方法n保持在强干扰存在的条件下，把强干扰信号衰减，使之不能触发按需功能控制器，失去对脉冲发生器的抑制作用，脉冲发生器按自己固有频率发放起搏脉冲，起博器转换为固定式工作，其起搏频率稍快于按需型（这是扣除按需型的反拗期的结果）。n强干扰一旦消失，起搏器又能自动恢复到按需工作状态。具体如何实现？具体如何实现？抗干扰转换网络随着干扰信号角频率w的增加，U将被衰减下降合理选取抗干扰网络参数和单稳态电路的触发电平，使干扰频率大于50Hz时，U值将减少到不触发下一级单稳态翻转，从而可是按需功能控制器不工作，使在强干扰存在的时间内起博器转换为固定式工作，以保证不间断地发出起搏脉冲。R0为VT4的输出电阻；U0为经放大后的干扰源电动势；R为R8、R9和与非门F1的输入电阻的并联等效电阻；U为送给单稳态电路的输入触发信号几处关键点波形n患者心电波形n微分电路微分波形n干扰转换电路衰减的波形n按需功能控制器波形脉冲发生器和输出脉冲倍压电路n脉冲发生器脉冲发生器由VT5VT9组成，VT5为控制门，控制C8的充放电；C8与R14R16组成积分电路，形成锯齿波；VT6、VT7组成互补性张弛振荡电路，为正反馈闭合电路n输出脉冲倍压电路输出脉冲倍压电路由C10、C11、VT10及VT11等组成n 最高起搏频率限制电路最高起搏频率限制电路由CMOS与非门F3、F4等组成的微分型单稳态电路和脉冲发生器(VT5VT9)及C13联合组成脉冲倍压电路脉冲倍压电路n当在C10后加上倍压电路后：VT9截止时，n电源E通过R24、VD2对C10充电至(E-UVD2)，VT10发射极电位为UVD2，不能使VT10导通；n电源E通过VT11、VD3对C11充电到(E-Uce11-UVD3)；VT9导通饱和时，nUC9为低电位，由于C10电压不能突变，而使VT10发射极电位下降到-(E-UVD2),VD2截止，VT10导通饱和；nA点电位近似等于C11上电压、VT10饱和压降和C10上电压之和，为-6V左右如果不加如果不加C C1010后的倍压电路，则后的倍压电路，则VTVT9 9饱和时，饱和时，VTVT9 9集电极电位集电极电位U UC9C9为饱和为饱和压降（压降（0.3V0.3V）；）；VTVT9 9截止时，集电截止时，集电极电位为极电位为3.6V3.6V最高起搏频率限制电路最高起搏频率限制电路n患者安装起搏器后的心率多数是依赖起搏器的工作频率，如果起搏器因电源、元器件变质或损坏而造成起搏频率低于40次/min或高于150次/min，后果极其危险；n为了避免起搏心动过速，设置最高起搏频率限制电路，以保证在部分元件出现异常情况下起搏频率不超过150次/min。最高起搏频率限制电路最高起搏频率限制电路n由与非门F3、F4等组成的微分型单稳态电路和脉冲发生器(VT5VT9)和C13联合组成。n其微分型单稳态电路的输出有两路：一路为按需功能控制器的输出；另一路为VT9集电极输出经C13耦合输出。n单稳态电路的暂态tu即为本机的反拗期，起博脉冲的周期为反拗期和积分电路锯齿波发生器对电容C充电的时间之和。n充电时间常数主要由C8和R14R16决定，假如C8和R14R16数值下降到极限，则其起搏周期最短也有tu那么长，即最高频率被限制在1/tu内。t tu u=400ms f=150=400ms f=150次次/min/min能量补偿电路n当起搏器电池电压下降后，起博器输出的起搏脉冲幅度也随之减小，当幅度减小到一定程度以后，将出现不起搏或者起搏不完全的情况。n起搏脉冲的电能与脉冲幅度和宽度有关，如果当脉冲幅度减少到一定范围的同时，脉冲宽度也相应的自动增宽，在电池电压下降到一定数值但未耗竭时，仍能输出足量的起搏能量，以维持心脏起搏的正常进行。