心脏起搏器和除颤器的学习.ppt

第七章 心脏起搏器和除颤器,心脏起搏定义,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？,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40506毫米，重量约30克。它实际上是一个微型计算机，由高性能电池提供能量。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。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：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,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。,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,刺激心脏使它除极感知心脏自身电活动 对增加的新陈代谢需求作出反应，提供频率适应性起搏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,长期起搏 房室传导阻滞 三束支阻滞伴心脑综合症 病态窦房结综合症临时性起搏 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,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。,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 永久起搏的适应证,历史,1819年,A1dini应用直流电刺激断头尸体停跳的心脏，结果出现跳动,1929年,澳大利亚医生Lidwell和物理学家Booth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婴救活，这是人工心脏起搏史上临床应用的首次成功。,美国胸外科医生Hyman研制成一种重达7.2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Zoll首先采用体外经皮式起搏器（2ms,100V）成功地抢救了2例完全性房室传导阻滞并阿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。Zoll被称为“心脏起搏之父”。,l958年10月l5日,在瑞典斯德哥尔摩，由Senning安装了世界上第一只埋藏式心脏起搏器，设计者是Elmgvist，它仅是由2只晶体管构成的固定频率刺激器。,1959年,Greatbatch和Chardack也相继将起搏器系统(VOO)全部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。,历史,1962年Nathan和Centher报道埋藏式VAT起搏器应用于临床，这是最初型的生理起搏器。1965年，Lemberg、Castellanos和Berkovit5将VAT的感知功能应用于心室起搏，为心室抑制型按需起搏器(VVI)的开始。70年代程序控制器问世。1972年11月世界上第一个用锂碘电池的起搏器植入人体获得成功。l979年Sutton和Citron报道了VDD起搏器(心房同步心室按需起搏器)的埋藏起搏疗法。80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(DDD)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。90年代以后，性能更高的频率自适应起搏器、双心室/双心房同步三腔起搏器，以及具有除颤功能的起搏器。,1930,Hyman,7.2Kg，6min西门子公司二战被毁,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,按照起搏器与病员的关系分类按起搏器与患者心脏活动发出的P波与R波的关系分类按起搏电极分类,按照起搏器与病员的关系分类,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,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;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,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.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P波与R波的关系分类,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波无关同步型P波同步起搏器R波同步起搏器,绝对不应期（absolute refractory period）：对任何刺激均不起反应，相当于心电图QRS波群开始至T波波峰前的一段时间。,相对不应期（relative refractory period）:对较强的刺激引起稍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一小段时间，相当于T波终末。,易激期（vulnerable period）在T波波峰前后，有一短暂的兴奋性增强阶段，在此期间被刺激易激发心动过速、扑动或颤动。,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,1）起搏频率 起搏器发放脉冲的频率，一般6090次/min较为合适。2）起搏脉冲幅度和宽度幅度指起搏发放脉冲的电压强度。宽度指起搏器发放单个脉冲的持续时间。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。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）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）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,心脏起搏器的种类和特性,固定频率型起搏器（AOO，VOO）按需型心脏起搏器（SSI，AAI，VVI)DDD起搏器（全自动型心脏起搏器）房室顺序起搏器（DVI）DDI起搏器VAT起搏器心房同步心室按需型起搏器（VDD起搏器）三腔起搏器,频率应答式起搏器,1）固定型起搏器,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。如果电脉冲落于易激期可能诱发室颤等，危及安全。仅适用于完全性房室传导阻滞和永久性窦性过缓。电路简单可靠，价格便宜，有时被临床使用。连续工作，电池寿命短。,几种类型的心脏起搏器,固定型起搏器组成,电源：提供整个电路电源供电。多谐振荡器：产生一定速率的脉冲信号，一般为50150次/min。单稳态电路：决定起搏脉冲的宽度，一般为1.52ms。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,单稳态电路,脉冲输出电路,多谐振荡器波形,单稳态电路波形,脉冲输出电路,2）R波同步型起搏器,1）R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,2）R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。优点：脉冲总是存在，便于监测。缺点:功耗较大,应用较少。,起搏器发放脉冲受R波控制，达到一定同步作用。分两类：,R波抑制型心脏起搏器,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。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。