醫(yī)用電子儀器原理與實驗：第七章 心臟起博器與除顫器

1、醫(yī)用電子儀器原理與實驗 第七章 心臟起博器與除顫器第七章 心臟起博器與除顫器第一節(jié) 心臟起博器簡介第二節(jié)固定型和R波抑制型心臟起博器第三節(jié)心臟起博器的能源和電極第四節(jié)心臟除顫器簡介第五節(jié)典型的心臟除顫器第六節(jié)相關的進展和應用2第一節(jié) 心臟起博器簡介第七章 心臟起博器與除顫器1. 心臟起博器的發(fā)展簡史2. 心臟起博器的功能和作用3. 心臟起博器的組成結(jié)構4. 心臟起博器的分類5. 心臟起博器的主要技術參數(shù)6. 心臟起博器的主要工作模式7. 臨床應用中常見的故障31 心臟起博器的發(fā)展簡史2000年由美國工程院與30多家美國專業(yè)工程協(xié)會一起評出20世紀對人類社會生活影響最大的20項工程技術成就，其中

2、保健技術中就包括了心臟起博器。植入式心臟起博器是生物醫(yī)學工程最重要的代表性成果之一。41819年意大利物理學家喬瓦尼 阿爾迪尼(Giovanni Aldini,1762 - 1834)應用直流電刺激斷頭尸體停跳的心臟，結(jié)果出現(xiàn)跳動。1 心臟起博器的發(fā)展簡史51928年澳大利亞醫(yī)生 利德維爾 (Mark Cowley Lidwill,1878-1969)和物理學家 布斯(Edgar H Booth)合作設計出一種起搏裝置，當電流通過針刺心室電極時將一死嬰救活，這是人工心臟起搏史上臨床應用的首次成功。1 心臟起博器的發(fā)展簡史 悉尼大學皇家阿爾弗雷德王子醫(yī)院Mark C Lidwell of the

3、 Royal Prince Alfred Hospital (which is within the University of Sydney)Edgar H Booth of the University of Sydney61 心臟起博器的發(fā)展簡史1932年美國胸外科醫(yī)生 海曼(Albert Hyman)研制成一種重達7.2公斤的心臟起搏裝置，能使停跳的心臟復跳，并把這種裝置稱之謂人工心臟起搏器。7The implant was a great success!When your symptoms are returning: just start paddling!1932, Hyman

4、1 心臟起博器的發(fā)展簡史81951年美國波士頓哈佛醫(yī)學院的 佐爾(Paul Zoll)醫(yī)生，在心臟停跳患者的心臟部位和左肋下皮膚處置陰陽兩電極，給予每分鐘90次的電刺激而使心臟復跳。他隨即研制出以電池為能源的小型起搏器。佐爾被認為是心臟起搏器的發(fā)明者，被稱為“心臟起搏器之父”。現(xiàn)在全世界有數(shù)十萬人安裝了心臟起搏器，挽救了許多患者的生命。1 心臟起博器的發(fā)展簡史9The PM-65: historic 1958 photo (patient was using the first catheter electrode)1 心臟起博器的發(fā)展簡史第一次使用導管電極10The first portab

5、le pacemakers were about the size of a small paperback book. Within a year of their introduction to the market, researchers in Sweden developed the first implantable pacemaker. Medtronic licensed the first implantable pacemaker in the U.S. a few years later. (Photo Courtesy of Medtronic) 1 心臟起博器的發(fā)展簡

6、史第一臺便攜式心臟起博器11瑞典工程師 魯內(nèi)埃爾姆奎斯特(Rune Elmgvist)在1958年設計制作了一個放在體內(nèi)的起搏器，與鎳鋅電池一起埋在皮下。1960年，由瑞典醫(yī)生 奧克森寧(Ake Senning)為病人 阿恩拉爾森 (Arne Larsson)植入了這種世界第一臺固定頻率起搏器。1 心臟起博器的發(fā)展簡史1986年ACC會議共同獲獎From left: R.E, A.S., A.LVOO型 121 心臟起博器的發(fā)展簡史 患者 拉爾森 象拯救他生命的 埃爾姆奎斯特 一樣也是一名工程師， 2001年12月28日在他86歲時死于惡性腫瘤。他在一生中使用了五種主要的起博系統(tǒng)，包括11種不

7、同型號的22個脈沖發(fā)生器。醫(yī)、工、患完美結(jié)合的典范！13Elmqvists circuit 1 心臟起博器的發(fā)展簡史50多年前的產(chǎn)品無線供電應用的能源是兩節(jié)串聯(lián)的鎳鋅電池，該電池通過體外感應方式無創(chuàng)進行體外充電，每周充電1次。 14格雷特巴奇(Greatbatch)展示他在六十年代初期的新發(fā)明：他的專利心臟起搏器和簡單的設計。1 心臟起博器的發(fā)展簡史151 心臟起博器的發(fā)展簡史發(fā)展趨勢簡單復雜壽命短壽命長大、重小、輕161 心臟起博器的發(fā)展簡史采用表面組裝技術(Surface Mount Technology，SMT)制作的心臟起博器組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有

8、傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%60%，重量減輕60%80%。 可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。 高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。 易于實現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率。降低成本達30%50%。節(jié)省材料、能源、設備、人力、時間等。17Medtronic 美敦力 St. Jude 圣裘德 1 心臟起博器的發(fā)展簡史18Guidant 佳騰 Biotronik 百多力 1 心臟起博器的發(fā)展簡史19起博器的用量國內(nèi)僅23有適應證的患者得到起搏治療每年全國起搏器置入約12萬例3%97%未置入置入1 心臟起博器的發(fā)展簡史20中國內(nèi)地10香港140臺灣110韓國30印度1

