起搏器基礎(chǔ)資料解讀

1、人工心臟起搏器是治療緩慢性心律失常的最有效辦法，隨著心臟起博器的不 斷發(fā) 展完 善，使 越來(lái) 越多 的患 者受 益。目 前，起搏 器在 我國(guó)的 應(yīng)用也是越來(lái)越廣泛。通過(guò)此課件的學(xué)習(xí)，使學(xué)員了解起搏器的發(fā)展歷史、基本構(gòu)造和在使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)。一、起博器的發(fā)展史起搏器最早植入人體是 1958年。設(shè) 計(jì)第一例起搏器的工程師名叫Elmqvist。最早 植入起 搏器 的醫(yī) 生是Ake Senning。植 入起搏 器的 第一例 患者 名叫 ArneLarsson。 Arne Larsson生于 1915年，在1958年時(shí) 因患 度 房室 阻 滯，心率極 度緩 慢，這種 患者 如果 不及 時(shí) 治療， 8

2、0%以上 會(huì)在 一兩 年內(nèi) 死 掉。 而這 時(shí) Ake Senning 和 Elmqvist 已經(jīng) 研發(fā)出了第一代的植入性的起搏器 。因此在 1958 年 10 月 8 號(hào)，為L(zhǎng)arsson 植入 了全 球第一 例的心臟 起搏 器 。當(dāng) 時(shí)植 入的 起搏 器是 VOO 的工 作方 式， 極大 的 改善 了 Larsson 的癥狀 。植入人體的首例起博器1974 年，將 Larsson的起 搏器 更換 成 VVI。 1989 年更換了 VVIR（帶有 自動(dòng)調(diào) 節(jié)起 搏頻 率的 起搏器）。截 止到1996 年他更換的最后一臺(tái)起搏器，他這一生共更換20 臺(tái)起搏器。更換最后一個(gè)起搏器 5 年之 后，

3、Larsson86 歲時(shí) 去世 ，死于 腹腔 的癌 癥。 Larsson 43 歲時(shí)得了當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是不治之癥的 度房室阻滯，而其有幸植入了人類第一臺(tái)起搏器，又幸運(yùn)的活了 43 年。正是因?yàn)槠鸩?，使他的緩慢性的心率失常得到了根治。起搏器包?2 大部分：第一部分是脈沖發(fā)生器，可以植入到病人體內(nèi)，定時(shí) 的監(jiān) 測(cè)病 人的 心 率，發(fā) 放電 的脈 沖；另外 一部 分是 和它 相連接 的電極導(dǎo)線。電極導(dǎo)線系統(tǒng)是連接脈沖發(fā)生器和人體心肌的重要的橋梁。脈沖發(fā)生器是起搏器的核心構(gòu)成部件，在起搏器工作過(guò)程中起著極其重要的作用。請(qǐng)問(wèn)：脈沖發(fā)生器都有哪些類型，優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？二、脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器絕大部分的重量

4、是電池。目前使用的電池為鋰電池，以前 曾經(jīng) 用過(guò) 汞電 池、鋅 汞電 池、鎳鎘 電池、鋰碘 電池 。最終 隨著電子工業(yè)化的進(jìn)展，人們認(rèn)識(shí)到鋰電池電容量大，電的性能穩(wěn)定，因此起搏器目前用的都是鋰電池。另外的重要的一部分是電路系統(tǒng)。在一平方厘米的電路系統(tǒng)里，包含著將近 5 千個(gè)元器件。因此起搏器是一個(gè)很精確的電路系統(tǒng)的集 成。在電 路系 統(tǒng)里，最主 要的 有兩 大 部分 ：一 部分 是用 來(lái)感知 病人的心臟的電活動(dòng)；另外一部分是發(fā)放電脈沖，來(lái)刺激心臟進(jìn)行起搏。還有 一部 分是 和電 極 導(dǎo)線 相連 接處，一般 有螺 絲扣 固定，和它 相連 的是電極導(dǎo)線。（一）脈沖發(fā)生器的歷史截止現(xiàn) 在，脈沖 發(fā)生