电路实现：主要由二极管电路实现：主要由二极管VDVD1 1完成完成原理：原理：脉冲宽度主要取决于C8放电的时间常数，其大小与C8、R19(R19为R19和VD1的正向电阻并联值再与VT7、VT6饱和电阻相串联的总等效电阻)有关，若R19大，则脉宽增加；反之，脉宽则减少；加在二极管上的电压减少。二极管的正向电阻将增大；当起搏器电池电压下降，加在二极管两端的正向压降也下降，二极管的正向电阻增加，因而使R19也相应增加，导致脉冲宽度自动增加。意义：意义：合理选取二极管和R19获取较满意的能量补偿；当发现起搏脉冲宽度增加较多时，即提示起搏器电池电压下降较多，可及时提醒患者更换起搏器，从而可避免因电池的耗竭造成突发事故。3 3）P P波同步型起搏器波同步型起搏器n起搏器受P波控制，达到一定同步作用。n将心房产生的P波经心房电极送给起搏器进行放大并延迟120ms，再触发起搏器发出脉冲信号，最后通过电极向心室发放刺激脉冲。n适用于房室传导阻滞患者，不适合于窦房节综合症患者。4 4）其他类型起搏器）其他类型起搏器n房室顺序型起搏器房室顺序型起搏器 其原理是每次刺激先发放一个脉冲，刺激心房起搏，经过延迟一段时间后再发放一个脉冲刺激心室起搏，以此保持房室激动生理顺序。n双灶按需型起搏器双灶按需型起搏器 有两个相关脉冲发生器，先后按一定时序发放脉冲，使心房和心室都在按需方式下进行。n程序控制型起搏器程序控制型起搏器 分两部分：体内部分在一般埋藏式起搏器基础上增加了数字电路，具有记忆、保持功能；体外部分由控制装置和电磁铁组成，可以控制起搏参数和起搏器工作方式。起博器的结构起博器的结构n起搏脉冲发生器的电子电路由控制单元、感知单元和脉冲输出单元组成。脉冲发生器Pacemaker Generators电极及其导线Pacemaker LeadsnPacemaker leads are the conduits from the generator to the myocardium.Most leads are implanted transvenously起搏器的电极n起搏电极按安放方式位置的不同，可分为单电极、双电极、心内膜电极、心外膜电极、心肌电极和心房电极。起搏电极起搏电极n电极和导线直接和心脏连接，同时和起搏器相连，是重要部分。n电极形状、材料、面积等都可以改变起搏阈值。n要求电极形状合理、电极材料良好、面积适当，来降低起搏阈值，减少能源消耗，提高使用寿命。电极的结构及形状电极的结构及形状n为了防止导线长期使用时折断和电极腐蚀，导线电极大多用硅橡胶作外套，用爱尔近合金或镍合金等优质材料作导体，用爱尔近合金或铂铱合金等优质材料作电极头n电极的形状有勾头、盘状、环状、螺旋状、伞状等不同类型a）柱状型电极；b）锚型心内膜电极；c）螺旋型心肌电极电极导线的要求n起搏导线兼有起搏刺激和感知的功能，要求有良好的电性能。n起搏导线与体液和组织紧密接触，导线材料要求耐生物老化，抗腐蚀，与血液、组织相容性好。n早期的电极都是合金制成的结构紧密的螺圈状,呈圆柱实心状。新型电极为铂铱、Elgiloy合金和活化碳材料制成的多孔表面电极。铂铱合金与Elgiloy合金具有长期的稳定性与耐用性,已成功临床应用20余年,且仍在临床应用,其优点为电极表面积小,极化反应低,较低的起搏电压和电流阈值。n电极导管的绝缘层也有较大的发展。最早的绝缘外层是聚乙烯,有较好的可用性和使用寿命,但长时间与三尖瓣磨擦会造成绝缘层破损,现已废弃不用。后来应用硅胶材料制作电极导管,这种材料能长时间耐受软组织磨损,但少数硅胶电极导管可引起局部静脉钙化,并可累及导管自身。第三种材料是聚氨酯,自上世纪70年代末用于起搏导管以来已被普遍采用。其优点是柔软而耐磨,韧性好且抗拉力强。该材料制作导管直径细而且光滑,磨擦系数小,两条导管间不相互粘附,具有很好的滑动性,易于与心内膜接触,阈值低且稳定。2.2.电电极极：阴阴极极主主要要材材料料为为铂铂铱铱合合金金和和ElgilogElgilog，而而阳阳极极主要材料为铂铱合金和钛。