9、英國340美國750加拿大500歐洲500日本400拉丁美州952000年每百萬人口植入多少臺起搏器？1 心臟起博器的發(fā)展簡史21(1)心臟的傳導系統(tǒng) 由竇房結(jié) 房室結(jié) 浦肯野纖維 組成了傳送心臟跳動“指令”的特殊電流傳導系統(tǒng)。2 心臟起博器的功能和作用22房室束也叫希氏束（His束）2 心臟起博器的功能和作用組成心臟傳導系統(tǒng)的心肌細胞類型有以下三種：起搏細胞(pacemaker cell)簡稱P細胞。 這種細胞組成竇房結(jié)和房室結(jié)，細胞較小，呈梭形或多邊形，包埋在一團較致密的結(jié)締組織中。胞質(zhì)內(nèi)細胞器較少，有少量肌原纖維和吞飲小泡，但含糖原較多。 生理學的研究證明，這些細胞是心肌興奮的起搏點。

10、232 心臟起博器的功能和作用b. 移行細胞(transitional cell) 主要存在于竇房結(jié)和房室結(jié)的周邊及房室束，起傳導沖動的作用。位于竇房結(jié)的移行細胞，有的與心房的心肌纖維相連，將沖動傳到心房。但竇房結(jié)的沖動如何傳到房室結(jié)，尚不清楚。 移行細胞的結(jié)構介于起搏細胞和心肌纖維之間，細胞呈細長形，比心肌纖維細而短，胞質(zhì)內(nèi)含肌原纖維較P細胞略多。 242 心臟起博器的功能和作用c. 蒲肯野纖維(Purkinje fiber)或稱束細胞。 Purkinje: /pr-kin-jee/ Czech anatomist and Physiologist 1787-1869它們組成房室束及其分支。

11、這種細胞比心肌纖維短而寬，細胞中央有12個核。胞質(zhì)中有豐富的線粒體和糖原，肌原纖維較少，位于細胞周邊。細胞彼此間有較發(fā)達的閏盤相連。 生理學的研究證明，此種細胞能快速傳導沖動。房室束分支末端的細胞與心室肌纖維相連。將沖動傳到心室各處。 25(2)心臟刺激的特性心肌細胞的特性： 心肌細胞有自律性、興奮性、傳導性與收縮性四種生理特性，前三種與心律失常有密切關系。自律性：具有自律性的心肌組織包括竇房結(jié)、結(jié)間束、房室連接區(qū)、房室束和心室傳導系統(tǒng)。凡是具有自律性心肌細胞的組織均稱為起搏點。在正常情況下，竇房結(jié)是心肌中自律性最高的組織，每分鐘發(fā)出60100次沖動，成為心臟的起搏點。竇房結(jié)自律性增高或減低，

12、則產(chǎn)生竇性心動過速或過緩。2 心臟起博器的功能和作用26興奮性：即心肌受到刺激后引起反應的性能又稱應激性。引起心肌產(chǎn)生電位變化和機械收縮。生理情況下，在心動周期的不同階段、心肌的興奮性是不同的。絕對不應期（absolute refractory period）：對任何刺激均不起反應。相對不應期（ralative refractory period）：對較強的刺激引起稍低于正常的興奮反應。易激期（Vulnerable period），在T波波峰前后，有一短暫的興奮性增強階段，在此期間被刺激易激發(fā)心動過速、撲動或顫動。2 心臟起博器的功能和作用27易激期內(nèi)電刺激引發(fā)風險2 心臟起博器的功能和作用室

13、顫！ 28心臟起搏器心室不應期（VRP）2 心臟起博器的功能和作用下限頻率間期 After a ventricular paced or a sensed ventricular event, the pacemaker begins a ventricular refractory period (VRP). This is a programmable value usually between 250 and 400 ms. During this time, a sensed ventricular event will not initiate a new timing interv

14、al and will not reset the pacemaker.292 心臟起博器的功能和作用不應期實際上是對心電信號的暫時封鎖防止干擾和誤判逸搏間期 自律間期 30傳導性：心肌細胞的生理特性之一。即心臟的任何部位產(chǎn)生的激動能迅速傳向其它心肌細胞。正常情況下，以主要起搏點竇房結(jié)發(fā)出的激動，是依次沿房間束房室結(jié)房室束束支及其分支浦肯野纖維，以及心室肌細胞傳導的。此外，心房及心室肌細胞也有向附近相鄰細胞傳導激動的能力。簡單地講，在反應期內(nèi)，心肌上任何一點激動后，均能以動作電位的形式將激動傳導至整個心肌細胞及其相鄰的心肌細胞，這種傳導能力的特性，稱為傳導性。2 心臟起博器的功能和作用312

15、心臟起博器的功能和作用收縮性：心肌細胞在受到刺激時都是先在膜上產(chǎn)生興奮，然后再通過興奮-收縮偶聯(lián)，引起肌絲相互滑行，造成整個細胞的收縮。其收縮特點是： 心室肌細胞有效不應期特別長，在收縮期內(nèi)心肌不能再接受刺激產(chǎn)生興奮和收縮。 心臟收縮具有“全或無”的特點，當刺激強度達到閾值后，所有心肌細胞都參加收縮。這是因為心肌細胞之間的閏盤區(qū)(intercalated disk)電阻很低，興奮易于通過；另外心臟內(nèi)還有特殊傳導系統(tǒng)可加速興奮的傳導，因此，心室的所有心肌細胞都在近呼于同步的情況下進行收縮。322 心臟起博器的功能和作用 (3) 人工心臟起博的概念： 用一定形式的脈沖電流刺激心臟，使有起搏功能障礙

16、或房室傳導功能障礙等疾病的心臟按一定頻率應激收縮，這種方法稱為人工心臟起搏。 332 心臟起博器的功能和作用 (4) 心臟起博器的功能：心臟起博器(Cardiac Pacemaker)能產(chǎn)生一定強度的電脈沖，通過導線和電極在心臟中人工建立一個異位興奮灶，釋放電脈沖刺激心肌，使之激動和收縮，即模擬正常心臟的沖動形成和傳導，以治療由于某些心律失常所致的心臟功能障礙。心律失常指心律起源部位、心搏頻率與節(jié)律以及沖動傳導等任一項異常。心臟起搏器的作用不是要電擊心臟除顫34正常竇性節(jié)律竇性心動過緩 2 心臟起博器的功能和作用竇性心動過緩（sinus bradycadia）竇性心律慢于每分鐘60次稱為竇性心