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,QDX-2型按需体外起搏器电路图,输入波及微分后波形,R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：T,电路的输出近似为输入信号的微分,6.4.1 微分电路,t T,+,-,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,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；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；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；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,自主心律不齐,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；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,患者的心动周期t1、t1等均低于起搏器固有周期t2；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；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,感知放大器由VT1VT4等组成；抗干扰转换网络由VT4 的输出电阻以及C4、R9、R8、C5等组成；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,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；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,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）。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？,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,患者心电波形微分电路微分波形干扰转换电路衰减的波形按需功能控制器波形,脉冲发生器和输出脉冲倍压电路,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，为正反馈闭合电路输出脉冲倍压电路由C10、C11、VT10及VT11等组成 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,当在C10后加上倍压电路后：VT9截止时，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；电源E通过VT11、VD3对C11充电到(E-Uce11-UVD3)；VT9导通饱和时，UC9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；A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C10后的倍压电路，则VT9饱和时，VT9集电极电位UC9为饱和压降（0.3V）；VT9截止时，集电极电位为3.6V,最高起搏频率限制电路,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；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,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。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。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。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。,tu=400ms f=150次/min,能量补偿电路,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。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VD1完成,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：,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）P波同步型起搏器,起搏器受P波控制，达到一定同步作用。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。适用于房室传导阻滞患者，不适合于窦房节综合症患者。,4）其他类型起搏器,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。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。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,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 Leads,Pacemaker leads are the conduits from the generator to the myocardium.Most leads are implanted transvenously,起搏器的电极,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,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。电极形状、材料、面积等都可以改变起搏阈值。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,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,1.导线：由导体和绝缘体构成。导体将起搏、感知电极和电极终端相连。通常为铂铱合金和Elgilog(钴、铁、铬、钼等金属合金)，多设计为空心螺旋多股环绕。绝缘层最常用的材料为硅橡胶或聚氨基甲酸乙酯。,电极导线的要求,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。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。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。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.电极：阴极主要材料为铂铱合金和Elgilog，而阳极主要材料为铂铱合金和钛。,Bipolar,Unipolar,导线可分为单极和双极，后者不易引起感知故障。,被动：利用船锚原理将电极嵌入肌小梁中，通常为翼状。主动：利用螺旋固定于心内膜。适用于心室被动电极反复脱位、特殊部位起搏和一部分心房。,有被动和主动两种固定方式,翼状头激素电极导线,螺旋头电极导线,低阈值电极,粗,细,阈值高,低,程控器 Pacemaker Programmer,The programming computer allows telemetric communication with the implanted pulse generator and acts as an interface to the healthcare provider.The 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,产生向心肌发出电压脉冲的电路。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。电能量的大小取决于脉冲幅度和脉冲持续时间。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,起搏器电源与它装在体外还是植入体内方式有关。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。植入式起搏器大多使用汞电池、锂电池、核电池等。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。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,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。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。新电池输出电压是3.5伏（V），当电池电压下降到时就需要更换。,起搏系统植入方法,永久起搏器的安装方法简介,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。手术切口部位最常用的有2种：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。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,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。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,头静脉,颈内静脉,锁骨下静脉,锁骨下静脉穿刺法,放置起搏导线,（二）电极定位,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。