5、 器已 經(jīng)發(fā)生 了天 翻地 覆的 變化。第一 ，體積越來(lái)越?。坏诙姵厝萘吭絹?lái)越大；第三，電路結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。復(fù)雜到可以調(diào)出體內(nèi)電信號(hào)很多種的參數(shù)，并且能夠進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算分析，然后 再自 動(dòng)的 計(jì)算輸 出電 的脈 沖。截 止現(xiàn) 在，已經(jīng) 發(fā)展 到數(shù)字 化的起搏 器。（二）脈沖發(fā)生器的分類脈沖發(fā)生器一般分成單腔起搏器、雙腔起搏器以及三腔起搏器，現(xiàn)在還有四腔起搏器。1. 單腔起搏器所謂單腔起搏器，是指起搏器上只有一個(gè)孔，能夠連接一根電極導(dǎo)線。電極導(dǎo)線植入心房或植入心室。植入到心室內(nèi)，起搏心室；植入心房，起搏心房，根據(jù)需要起搏或感知的心腔而定。單 腔的起搏器電極 導(dǎo)線 的頂 端有 兩 個(gè)電 極，接

6、 觸心 肌處 有一 個(gè)，在 該電 極之 后 1cm 左右的地方有個(gè)環(huán)狀的電極。這兩個(gè)電極就可以采集心腔內(nèi)的電機(jī)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)發(fā)放電的脈沖，叫做雙極的單腔起搏。還有一種情況，沒(méi)有后面的環(huán)狀電極，只有頂端的電極。起搏要經(jīng)過(guò)脈沖發(fā)生器和電極頂端之間形成的一個(gè)大的回路。雙極和單極各有利弊 。比如雙極電極導(dǎo)線要涉及到 2 條的電路，所以要比單極的粗一些。電極比較復(fù)雜，容易發(fā)生斷路、短路等情況。另外 它的 柔軟 度不 如 單極 的好，所以 并發(fā) 癥的 發(fā)生 也要 高于 單 極。單 極電極導(dǎo)線除了有比較柔軟的優(yōu)勢(shì)之外，也有它的劣勢(shì)。一是它比較軟，植入起來(lái)不容易到位。另外一點(diǎn)是由于單極起搏器和脈沖發(fā)生器之間的大

7、回 路，病 人發(fā) 生起 搏器 囊袋 抽搐 的比 例要高 于雙 極起 搏。還 有它 感知到的 電場(chǎng) 是一 個(gè)大 的 電場(chǎng)，所以 也容 易發(fā) 生一 些干 擾，尤 其在 電的 噪音或者肌肉的噪音下。單腔起搏系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是植入一根導(dǎo)線就可以了，缺點(diǎn)是單心室的導(dǎo) 線不 提供 房室 的 同步，不管 心房 的收 縮狀 態(tài)如 何，只 是心 室的 感知和起搏，有可能會(huì)發(fā)生起搏器綜合征，也叫單腔起搏器綜合征。再者，如果 病人 的房 室傳 導(dǎo) 功能 有障 礙，這 時(shí)候 ，單一 心房 起搏 不能 夠提 供心室的 起搏 支持。比如 病人 一直 用的 是單 腔的心 房起 搏，突 然由 于炎 癥或心肌缺血，房室間傳導(dǎo)功能喪失