17、動過緩?？梢娪诮】档某扇?，尤其是運動員、老年人和睡眠時。其他原因為顱內(nèi)壓增高、血鉀過高、甲狀腺機能減退、低溫以及用洋地黃、受體阻滯劑、利血平、胍乙啶、甲基多巴等藥物。在器質(zhì)性心臟病中，竇性心動過緩可見。35正常竇性節(jié)律竇性心律不齊2 心臟起博器的功能和作用竇性心律不齊指竇房結(jié)不規(guī)則地發(fā)出激動所引起急病的心房及心室的節(jié)律改變。竇性心律不齊是心率失常的一種，簡單的說是指雖然心跳啟動正常，但心臟跳動的快慢出現(xiàn)明顯不齊整。36正常竇性節(jié)律竇性停搏或竇性暫停2 心臟起博器的功能和作用竇性停搏(sinus arrest)又稱竇性靜止(sinus standstill)、竇性間歇、竇性暫停等。竇性停搏指竇房

18、結(jié)在一定時間內(nèi)停止發(fā)放激動。37正常竇性節(jié)律交界性心律2 心臟起博器的功能和作用交界性心律指房室交界區(qū)性逸搏連續(xù)發(fā)生形成的節(jié)律。房室交界區(qū)性逸搏心律的出現(xiàn)，與迷走神經(jīng)張力增高、顯著的竇性心動過緩或房室傳導阻滯有關，并作為防止心室停頓的生理性保護機制。 心電圖顯示正常下傳的QRS波群，頻率為3560次/分鐘?？捎心嫘蠵波或存在獨立的緩慢的心房活動，從而形成房室分離。此時，心室率超過心房率。38正常竇性節(jié)律心室自主心律2 心臟起博器的功能和作用逸搏心律起源于希氏束分支以下潛在起搏點者稱為心室自主心律 或心室逸搏心律。心率3040次分，起搏點接近束支遠端時，心率可在每分鐘30次以下。見于上級起搏點如

19、竇房結(jié)和房室交接處起搏功能障礙，或上級起搏點沖動下傳受阻時。39以上中的情景有什么共同的特點？共同特點：問題心律都慢于正常竇性節(jié)律！通過電刺激使之恢復正常如果問題心律都快于正常竇性節(jié)律？終止問題進程，清零（去極化）重啟系統(tǒng)2 心臟起博器的功能和作用403 心臟起博器的組成結(jié)構 心臟起博器由低頻脈沖發(fā)生器及其控制電路（包括傳感和定時電路）、導線、刺激電極、電源等組成。 其結(jié)構分為體外起搏器和植入式起搏器兩種。 埋藏在人體內(nèi)的起搏器稱為植入式起搏器，作為永久性心臟起搏器，用于治療慢性或間歇發(fā)作的嚴重緩慢性心律失常如心臟傳導阻滯、病態(tài)竇房結(jié)綜合征等； 放在體外的起搏器稱為體外起搏器，用于臨時性起搏，

20、如永久性起搏器植入的過渡或心臟驟停的搶救等等。 41植入式心臟起搏器包括一個封裝在氣密密封殼體中的電池和電子電路、電刺激引線和與心臟接觸的電極。3 心臟起博器的組成結(jié)構心房導線 心室導線 423 心臟起博器的組成結(jié)構起博器內(nèi)的電子電路包括：定時電路、輸出電路、傳感及控制電路（包含：信號放大、濾波、電平檢測等電路）。絕對不應期 43濾波電路的幅-頻特性3 心臟起博器的組成結(jié)構443 心臟起博器的組成結(jié)構體表心電圖和體外起搏器（心室心電圖）45體表心電圖和心室電圖3 心臟起博器的組成結(jié)構心室電圖體表心電圖464 心臟起搏器的分類(1)按照起搏器放置的位置分類： 分為體內(nèi)及體外兩種，置入心臟的導管的

21、位置及方法均一樣。 體內(nèi)（植入式）起搏器：起搏器置入人體皮下。體內(nèi)起搏器體積小，攜帶方便，安全，用于永久性起搏，但在電池耗盡時需手術切開囊袋更換整個起搏器。 體外起搏器：起搏器放置于體外。體積較大，但能隨時更換電池及調(diào)整起搏頻率，另外若出現(xiàn)快速心律失常，尚可進行超速抑制，但攜帶不方便，導線入口處易感染，多用于臨時起搏。474 心臟起搏器的分類(2)非同步型和同步型：非同步型（固定型）：起搏脈沖與患者的P波或R波無關。發(fā)出的脈沖頻率固定，一般為70次/分左右，不受自主心率影響，缺點是一旦心臟自主心律超過起搏頻率，便可發(fā)生心跳競爭現(xiàn)象，甚至因此導致嚴重心律失常而威脅病人生命安全，現(xiàn)已基本淘汰。48

22、4 心臟起搏器的分類 同步型起搏器：起搏脈沖受患者的P波或R波控制。同步型起搏器屬雙極系統(tǒng)，一組電極在心房，一組電極在心室，通過心房電極接受心房沖動，經(jīng)過適當?shù)难舆t以后，激發(fā)脈沖發(fā)生器，再通過心室電極引起心室激動，使房室收縮能按正常程序進行，此合乎生理要求，這是該型起搏器的主要優(yōu)點。 它能增多回心血量，增強心縮力量，提高每搏輸出量。 缺點是電路復雜，耗電量大，使用壽命較短。494 心臟起搏器的分類(3)按照起博電極分類： 單極型：陰極由起博導線（或?qū)Ч埽┙?jīng)靜脈或開胸送至右心室（或右心房），陽極置于腹部皮下（當起博器為體外攜帶式的）或置于胸部（當應用埋藏式起博器時，其外殼即是陽極）。 雙極型：起