主要材料为铂铱合金和钛。BipolarUnipolar导线可分为单极和双极，后者不易引起感知故障。导线可分为单极和双极，后者不易引起感知故障。被动：被动：利用船锚原利用船锚原理将电极嵌入肌小梁理将电极嵌入肌小梁中，通常为翼状。中，通常为翼状。主动：主动：利用螺旋固利用螺旋固定于心内膜。适用于定于心内膜。适用于心室被动电极反复脱心室被动电极反复脱位、特殊部位起搏和位、特殊部位起搏和一部分心房。一部分心房。Screw-In Tip有被动和主动两种固定方式有被动和主动两种固定方式翼状头激素电极导线翼状头激素电极导线螺旋头电极导线螺旋头电极导线低阈值电极粗细阈值高低 程控器程控器 Pacemaker ProgrammernThe programming computer allows telemetric communication with the implanted pulse generator and acts as an interface to the healthcare provider.nThe pacemaker programmer is used to perform a multitude of functions,including assessing battery status,modifying pacemaker settings,and providing access to diagnostic information the pacemaker has stored(e.g.,heart rate trends and tachyarrhythmia documentation输出单元n产生向心肌发出电压脉冲的电路。n适当强度的电脉冲可以刺激心肌产生可发布的动作电位，并最终心肌收缩和心脏搏动。能产生这样的电位波形的最小电能量称为刺激阈。n电能量的大小取决于脉冲幅度和脉冲持续时间。n输出单元通过对电容充电储存电能，当控制电路决定发放脉冲时电容放电。现代起搏器使用2.8V电池，通过对电容并联充电，串联放电可以使输出脉冲的电压幅度高于电池电位。心脏起搏器的能源心脏起搏器的能源n起搏器电源与它装在体外还是植入体内方式有关。n大多数外部脉冲发生器用干电池供电，具有安全、使用和携带方便等特点。n植入式起搏器大多使用汞电池、锂电池、核电池等。n埋藏式起搏器电源的寿命就是起搏器的寿命，应尽量延长使用寿命，减少故障，减少病人痛苦。n起搏器电池要求：体积小、容量大、缓慢释放能量、密封性能好、性能可靠。锂碘电池n优点：高能量密度、高内阻、自身放电率低，不会内部短路、不产生气体和漏液，能被密封以保护起搏器电路元件。连续使用寿命10年以上。n锂是阳极，碘是阴极。当释放电能时，电池的内部阻抗缓慢升高，其值可通过遥测获得。电池阻抗升高能引起电池电压近似线性下降，表现为起搏频率的逐渐下降，因而起搏频率可反映电池状态。n新电池输出电压是3.5伏（V），当电池电压下降到2.2-2.4V时就需要更换。起搏系统植入方法起搏系统植入方法永久起搏器的安装方法简介n一般均采用心内膜起搏。电极导管经静脉插入至右室心尖部或/和右心耳，起搏器埋在胸大肌与皮下脂肪层之间。左利者优先右侧，右利者优先左侧。n手术切口部位最常用的有2种：1.经穿刺锁骨下静脉，插入导管，将前胸外上部切口分离一囊袋置入起搏器。2.在三角肌及胸大肌间沟内切开皮肤暴露头静脉，从该静脉插入导管至心脏右室内，再在此切口处皮下分离出一个可容下起搏器的囊袋，仍将导管尾部连接起搏器，并将起搏器放入囊袋，再关闭囊袋即结束手术。此法较佳，因只需一个切口，可减少病人痛苦，且操作起来也较简便。步骤：（一）插送电极导管1.头静脉途径：有不引起血胸、气胸和气栓等优点，仍较常用，但操作较麻烦，有10-15%的不成功率。2.