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,置入起搏器,（三）埋植起搏器,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。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)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,心电图:通过记录心电图,可观察起搏器的按需功能和起搏功能。起搏脉冲图: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。胸部X线摄片: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?,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。出现以上情况，即为电池将要耗尽，应立即更换心脏起搏器。,起搏器技术成熟、安全吗？,经半个世纪不断完善；手术死亡率几乎为0；全球共有三百多万患者行心脏起搏治疗；每年约有三十多万患者新置入起搏器。,国内仅23有适应证的患者得到起搏治疗,每年全国起搏器置入约12万例,未置入,置入,中国内地10香港140台湾110韩国30印度1英国340,美国750加拿大500欧洲500日本400拉丁美州95,2000年每百万人口植入多少台起搏器？,从单腔、双腔起搏发展为三腔、四腔起搏（非生理性 生理性）进入功能自适应时代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,人工心脏起搏器的未来展望,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。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 心脏除颤器,除颤器(defibrillator),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。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。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,环行学说,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：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,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：既损伤又扩大，周径较长，增加了发生环状兴奋的可 能性。,房颤VS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，心室肌肉的颤动为室颤。,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。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。,1.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.心室颤动的后果 心室作用：主要排血腔。心室颤动心脏不排血 血压0全身器官灌血 停止缺氧（35min）大脑受损（几分钟）死亡,除颤消除颤动，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。,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,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。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（一般持续时间是4-10ms，电能在40-400J(WS)瓦秒（焦耳）内）。,除颤器的临床应用,快速纠正室颤,及时挽救患者的生命。在用药无效时，及时用除颤器纠正室性心动过速。在持续发作室上性快速心律失常时，严重影响心脏功能，用药无效时，宜予电击复律。,心脏除颤器的基本原理,交流除颤直流除颤,交流除颤,最初的除颤器（1956)可产生出60Hz的交流电流流过心脏，电流可大到15A，持续150ms。用这样的交流电流去电击心脏，使心脏重新同步，如不能恢复，则再次重复让这样的交流脉冲流过心脏，直到恢复心跳为止。交流除颤器可以成功地消除室颤，但无法消除房颤，而且在试图消除房颤时，反而会引起室颤，还有一个缺点是，在它的最大输出时，此除颤器的变压器的输入端电流会高达90A，这会干扰连在同一电源线上的其它仪器的工作，所以现在交流除颤器已不再使用。,直流除颤,1962年末，Bernard Lown发明了直流除颤器并成功地用于临床，而且这种直流除颤方法一直沿用到现在。这种方法是先用直流电流对电容充电，达到较高的电压后再通过电极在病人的胸部快速放电，直流除颤器不仅能比交流除颤器更有效地去除室颤，而且也能用于消除房颤和其它类型的心律失常。由于不要多次重复地对病人加以大电流，所以对病人来说，其危害也比较小。直流除颤器自七十年代开始己在医院广泛普及。除颤器己是手术室和急救科的必备设备。此外，现代直流除颤器可分为常规的和自动的，自动除颤器又可分为体外的和植入体内的。,直流除颤（RLC阻尼放电）,电压变换器:将直流低压变换成脉冲高压。高压整流电路：脉冲高压经整流后向储能电容C充电。除颤治疗时，继电器K动作，使充电电路被切断，由储能电容C、电感L向人体放电。瓦秒表可记录储能元件所储存的能量。电感器的主要作用是为了防止在放电的起始阶段释放的电流过大或电压过高，从而降低峰值电压，但是尽管如此，直流除颤器在放电时的电压峰值仍可达到3kV以上。,RLC阻尼放电,除颤治疗时，控制高压继电器K动作，使充电电路被切断，由储能电容C、电感L及人体串联接通，使之构成RLC（R为人体电阻、导线电阻、人体与电极的接触电阻三者之和）串联谐振衰减振荡电路，即为阻尼振荡放电电路。,阻尼放电,双向尖峰电流除颤效果好,对人体组织损伤小。放电时间一般为410ms，可以适当选取C、L值来实现。,通过人体心脏的电流波形,L的作用：波形整形。不设L，放电呈指数波形(图3.11a)。波幅高，能量集 中，对心肌损伤较大。设置L，放电呈阻尼正弦波(图.11b)。波幅较低，波形变圆，对心肌损害小。,RLC电路电流方程如下：初始条件：i0，UcV。解的形式：R1C2s，当t5R1C10s时，Uc0.99V。实践证明，C上能量仅60%传给人体，其余在电路中消耗，效率较低。,a21/LC2,a2=1/LC2,a21/LC2,欠阻尼,临界阻尼,过阻尼,心脏除颤器的类型,按是否与R波同步来分:1)非同步除颤器：用于无明显R波时。2)同步除颤器：有明显R波时。按电极板放置的位置来分:1)体内除颤器：电极放置胸内直接接触心肌进行除颤。2)体外除颤器：电极放置胸外，间接接触除颤。,心脏除颤器的主要性能指标,1最大储能值 最大储能值400Ws（安全剂量）单位：Ws=J W=CU2/2 C确定时WU22释放电能量 实际向病人释放的电能。因为：电路、皮肤电阻等要耗能，负荷不同，释放电能不同。通常等效负荷503释放效率 释放效率释放能量储存电能 大多50%80%。例如，国产QC 11型，释放效率67%4最大储能时间 电容充电到最大储能值所需时间。越短越好。大多10 15s5最大释放电压 最大储能值放电时，负荷上的最高电压。国际电工委员会规定：100负荷时，最高释放电压5000V。,常用除颤电极实图,成人电极和儿童电极插件,胸背除颤电极,体内除颤电极,同步除颤,直流除颤器除了能消除室颤外，还能纠正房颤、心动过速等心律失常，在这类病人中，心室还是能收缩的，在心电图中可以看到QRS波和T波，如果除颤电击恰好落在T波的中部，由于此时正值心脏的易损期，外加的刺激很容易引起室颤。因此，对于这类病人的复律应避免电击发生在T波的中部，最佳的放电时间是在R波的下降期或下降期的中部，这时整个心室肌纤维正处于绝对不应期，有利于心律的恢复、又可以避免电击不落在T波段，所以，要使电击放电与QRS波同步。,基于以上原因，同步除颤时必须从病人身上取得心电信号，经检测出R波以后，再经过30ms延迟，然后才触发放电，由于正常人室壁激动时间小于30ms，所以这时除颤脉冲大约是在R波的下降期中部。具有同步除颤功能的除颤器在电路上至少可以分成三大部分，除颤器充放电电路、心电放大与显示电路和R波检测、延迟电路。,同步电路的原理,同步电路的作用是除颤放电时与患者自主的R波同步。电路先由心电放大器检测到心电波，再倒相，通过微分电路，得到正负尖脉冲，每次正脉冲触发除颤器发出放电脉冲信号。这样使得除颤时刻是从R波下降沿开始，从而避开心动周期的易激期，以保证患者的安全。,典型的心脏除颤器,一种简单的心脏除颤器电路分析（同步式）一充放电电路（如图3.17）充电：D