23、博器的陰極與陽極均與心臟直接接觸（固定在心肌上，或陰極與心內(nèi)膜接觸而陽極在心腔內(nèi)）。505 心臟起搏器的主要技術參數(shù)起搏器的5位命名法 隨著起搏器工作方式的不斷增加，起博器的各種功能日趨復雜。為便于醫(yī)生、技術人員、患者之間的各種交流，國際心臟病學會制定了起搏器命名的五字母編碼法。1974年起采用3位代碼命名，如VVI等，1981年國際心臟病學會聯(lián)合會增補為5位代碼，稱為NBG代碼。1987年修改。字母序列12345表示起博的心臟位置表示感知的心臟位置表示反應模式程序編碼功能治療心動過速功能字母意義V-心室A-心房D-雙腔V-心室A-心房D-雙腔O-無感知T-觸發(fā)或同步輸出I-抑制D-雙重O-無

24、反應R-逆轉(zhuǎn)P-程序M-多功能程序編碼O-無程序C-遙測R-頻率應答B(yǎng)-猝發(fā)N-與額定頻率競爭S-頻率掃描E-體外控制S-電轉(zhuǎn)復P-抗心動過速D-S+P51(1)起搏器頻率 起搏器發(fā)放脈沖的頻率基礎頻率（出廠頻率）：60-702/min干擾頻率：起搏器受電磁干擾時自動轉(zhuǎn)為VOO模式，此時的固定起搏頻率稱干擾頻率，比基礎頻率快20%或相等，并可與自身心律競爭。更換頻率：指起搏器電源即將耗竭時的脈沖頻率，多數(shù)采用比原起搏頻率下降5%-10%為更換指標。 5 心臟起搏器的主要技術參數(shù)52(2)起搏脈沖幅度（pulse amplitude）和寬度幅度指起搏發(fā)放脈沖的電壓強度。寬度指起搏器發(fā)放單個脈沖的

25、持續(xù)時間。脈沖幅度和寬度決定對心肌的刺激能量的強弱。測定脈寬可了解起搏器電源耗竭情況，如脈寬延長表明電源已接近耗竭，應予更換。一般選擇5V、0.51ms為宜。 5 心臟起搏器的主要技術參數(shù)53(3)感知靈敏度（Sensitivity） 起搏器被抑制或被觸發(fā)所需最小的R波或P波的幅值。 參考值： R波同步型：1.5-2.5 mV。 P波同步型：0.8-1 mV。 5 心臟起搏器的主要技術參數(shù)需要合理選擇： 過高不感知 過低誤感知 易對干擾敏感54(4)不應期（refractory period）或反拗期傳統(tǒng)定義是指電脈沖發(fā)放后或感知自身心電信號后起搏器中的感知放大器關閉，對外來信號不感知的一段時

26、間。 絕對不應期，又稱空白期(blanking period)，對任何外來信號不感知。相對不應期，可對較強信號感知。如遇外來強干擾信號，起搏器自動轉(zhuǎn)為干擾頻率，以固定頻率起搏。如VVI（心室抑制模式， R波抑制型（按需型）起搏器遇干擾頻率后自動轉(zhuǎn)為VOO（心室不同步模式）工作方式，直到干擾消失。5 心臟起搏器的主要技術參數(shù)55不應期的作用和設置目的 主要是為了避免感知下列信號：起搏脈沖發(fā)放后導線與心臟接觸面電化學作用產(chǎn)生的殘余電壓（起搏信號后電位）；T波；起搏的或自身的QRS波。 心室起搏不應期一般為300ms，心房不應期為400ms。過短的不應期有可能感知其后的QRS波或T波。5 心臟起搏器

27、的主要技術參數(shù)565 心臟起搏器的主要技術參數(shù)(6)標準與指導性文件a. 國家標準：GB16174.1-1996心臟起搏器 第一部分植入式心臟起搏器b.植入式心臟起搏器產(chǎn)品注冊技術審查指導原則國家食品藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術審評中心 c. 植入型心臟起搏器的適應證及起搏方式選擇的建議中華醫(yī)學會心電生理和起搏分會心臟起搏學組576 心臟起搏器的主要工作模式(1)心房不同步模式（AOO） atrial asynchronous mode 在此模式中，心室與心房感知功能均喪失；心房起搏不依賴心臟活動。固定型58在此模式中，心室功能喪失或不存在。若在逸搏間期有心房搏動被感知，那么脈沖發(fā)生器會抑制心房

28、的起搏。若在逸搏間期無心房跳動被感知，脈沖發(fā)生器則以基本頻率提供心房起搏。6 心臟起搏器的主要工作模式(2)心房抑制模式（AAI）atrial inhibited modeP波抑制型（按需型） 室性早搏 596 心臟起搏器的主要工作模式(3)心房觸發(fā)模式（AAT）atrial triggered mode 在此模式中，心室功能喪失或不存在。若在逸搏間期有心房搏動被感知，則隨即與心房搏動同步提供一個心房脈沖。若在逸搏間期沒有心房搏動被感知，脈沖發(fā)生器則以基本頻率提供心房起搏。P波觸發(fā)型（備用型） 與AAI的區(qū)別？606 心臟起搏器的主要工作模式(4)房-室順序非同步模式（DOO） A-V seq

29、uential mode,asynchronous 在此模式中，心房及心室感知功能喪失或不存在，脈沖發(fā)生器以基本頻率提供心房起搏。在每次心房脈沖之后所規(guī)定的房-室間期的末尾，脈沖發(fā)生器提供一個心室脈沖，而與心臟活動無關。 固定順序。 616 心臟起搏器的主要工作模式(5)具有心室感知的房-室順序（抑制模式）(DVI) A-V sequential mode with ventricular sense (inhibition) 在此模式中，心房感知功能喪失或不存在，若在逸搏間期結(jié)束前沒有心室搏動被感知，脈沖發(fā)生器則以基本頻率提供心房起搏。若在規(guī)定的房-室間期沒有心室搏動被感知，則在房-室間期結(jié)