锁骨下静脉穿刺途径：操作简便，成功率高，因而常用。操作不当可引起气胸、血胸等，偶可误穿锁骨下动脉。静脉通道静脉通道头静脉头静脉头静脉颈内静脉颈内静脉颈内静脉锁骨下静脉锁骨下静脉锁骨下静脉锁骨下静脉穿刺法锁骨下静脉穿刺法 （二）电极定位1.心室电极安置：电极导管右心房插入弯导引钢丝右心室直导引钢丝右室心尖。2.心房电极安置：一般采用J型电极，置于右心房前上方的右心耳。右心房右心室（三）埋植起搏器n起搏器囊袋适中，过紧易压迫皮肤造成坏死，过松可发生起搏器翻转。缝合时注意封闭死腔。n起搏阈值（起搏心房或心室的最低电压或电流)最初起搏阈值在1mA或1.5V以内。（四）术后护理(1)平卧或左侧卧位 (2)心电监护(3)切口沙袋压迫止血6小时(4)应用抗生素预防感染(5)避免接触磁铁和高频电流（五）并发症 (1)感染 (2)血栓性静脉炎，肺梗塞 (3)电极移位 (4)阈值升高 (5)膈肌痉挛 (6)心室穿孔 (7)脉冲发生器故障（六）随访 (1)(1)病人每晨醒后检查自已的脉搏并随时作记录,及时发现心率改变。(2)定期复查:出院后2周作第1次随访,以后每2周随访1次,2月后每36个月随访1次。在起搏器达预定寿命到达前半年,增加随访次数至3月或1月一次。发现电池有耗竭倾向时,宜每周随访1次,直至更换起搏器,随访内容 心心电电图图:通过记录心电图,可观察起搏器的按需功能和起搏功能。起起搏搏脉脉冲冲图图:以通用示波器作类似心电图标准导联的连接,观察脉冲的波形,频率和宽度,并与原来的指标对照。胸胸部部X线线摄摄片片:正,侧位拍片,观察电极位置是否良好,有无电极移位或断裂。如何预测起搏器电池即将耗尽如何预测起搏器电池即将耗尽?n心脏起搏器是靠一定强度的电压来进行正常工作的，一旦电池耗尽，起搏器也就停止工作，病人随时都可出现险情，因而如何预测起搏器电池即将耗尽，以便及时更换起搏器就显得非常重要，不论是医生或病人都应掌握这一手段。可从以下表现进行预测：起搏频率降低至大于或等于原起搏频率的10%时。脉冲宽度较置入时增加30%时。脉冲振幅较置入时降低30%时。n出现以上情况，即为电池将要耗尽，应立即更换心脏起搏器。国内仅国内仅23有适应证的患者得到起有适应证的患者得到起搏治疗搏治疗3%3%97%97%每年全国起搏器置入约每年全国起搏器置入约每年全国起搏器置入约每年全国起搏器置入约1 1 1 1 2 2 2 2万例万例万例万例未置入未置入置入置入n中国内地10n香港140n台湾110n韩国30n印度1n英国340n美国750n加拿大500n欧洲500n日本400n拉丁美州9520002000年每百万人口植入多少台起搏器？年每百万人口植入多少台起搏器？n从单腔、双腔起搏发展为三腔、四腔起搏（非生理性 生理性）n进入功能自适应时代n从治疗心电衰竭发展到治疗心电紊乱（房颤、室颤）和非心电性心脏疾患（心衰、晕厥、心肌病）-适应症的扩展适应症的扩展人工心脏起搏器的未来展望人工心脏起搏器的未来展望 n以低功耗的微处理芯片为核心部件的起搏电路，将使起搏电路的性能由软件来修改，将改变目前采用全定制（ASIC）设计，每次改进都花费很多人力物力和时间的状况，将大大减少新型起搏电路的开发周期和成本。n随着计算机技术、遥测技术等新技术的发展，将来可能出现完全自动化的起搏器。这种自动化的脉冲发生器能够根据患者电生理学的基本情况自动适应，借助于时间周期的分析、传感器的输入和自动解释所存储的资料以确定最适宜的起搏方式。起搏器能够自动地测定心房、心室的起搏和感知阈值，并根据传感器资料自动地程控基础频率。第二部分第二部分 心脏除颤器心脏除颤器除颤器(defibrillator)n用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常，使之恢复窦性心律的方法，称为电击除颤或电复律术。n用于心脏电击除颤的设备称为除颤器，它能完成电击复律，即除颤。