8、，發(fā)生 了 度 房室阻滯，那么心室就會(huì)很慢，這時(shí)起搏器也只起搏心房，病人也會(huì)出危險(xiǎn)。2. 雙腔起博器雙腔起搏一般來(lái)說(shuō)既能起搏心室，又能起搏心房。也 有一種特殊的雙腔起搏，可以兩個(gè)電極都起搏心房或心室。雙腔起搏系統(tǒng)在心房和心室都有電極導(dǎo)線。因此，根據(jù)自身的心房和心室有沒(méi)有脈沖，來(lái)發(fā)放脈沖。單 腔的心房起搏，相當(dāng) 于給病人安了一個(gè)竇房結(jié) ，單腔的心室起搏相當(dāng)于給病人在心室安了一個(gè)抑波點(diǎn)。而雙腔的起搏相當(dāng)于給病人既安了一個(gè) 竇房結(jié)也安了一個(gè)房室結(jié)。當(dāng)病人自身的房室結(jié)不能下傳時(shí)，可以通過(guò)起搏電極導(dǎo)線沿著起搏器發(fā)放的脈沖來(lái)下傳心室。如果病人心房的頻率尚可，而房室結(jié)功能不良，房室不能下傳，等到一定的 PR

9、 間期，自己的房室結(jié)沒(méi)有下傳，心室起搏 。如果病人的心房波和心室波都按時(shí)發(fā)放，那么心房的起搏、心室的起搏都得到了抑制，所以這時(shí)只有感知而沒(méi)有起搏。如果病人心房、心室的頻率都不夠，房室傳導(dǎo)也不好，這時(shí)心房起搏，經(jīng)過(guò)起搏器的房室周期以后心室起搏，這是真正的雙腔起搏。如果植入雙腔起搏器以后，病人的房室結(jié)功能恢復(fù)了，每一次心房波都經(jīng)過(guò)自身的房室結(jié)下傳心室，而心房的頻率不夠、太慢、停搏或者竇房阻滯，表現(xiàn)出來(lái)的是單純的心房起搏和心室的感知。3. 三腔 起搏三腔起搏是除了右心室的起搏之外，還通過(guò)冠狀靜脈送入一個(gè)電極能 夠起 搏左 心室，是為 了保 證左 右心 室的同 步起 搏。主 要用 于嚴(yán) 重的心衰 的病

10、 人，尤 其是 伴有 單側(cè) 束支 阻滯 的病人，左右 心室 明顯 的收 縮不同步，會(huì)對(duì)心功能產(chǎn)生非常不好的影響。經(jīng)過(guò)雙心室的同步起搏之后，心功能會(huì)有明顯的改善。三、電極導(dǎo)線電極導(dǎo)線主要是連接脈沖發(fā)生器和心肌的一個(gè)橋梁。脈沖發(fā)生器的電脈沖一定要依賴于電極導(dǎo)線才能夠傳導(dǎo)到心臟。另一方面，它能夠感知到心臟的電活動(dòng)，并反饋到脈沖發(fā)生器。電極導(dǎo)線，有雙極的和單極的。 雙極導(dǎo)線頂端是陰極，環(huán)狀電極是陽(yáng)極。單極的起搏導(dǎo)線，頂端是陰極，脈沖發(fā)生器就變成了陽(yáng)極。人體的組織包括血液、體液等是陰極和陽(yáng)極之間傳導(dǎo)路徑的很重要的 一部 分。根據(jù)植入途徑可分為心內(nèi)膜或經(jīng)靜脈導(dǎo)線和心外膜導(dǎo)線；根據(jù)極性可分為單極和雙極；根據(jù)

11、固定方式可分為主動(dòng)固定和被動(dòng)固定。1. 心內(nèi)膜導(dǎo)線和心外膜導(dǎo)線下圖中前兩種都是靠后面帶的尾翼來(lái)被動(dòng)的固定在心臟的肌小梁上 面，而 使頂 端面 積緊 貼著 心肌 的組 織。后邊 的一 種是 通過(guò) 主動(dòng) 的用螺旋電極把電極導(dǎo)管固定在了心肌的部位，所以前兩種叫被動(dòng)固定電極，最后一種叫主動(dòng)固定電極。經(jīng)靜脈導(dǎo)線被動(dòng)固定電極導(dǎo)線是利用叉齒卡在了心肌的肌小梁上邊，把電極導(dǎo)管給它固定住了。被動(dòng) 固定主動(dòng)固定的電極導(dǎo)線可以放置到心腔內(nèi)的任何位置。因?yàn)槠淇梢酝?過(guò)電 極導(dǎo) 管的 尾 端旋 轉(zhuǎn)，然 后使 主動(dòng) 固定 的電 極伸 出來(lái)，旋到 心肌里。對(duì)于極少數(shù)心內(nèi)膜電極不能夠植入的病人，有可能需要開胸，或者是采用電