30、束時提供一個心室脈沖。若在任何時間有一次心室搏動被感知，則開始一個新的室-房間期。房室順序型心室脈沖受控。626 心臟起搏器的主要工作模式(6)心室同步的房-室順序（觸發(fā)模式）(DVT) A-V sequential mode, ventricular synchronized (triggered) 在此模式中，心房感知功能喪失或不存在，若在逸搏間期結(jié)束前沒有心室搏動被感知，脈沖發(fā)生器則以基本頻率提供心房起搏。若在規(guī)定的房-室間期沒有心室搏動被感知，則在房一室間期結(jié)束時提供一個心室脈沖。若在任何時間有一次心室搏動被感知，則立即提供一個心室脈沖并開始一個新的室-房間期。R波觸發(fā)型（備用型）63

31、6 心臟起搏器的主要工作模式(7)雙腔感知和雙腔起搏的房-室順序模式（多模式）(DDI,DDD) A-V sequential mode with sensing and pacing in both chambers (universal) 若心房搏動沒有被感知，心室搏動也沒有被感知，脈沖發(fā)生器則以基本頻率提供心房脈沖和心室脈沖。雙灶按需型646 心臟起搏器的主要工作模式雙腔模式 DDI： 在此模式中，心房搏動中斷脈沖發(fā)生器的心房逸搏期而不釋放心房脈沖；心室搏動中斷心室逸搏間期并開始一個新的心室逸搏間期而不釋放心室脈沖。656 心臟起搏器的主要工作模式下限頻率間期 上限頻率間期 心室后心房不

32、應期 心室不應期 房室間期 心房逸搏間期 心室收縮雙腔模式 DDD：心室感知心房搏動中斷脈沖發(fā)生器的房室間期并開始一個房室間期而不釋放心房脈沖。然后，若在房室間期沒有心室搏動被感知，則在房室間期結(jié)束時提供一個心室脈沖，除非最大跟蹤頻率已被超過。若在任何時候有心室搏動被感知，則開始一個新的室房間期而不釋放心室脈沖。若房室間期不能被心室搏動中斷，結(jié)果心室脈沖仍然釋放，系統(tǒng)就稱為“失感知”。心室脈沖心房脈沖66(8)心室不同步模式（VOO）ventricular asynchronous 在此模式中，心房功能及心室感知喪失。 脈沖發(fā)生器不依賴心臟活動而以基本頻率提供心室脈沖。6 心臟起搏器的主要工作

33、模式刺激在絕對心室不應期是無效的固定型自發(fā)正常注意：與AOO的區(qū)別676 心臟起搏器的主要工作模式(9)心室抑制模式（VVI）ventricular inhibited 在此模式中心房功能喪失或不存在。 若心室的感知功能感知到某一搏動間期短于逸搏間期，那么脈沖發(fā)生器就抑制心室起搏。 若在逸搏間期沒有心室搏動被感知，脈沖發(fā)生器則以基本頻率提供心室起搏。R波抑制型（按需型）686 心臟起搏器的主要工作模式(10)心房同步模式（VAT）atrial synchronized 在此模式中心室感知及心房起搏功能喪失或不存在。 當一次心房搏動被感知時，設定的房-室間期就開始，并在該間期結(jié)束時提供一個心室脈

34、沖，除非最大跟蹤頻率已被超過。 若在逸搏間期沒有心房搏動被感知，脈沖發(fā)生器則以基本頻率提供心室起搏。P波同步起搏器696 心臟起搏器的主要工作模式(11)心房同步的心室抑制模式（VDD） atrial synchronized, ventricular inhibited 在此模式中心房和心室都具有感知功能，但心房起博功能喪失或不存在。 當心房搏動被感知時，設定的房室間期就開始。若在房室間期內(nèi)沒有心室搏動被感知，則在此間期結(jié)束時提供一個心室脈沖，除非最大跟蹤頻率已被超過。 若在逸搏間期既沒有心房搏動也沒有心室搏動被感知，脈沖發(fā)生器則以基本頻率提供心室起搏。 若在任何時間有心室搏動被感知，則開始

35、一個新的室房間期。706 心臟起搏器的主要工作模式(12)心室觸發(fā)模式（VVT）ventricular triggered 在此模式中心房功能喪失或不存在。 若在逸搏間期有心室搏動被感知，則隨即與心室搏動同步提供一個心室脈沖。 若在逸搏間期沒有心室搏動被感知，則以基本頻率提供心室起搏。R波觸發(fā)型（備用型）與VVI按需型的區(qū)別？71(1) 起博器常見的故障外環(huán)境干擾脈沖發(fā)生器無脈沖發(fā)出按需不良電池過早耗盡起博器頻率奔放(2) 由電極引起的故障電極移位心肌穿孔起博閾值升高導管電極斷裂或絕緣不良7 臨床應用中常見的故障727 臨床應用中常見的故障按需不良-間歇感知不足感知未感知未感知737 臨床應用

36、中常見的故障按需不良-早博感知不足未感知未感知感知74電極移位2 心臟起搏器的電極757 臨床應用中常見的故障導管電極斷裂76絕緣不良7 臨床應用中常見的故障777 臨床應用中常見的故障導管電極斷裂78 長期腐蝕外殼7 臨床應用中常見的故障79沒有影響靠近時有影響嚴重影響，不可靠近 電視機(包括遙控器）收音機吸塵器電吹風電熨斗洗衣機微波爐電烤箱電熱毯汽 車助聽器傳真機復印機音響耳機電腦冰箱電爐按摩椅摩托車 普通電話手機大功率對講機電焊機金屬探測儀手持電鉆機電磁爐磁性治療設備高壓電設備大型電動機發(fā)電機雷達廣播天線有強磁場的設備日常生活中常見設備對起搏器的影響7 臨床應用中常見的故障沒有影響有影響