n在短时间内以足够大的电流同时刺激全部心肌，使所有纤颤心肌同时发生除极化，而进入同步心脏纤维颤动及除颤生理学心室颤动最危险的心律失常即刻致死。现象：心室肌：不规则、不协调的收缩颤动。心电波：无规律、非同步。全身血循环：血循环立即停止。35分钟后 死亡。美国心科自动体外除颤仪美国心科自动体外除颤仪环行学说环行学说正常时：正常时：心电浦肯野氏纤维心内膜下心室肌心外膜 面心肌心室肌兴奋后，310ms不会再起反应 称不应期。正常心脏：正常心脏：单个兴奋灶，各向传播，对面汇合，由于不应性，冲动消灭。心脏纤维颤动生理学心脏纤维颤动生理学损伤的心脏：损伤的心脏：损伤组织不应期较长。损伤区边缘兴奋灶，兴奋单向 阻滞。冲动绕心室壁顺时针方向运行。当运行时间大 于不应期（如速度50cms，周径16cm(直径5cm)，运 行时间320ms），最初被兴奋的心肌重新兴奋。使冲动 沿着心肌不断环行。衰竭的心脏：衰竭的心脏：既损伤又扩大，周径较长，增加了发生环状兴奋的可 能性。兴奋灶兴奋灶兴奋灶兴奋灶兴奋灶兴奋灶暂时不应区暂时不应区(a)(c)(b)图图3.1 心室颤动形成环形运动模式图心室颤动形成环形运动模式图(d)房颤房颤VSVS室颤室颤 心脏是推动全身体血液循环的器官，由于心脏的有节律的搏动，推动了血液从静脉，经过心房和心室，进入到动脉，从而维持血液循环。完成心脏泵血功能的首要条件，是心肌纤维的同步收缩。当心肌因种种原因不能同步收缩而代之以蠕动样颤动时，心脏的泵血功能就完全丧失，心房肌肉的颤动称为房颤房颤，心室肌肉的颤动为室颤室颤。n在房颤时，心室的功能仍然正常，但受到房颤的影响，心室的收缩频率变快而心律绝对的不规则。由于大部分血液是在心房收缩以前就被抽入到心室内，所以血液循环仍能继续，只是心室做功的效率大大降低，而且容易导致心肌衰竭。n室颤是很危险的。由于心室不能泵血，血液循环停止，如不立即采取措施，病人在几分钟内就会死亡，而且室颤一旦发生，就不易自动消失。通常使用的除颤方法是电击除颤。脑电图脑电图脑电图脑电图心电图心电图动脉压动脉压时间时间5秒秒纤维颤动前期纤维颤动前期纤维颤动纤维颤动图图3.2 心室纤维颤动的生理变化心室纤维颤动的生理变化1.心房颤动的后果心房颤动的后果:心房作用：心脏增压。心房颤动心室充盈 血液输出量但仍可几乎 正常地生活2.2.心室颤动的后果心室颤动的后果 心室作用：主要排血腔。心室作用：主要排血腔。心室颤动心室颤动心脏不排血心脏不排血 血压血压00全身器官灌血全身器官灌血 停止停止缺氧缺氧（3 35min5min）大脑受损大脑受损（几分钟）死亡（几分钟）死亡除颤除颤消除颤动，心室肌重新同步化。消除颤动，心室肌重新同步化。Kouwenhoven等发现：（三十年代）交流电电击同一心脏：低强度心室颤动；较高强度心室除颤。电击除颤法：Beck等：交流电，直接对心脏。Zoll等：交流电，经胸途经对心脏。另些人：高强度短暂直流电，经胸途经对 心脏，且可用于心房电转复律。一除颤的机理 电除颤：电击所有能被兴奋的组织，阻滞环行运动。心肌同处不应期，心室兴奋同步，颤动终止。心脏起搏与除颤比较：除颤较起搏：电极面积大1,000倍，电流强1,000倍；但心肌电流密度相近，危险性相同。经胸除颤，需要几千V电压，几十A电流。刺激心肌兴奋电极面积电流起搏小块心肌依次数mm数A除颤整个心脏同步数十cm数A电击除颤电击除颤 所谓电击除颤就是利用足够大的电流流过心脏来刺激心肌，使所有的心肌细胞同时去极化，然后同时进入不应期，从而促使颤动的心肌恢复同步收缩状态，使心肌恢复正常。然而只有一定幅度和一定的持续时间的电流才能起到除颤作用。心脏除颤器n又名心电复律机，是用电击的方法来抢救和治疗心律失常的一种医疗电子设备。n起搏和除颤都是利用外源性的电流来治疗心律失常，区别在于：后者电击复律时，作用于心脏的是一次瞬时高能脉冲