12、視胸 腔鏡 或者 心 包鏡 來(lái)放 入心 外膜 的方式。心外 膜方 式，一種 是擰入的方式，用主動(dòng)固定的螺絲，采取主動(dòng)固定的方式；另外 一種就是開胸直視下縫合，縫合在心肌的外膜。心外膜方式2. 單極導(dǎo)線和雙極導(dǎo)線單極導(dǎo)線要比雙極導(dǎo)線的直徑小，而單極導(dǎo)線在心電圖上的脈沖 信號(hào) 比較 大，因 為電 場(chǎng)比 較大，單極 導(dǎo)線 是電 極的 頭端 和脈沖 發(fā)生器之 間的 一個(gè) 大的 電 場(chǎng)。這 些電 線外 邊包 含了 一層 絕緣 層。這 個(gè)絕 緣層就保 證了 電極 沒(méi)有 短 路。不會(huì) 因?yàn)?電脈 沖外泄 引起 其他 部位 的電的 激動(dòng)。雙極導(dǎo)線最大的優(yōu)勢(shì)就是不容易過(guò)度感知一些非心臟的信號(hào)，如電磁信號(hào)、肌電位

13、信號(hào)等。但它是由外層導(dǎo)絲和內(nèi)層導(dǎo)絲兩層組成，而且兩層之間還有絕緣層，所以它的直徑總體來(lái)說(shuō)要比單極電極導(dǎo)線粗一些 。3. 除顫 電極如果植入起搏器的目的，不僅是為了起搏，還有促使高危病人復(fù)律的問(wèn)題，就要 安裝除顫器，這時(shí)就要有除顫的電極。除 顫電極比較粗，而且它有一個(gè)彈簧圈，這個(gè)彈簧圈就是一個(gè)比較大的除顫電極。應(yīng)用除顫電極可以進(jìn)行高電壓的治療和起搏。對(duì)于心動(dòng)過(guò)緩的病人，可以適時(shí)的發(fā)放電刺激脈沖達(dá)到起搏，改善 心動(dòng)過(guò)緩的作用。對(duì)于心 動(dòng)過(guò) 速的 病人 ，可以 通過(guò) 電極 導(dǎo)線 ，發(fā)放 程序 掃描 的刺 激，能 夠幫助終止連續(xù)性的心動(dòng)過(guò)速。對(duì)于一些不能用抗心動(dòng)過(guò)速起搏來(lái)終止的快速的 惡性 的心 律失

14、 常 ，可以 通過(guò) 同步 直流 電復(fù) 律，或 者是 電除 顫的 方式來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)復(fù)的目的。四、連接器脈沖發(fā)生器和電極導(dǎo)線之間有一個(gè)固定的鏈接?，F(xiàn)在所有的廠家 都已 經(jīng)把 它規(guī) 范 到了 IS-1 統(tǒng)一 標(biāo)準(zhǔn)。所以不 同廠 家的 起搏 器和 電極導(dǎo)線都可以互換。五、起搏閾值植入起搏器以后，首先要測(cè)起搏閾值。閾值是指在心臟不應(yīng)期之外連續(xù)奪獲心臟所需的最小的電刺激。測(cè)起 搏閾值時(shí)，有兩個(gè)指標(biāo)：一個(gè)是脈沖的振幅；另一個(gè)是脈沖的寬度，叫脈寬。脈沖的振幅必須足夠大才能保證心室的除極，才能夠提供適當(dāng)?shù)陌踩鸩姆秶?。脈寬 是指 起搏 脈沖 所 持續(xù) 的時(shí) 間，一 般以 毫秒 為單 位。脈 寬必 須足 夠的長(zhǎng)，使