37、，但可采取保護措施有影響，應避免超聲檢查核醫(yī)學檢查肺灌注/通氣掃描CTX線檢查心電圖電針治療儀體外震蕩碎石機電休克治療超聲洗牙機（去牙石）磁共振（MRI）電除顫電刀電烙器短波/微波透熱治療高/低頻治療儀放射治療醫(yī)療設備對起搏器的影響7 臨床應用中常見的故障除顫器的使用應避免離起搏器太近遠離PM至少10cm使PM電極間的電流最小電擊后檢查PM的狀態(tài)7 臨床應用中常見的故障82ICD & CP 聯(lián)合應用時的防護措施7 臨床應用中常見的故障83高頻電刀的預防措施高頻電刀電極遠離PM至少10cm以上術后需要仔細檢查PM對可編程PM可能導致reset7 臨床應用中常見的故障84第二節(jié) 固定型和R波抑制型

38、心臟起博器第七章 心臟起博器與除顫器1.一種固定型心臟起博器電路分析2.R波抑制型心臟起博器的一般結(jié)構原理3.一種按需體外起博器電路分析851 一種固定型心臟起博器電路分析(1)固定型起搏器（VOO） 發(fā)出固定頻率和幅度的電脈沖，不受自主心律的支配；有可能誘發(fā)心室纖顫或室性心動過速；適用于完全性房室傳導阻滯和永久性竇性過緩。電路簡單，可靠性高，價格便宜，基本淘汰。86(2)固定型起搏器的典型電路和工作波形 P2441 一種固定型心臟起博器電路分析(1)環(huán)形多諧振蕩器組成：與非門F1-F3和RC電路，調(diào)節(jié)R2改變周期T。作用：頻率發(fā)生。波形：VA(2)積分型單穩(wěn)態(tài)電路組成：與非門F5和F6， 調(diào)

39、節(jié)R3和C2確定脈沖寬度。作用：決定脈沖寬度。波形：輸入VB；輸出VC。(3)射極輸出電路組成：復合三極管V1、V2，輸出大電流。作用：C3-隔直；DW-限幅。輸出一定幅度（由DW限幅）的負脈沖。波形：VD871 一種固定型心臟起博器電路分析885551 一種固定型心臟起博器電路分析892 R波抑制型心臟起博器的一般結(jié)構原理(1) R波抑制型（按需型）心臟起博器的工作原理： 受心臟R波的控制，按病人需要工作。 正常情況下，起搏器以固有頻率發(fā)放脈沖，刺激心室收縮，一旦出現(xiàn)超過起搏器脈沖頻率的心臟自身節(jié)律，起搏器將自動感知而將不發(fā)放脈沖，此時表現(xiàn)出來的為自身節(jié)律。一旦自身節(jié)律低于起搏器的固有頻率，

40、也即心室電極感知不到自身節(jié)律所產(chǎn)生的R波，起搏器將等待預定的一段時間（即所謂的逸搏間期）后，立即又按照固有的起搏頻率發(fā)放脈沖而進入工作狀態(tài)。此型起搏器為目前最常用的一種。902 R波抑制型心臟起博器的一般結(jié)構原理(2) R波抑制型心臟起博器的結(jié)構方框原理圖912 R波抑制型心臟起博器的一般結(jié)構原理(3) 各部分的作用：感知放大電路：有選擇地放大來自心臟的R波，以推動下一級按需功能控制器工作，并限制T波和其他干擾波的放大，其目的是用以辨認心臟自身搏動。按需功能控制電路：為起搏器提供穩(wěn)定的反拗期。脈沖發(fā)生電路：產(chǎn)生合乎心臟生理要求的矩形電脈沖，要求電路容易起振，工作穩(wěn)定，可靠性高。923 一種按需

41、體外起博器電路分析(a)自主心律(b) 起搏器固有輸出(c) 單穩(wěn)態(tài)輸出波形(d)鋸齒形輸出(e)新的起搏頻率(f) 新的心律按需功能的實現(xiàn)患者的自主心律低于起博頻率時的情況無感知固有頻率輸出933 一種按需體外起博器電路分析(a)自身心律(b) 起搏器固有輸出(c) 單穩(wěn)態(tài)輸出波形(d)鋸齒形輸出(e)新的起搏頻率(f) 新的心律自主心率不齊感知、脈沖發(fā)生器復位943 一種按需體外起博器電路分析(a)自身心律(b) 起搏器固有輸出(c) 單穩(wěn)態(tài)輸出波形(d)鋸齒形輸出(e)新的起搏頻率(f) 新的心律自主心率完全高于起博頻率時的情況均感知95第三節(jié) 心臟起博器的能源和電極第七章 心臟起博器與

42、除顫器1. 心臟起博器的能源（1） 鋅汞電池（2） 鋰電池（3） 核素電池（4） 生物燃料電池（5） 溫差發(fā)電2. 心臟起搏器的電極（1）導線和電極的作用（2）電極類型（3）電極的結(jié)構及形狀3. 永久起搏器的安裝方法簡介961 心臟起博器的能源 (1)鋅汞電池（Zinc-mercury battery）： 以鋅為負極，氧化汞為正極，氫氧化鉀溶液為電解液的電池。實用的鋅汞電池是魯本(S. Ruben)在二戰(zhàn)期間研制成功以供軍用的。主要特點： 能量密度可達200400 mWh/cm3 。 儲存壽命長。 電池的開路電壓變化極小，5年內(nèi)下降僅0.01V，故可作為次標準使用，放電電壓平穩(wěn)，在輕負荷下其平