15、除極能夠傳播到周圍的組織。在測(cè)試閾值之后，就要設(shè)置輸出的能量，一般是所測(cè)閾值的 2 4 倍?，F(xiàn)代 化的 起搏 器已 經(jīng)有 自動(dòng) 閾值 管理的 功能，能夠 定時(shí) 的測(cè) 定起搏的閾值，保證安全起搏的時(shí)候以最小的能量輸出，來(lái)保證充分起搏。六、電池的使用壽命有以下幾個(gè)因素能夠影響起搏器的電池的使用壽命。1. 振幅 和脈 寬設(shè) 置。如 果設(shè) 定的 起搏 振幅 太高，那么 電池 的壽命就短。另外一個(gè)脈寬，脈寬設(shè)置的越大，越費(fèi)電。2. 導(dǎo)線 阻抗 。在一 定的 電極 導(dǎo)線 阻抗 的范 圍內(nèi)，這個(gè) 起搏 器才既省 電， 又安 全。3. 起搏 事件 與自 身事 件的 百分 比 。起搏 事件 占整 體心 臟活 動(dòng)

16、的百分比是多少。4. 頻率 適應(yīng) 模式 設(shè)為 ON 。把頻 率適 應(yīng)模 式打 開和 關(guān)閉也 會(huì)影響到 起搏 器的 使用 壽 命。如 果把 頻率 適應(yīng) 模式 設(shè)為 開，起 搏器 就能 夠根據(jù)心 率的 情況 來(lái)自 動(dòng) 調(diào)整 它的 心率 水平 。比如 在打 球、運(yùn)動(dòng) 、爬山 、激動(dòng)的時(shí)候，需要心跳加快，這時(shí)候起搏的頻率也會(huì)加快。而 在休息、睡夢(mèng)中時(shí)，需要一個(gè)低的起搏頻率，能夠減少癥狀，而且省電。需要強(qiáng)調(diào)的是病人安全是最重要的，其次才是延長(zhǎng)電池壽命。另外，延長(zhǎng) 電池 壽命 的最 佳方 法是 保證 適當(dāng)?shù)?安全 范圍 的同 時(shí) ，降低 電壓。如 果能 夠使 用自 動(dòng)閾 值變 壓就 更好。輸出 電壓 值如

17、 果比 起搏器 電池電壓大的時(shí)候，需要電壓放大器，而且會(huì)縮短電池的使用壽命。因此，起搏器成功的很重要的目標(biāo)就是了解電池的電量的情況以及根據(jù)病人的具 體的 情況 調(diào)整 適 當(dāng)?shù)?電壓 ，既 省電 ，又安 全?，F(xiàn)在 有了 自動(dòng)閾 值管理的 起搏 器，會(huì)自 動(dòng)的、定時(shí) 的監(jiān) 測(cè)起 搏 閾值 ，然 后根 據(jù)測(cè) 得的起 搏閾值的 情況，適當(dāng) 的調(diào) 高一 點(diǎn)起 搏電 壓就 可以了，這樣 可以 以很 低的 能量起搏 ，省 電。并且 如果有 一次 起搏 沒(méi)有 起 來(lái)，就會(huì) 立即 自動(dòng) 的檢測(cè) 和識(shí)別以及干預(yù)處理，能夠保證病人的安全。起搏器出了起搏功能外，另一大功能就是感知，感知在起搏器發(fā)揮作用過(guò)程中具有不可替

18、代的作用。請(qǐng)問(wèn)：感知功能障礙都包括哪些？七、感知起搏器除了起搏之外，感知是另外一大功能。感 知分為單極感知和雙極感知。所謂單極感知就指起搏器的頂端和脈沖發(fā)生器之間的大的電場(chǎng)的感知，因?yàn)殡妶?chǎng)比較大，所以容易受外界信號(hào)的干擾。雙極感知就是頂端電極和環(huán)狀電極之間的感知，電場(chǎng)比較小，因此肌電信號(hào)、電磁波信號(hào)的干擾很難被雙極起搏電極導(dǎo)線感知到。起搏器一定要有良好的起搏功能和精準(zhǔn)的感知功能，保證不發(fā)生感 知不 良。也就 是說(shuō)，能夠 感知 到心 房波和 心室 波，不能 錯(cuò)過(guò)、漏過(guò) 。另外也保證不發(fā)生過(guò)感知，不能把心臟以外的事件，如肌電干擾、電磁波，甚至把本身的一些 P 波等都誤認(rèn)為是 QRS 波。所以起搏器