43、穩(wěn)階段可達全放電時間的97以上，常溫下自放電緩慢。 971 心臟起博器的能源(2)鋰電池。鋰電池具有許多優(yōu)點，得到廣泛的應用，典型代表是鋰碘電池。鋰碘電池（Lithium-iodinebattery）1972:WGL produced the Model 702E which was the first implantable Lithium Iodine battery in the world and was offered for sale in 1973. The lithium/iodine technology emerged as the system of choice ove

44、r the other battery systems used in cardiac pacemakers. 981 心臟起博器的能源鋰亞硫酰氯電池（Lithiumthionylchloride battery）Model No. ER2450 for Tire Pressure Monitoring SystemVoltage: 3.6VCapacity: 500mAhDimension: 24.5 x 5.0mmWeight: 12gOperating Temperature: -55 + 85 CelsiusMax. Discharge Continuous Current: 4mAM

45、ax. Discharge Pulse Current: 10mA 鋰鉻酸銀電池(Lithium chromate silver battery)鋰碘化鉛電池(Lithium -Lead Iodide battery)99鋰電池的有關標準： GB/T 10077_1998，YD/T 998_1999，鋰電池最大外形尺寸和容量系列。 SJT 11046-1996 心臟起搏器用鋰碘電池 1 心臟起博器的能源100Nuclear Pacemakers, Pu-238 RTGs, and Betavoltaic Cells1 心臟起博器的能源 （3）核電池(Nuclearbattery)。 壽命最長，

46、但價格昂貴，且放射線需嚴格防護。101American Opticals Nuclear Pacemaker (1970s)1 心臟起博器的能源1021 心臟起博器的能源103Samples of Nuclear-Powered Pacemakers1 心臟起博器的能源1041 心臟起博器的能源 （4）生物燃料電池(Biofuel cell) ：將人體血液中的氧和葡萄糖（glucose ）進行氧化反應，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，但易感染，反應物影響血液成分，處于探索試驗階段。1051 心臟起博器的能源A /article.asp?issn=0975-7406;year=2010;volume=2;i

47、ssue=1;spage=51;epage=54;aulast=Bhatia（5）溫差發(fā)電106電池容量與起博器的工作壽命1 心臟起博器的能源1072 心臟起搏器的電極（1）導線(又稱為起搏導管)(Pacingcatheter)和電極(Electrode)的作用 導線和電極是起博系統(tǒng)中的無源部分，是人體心臟與起博器聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)，將起搏器發(fā)放的起搏脈沖傳到心臟，同時將心臟的R波或P波傳送給起搏器的感知放大器。 108導線兼有起搏刺激和感知的功能，要求有良好的電性能。導線與體液和組織緊密接觸，導線材料要求耐生物老化，抗腐蝕，與血液、組織相容性好。電極導線的材料通常為鉑銥合金和埃爾基洛伊耐蝕游絲合

48、金(Elgiloy，含：鈷、鐵、鉻、鉬等)等耐腐蝕的合金 ，多設計為空心螺旋多股環(huán)繞。絕緣層最常用的材料為硅橡膠或聚氨基甲酸乙酯。2 心臟起搏器的電極109電極形狀合理，材料良好，面積適當減少，可以降低起搏閥值，提高使用壽命。早期的電極都是合金制成的結(jié)構緊密的螺圈狀, 呈圓柱實心狀。新型電極為鉑銥、埃爾基洛伊耐蝕游絲合金 （Elgiloy）和活化碳材料制成的多孔表面電極。鉑銥合金與Elgiloy合金具有長期的穩(wěn)定性與耐用性, 已成功臨床應用20余年, 且仍在臨床應用, 其優(yōu)點為電極表面積小, 極化反應低, 較低的起搏電壓和電流閾值。2 心臟起搏器的電極110起搏導管的絕緣層也有較大的發(fā)展。最早

49、的絕緣外層是聚乙烯，有較好的可用性和使用壽命，但長時間與三尖瓣磨擦會造成絕緣層破損，現(xiàn)已廢棄不用。后來應用硅膠材料制作起搏導管，這種材料能長時間耐受軟組織磨損，但少數(shù)硅膠起搏導管可引起局部靜脈鈣化，并可累及導管自身。第三種材料是聚氨酯，自上世紀70年代末用于起搏導管以來已被普遍采用。其優(yōu)點是柔軟而耐磨，韌性好且抗拉力強。該材料制作導管直徑細而且光滑，磨擦系數(shù)小，兩條導管間不相互粘附，具有很好的滑動性，易于與心內(nèi)膜接觸，閾值低且穩(wěn)定。2 心臟起搏器的電極1112 心臟起搏器的電極（2）電極類型依其安置及用途的不同分類：a.心內(nèi)膜電極：起搏電極經(jīng)靜脈植入心腔，與心內(nèi)膜接觸。b.心外膜電極：經(jīng)胸腔植

50、入縫在心外膜上，現(xiàn)已幾乎不用。c.心肌電極：呈線形或稍呈螺旋型插入或旋入心外膜下心肌，常用于心臟手術后即刻出現(xiàn)心臟傳導阻滯的患者，若為暫時性阻滯恢復后即可拔除。1122 心臟起搏器的電極按心內(nèi)膜使用的電極分類：a. 單極心內(nèi)膜電極：使用時僅有一個電極接觸心臟。 為了使此電極與心臟起搏器輸出起搏脈沖有一個輸送回路，因此還必須設置另一個電極，這個電極一般稱為無關電極，可把這個無關電極安放在患者任何皮膚下部位。埋藏式起搏器的無關電極就是起搏器的金屬外殼。b. 雙極心內(nèi)膜電極：帶有兩個電極，使用時這兩個電極均接觸心臟，均固定在心肌上，或陰極與心內(nèi)膜接觸，而陽極在心臟內(nèi)。優(yōu)點是不易引起感知故障。113單