19、要能夠精準(zhǔn) 的判 斷心 臟是 不 是有 搏動(dòng)，只有 在心 臟沒(méi) 有自 身搏 動(dòng)時(shí)，才發(fā) 放脈沖刺 激。感知靈敏度的程控非常的重要。如果感知度不合適，就要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如感知過(guò)度，能夠感知到 T 波或者肌電，就要采取一定的措 施。如果 感知 不足，根本 感知 不到 心 房波 心室 波，就會(huì) 出 現(xiàn)競(jìng) 爭(zhēng)性心率，也要采取一定措施。（一）感知過(guò)度感知過(guò)度的常見(jiàn)原因1. 感知靈敏度程控不適當(dāng)2. 感知不應(yīng)期程控短3. 電極絕緣層破裂4. 電極 移位5. 電磁 干擾（二）感知不足感知靈敏度設(shè)置的太高，而自身的心電信號(hào)又小的時(shí)候，就更容易發(fā) 生感 知不 足。當(dāng) 然電 極導(dǎo) 線發(fā) 生了 脫位、電極 斷裂

20、、絕 緣層的 破裂等都會(huì)引起感知不足。（三）感知靈敏度的調(diào)整感知靈敏度可以通過(guò)人工測(cè)試 P 波、 R 波的振幅，然后通過(guò)醫(yī)生的手動(dòng)設(shè)置或者起搏器的自動(dòng)的建議值設(shè)置。適宜的感知比的范圍在心房雙極感知大概是 4:1 6:1，心房 單極 感知 是2.8:1 4:1，心室或 者是 雙極 電極 的 感知 是 2.8:14:1 。當(dāng)然精確的感知取決于心肌的電生理學(xué)屬性，取決于電極的特征，其在心臟中的位置以及起搏器的感知放大器。（四）影響感知度的因素有很 多因 素可以 影響 到感 知。如導(dǎo)線 的極 性，是雙極 還是 單極 ；導(dǎo)線的完整性，有沒(méi)有絕緣層的破裂；有 沒(méi)有電極里的電線的斷裂；有沒(méi)有 電磁 干擾 等

21、。起 搏器 有很 多的 開關(guān)，參數(shù) 的設(shè) 置等 都是 要靠單 簧片的開 關(guān)來(lái) 控制，也就 是說(shuō) 體外 通過(guò) 一個(gè) 磁鐵就 能夠 控制，因此 起搏 器怕磁。 磁化 杯、 半導(dǎo) 體 收音 機(jī)等 不能 離起 搏器太 近， 至少 要在 20 cm 以外。如果 做電 切，電 凝會(huì) 影響 起搏 器的 感 知。另外 做核 磁共 振一定 要慎重，因 為它 會(huì)影 響到 起搏 器的 感知。起搏 器的 感知 也取 決于 心肌的 電生理特性、電極的特征以及起搏器的感知放大器。如果電極導(dǎo)線的絕緣層破裂會(huì)引起阻抗值的下降。絕緣破裂會(huì)使電 線暴 露于 體液 中 ，而體 液的 電阻 低；引起 阻抗 值下 降電 流會(huì)通 過(guò)絕緣破裂口出，使電池消耗增加；絕緣破裂會(huì)引起阻抗值 <300 。金屬絲斷裂會(huì)引起阻抗值上升。電子在導(dǎo)絲內(nèi)傳導(dǎo)形成的阻抗會(huì)增加；電極 頂端 釋放 的電 流 會(huì)減 小，甚至 無(wú)法 激動(dòng)心