51、極電極2 心臟起搏器的電極1142 心臟起搏器的電極通過心肌的電流不集中1152 心臟起搏器的電極通過心肌的電流更集中116單極電極的信號傳感2 心臟起搏器的電極117EGM: EKG from inside heart雙極電極2 心臟起搏器的電極118雙極電極的信號傳感2 心臟起搏器的電極1192 心臟起搏器的電極雙極電極位置變異后的信號傳感1202 心臟起搏器的電極極化現(xiàn)象1212 心臟起搏器的電極（3）電極的結(jié)構及形狀 電極和導線隨心臟一起做機械運動，還受心房不同程度的同步運動，以及呼吸運動，結(jié)果使導線產(chǎn)生非常復雜的運動，對電極和導線的物理、化學性能要求很高，有一定的強度，表面光潔柔軟，

52、導線采用橡膠外套。J形心房電極及直螺旋電極122固定（被動）電極與導管2 心臟起搏器的電極123螺旋（主動）固定電極與導管2 心臟起搏器的電極124帶藥物的電極（類固醇洗脫電極）2 心臟起搏器的電極 電極組織界面是降低起博閾值的關鍵，在電極植入心臟的早期，由于炎癥產(chǎn)生的水腫使起博閾值在短期內(nèi)升高，藥物可以穩(wěn)定電極孔隙中巨嗜細胞的膜表面，延緩細胞溶酶體的釋放，減少氧化劑、氧自由離子、水解酶和其他炎癥因子的釋放，這些炎癥介質(zhì)可導致心肌細胞的損害和起博閾值的增高。 孔道纖維化導致藥物釋放很慢，劑量很小，類固醇降低閾值的效果可以維持終身。125起搏閾值的變化2 心臟起搏器的電極 類固醇洗脫頭水腫和炎癥

53、 纖維包膜急性植入閾值 126多孔電極2 心臟起搏器的電極多孔層減小接觸，減少極化現(xiàn)象組織生長進入孔內(nèi)，固定電極降低刺激閾值，提高感知低閾值電極127等效電阻2 心臟起搏器的電極正常等效電阻大約為500絕緣損壞時電阻1000128有關標準： YY-T 0492-2004 植入式心臟起搏器電極導管2 心臟起搏器的電極1293 永久起搏器的安裝方法簡介一般均采用心內(nèi)膜起搏。電極導管經(jīng)靜脈插入至右室心尖部或和右心耳，起搏器埋在胸大肌與皮下脂肪層之間。左利者優(yōu)先右側(cè)，右利者優(yōu)先左側(cè)。手術切口部位最常用的有2種：經(jīng)穿刺鎖骨下靜脈，插入導管，將前胸外上部切口分離一囊袋置入起搏器。在三角肌及胸大肌間溝內(nèi)切開

54、皮膚暴露頭靜脈，從該靜脈插入導管至心臟右室內(nèi)，再在此切口處皮下分離出一個可容下起搏器的囊袋，仍將導管尾部連接起搏器，并將起搏器放入囊袋，再關閉囊袋即結(jié)束手術。此法較佳，因只需一個切口，可減少病人痛苦，且操作起來也較簡便。1303 永久起搏器的安裝方法簡介插送電極導管頭靜脈途徑：有不引起血胸、氣胸和氣栓等優(yōu)點，仍較常用，但操作較麻煩，有10-15%的不成功率。鎖骨下靜脈穿刺途徑：操作簡便，成功率高，因而常用。操作不當可引起氣胸、血胸等，偶可能誤穿鎖骨下動脈。頸內(nèi)靜脈頭靜脈鎖骨下靜脈1313 永久起搏器的安裝方法簡介放置起搏導線1323 永久起搏器的安裝方法簡介電極定位心室電極安置：電極導管右心房

55、插入彎導引鋼絲右心室直導引鋼絲右室心尖。心房電極安置：一般采用J型電極，置于右心房前上方的右心耳。右心房右心室1333 永久起搏器的安裝方法簡介埋植起搏器起搏器囊袋適中，過緊易壓迫皮膚造成壞死，過松可發(fā)生起搏器翻轉(zhuǎn)?？p合時注意封閉死腔。起搏閾值（起搏心房或心室的最低電壓或電流) 最初起搏閾值在1mA或1.5V以內(nèi)。1343 永久起搏器的安裝方法簡介并發(fā)癥感染血栓性靜脈炎，肺梗塞電極移位閾值升高膈肌痙攣心室穿孔脈沖發(fā)生器故障135第四節(jié) 心臟除顫器第七章 心臟起博器與除顫器1. 心臟除顫器的功能和作用2. 心臟除顫器的發(fā)展簡史3. 心臟除顫器的主要組成部分4. 心臟除顫器的分類5. 心臟除顫器的

56、主要技術參數(shù)6. 心臟除顫器的一般設計原理136心臟是推動全身體血液循環(huán)的器官，由于心臟的有節(jié)律的搏動，推動了血液從靜脈，經(jīng)過心房和心室，進入到動脈，從而維持血液循環(huán)。心臟顫動的概念完成心臟泵血功能的首要條件，是心肌纖維的同步收縮。當心肌因種種原因不能同步收縮而代之以蠕動樣顫動時，心臟的泵血功能就完全喪失。心房肌肉的顫動稱為房顫 (Atrial Fibrillation,AF)心室肌肉的顫動為室顫(VentricularFibrillation,VF)1 心臟除顫器的功能和作用137(1)房顫的ECG。在房顫時，心室的功能仍然正常，但受到房顫的影響，心室的收縮頻率變快而心律嚴重不規(guī)則。由于大部

57、分血液是在心房收縮以前就被抽入到心室內(nèi)，所以血液循環(huán)仍能繼續(xù)，只是心室做功的效率大大降低，而且容易導致心肌衰竭。1 心臟除顫器的功能和作用138（2）室顫的ECG。室顫是很危險的。由于心室不能泵血，血液循環(huán)停止，如不立即采取措施，病人在幾分鐘內(nèi)就會死亡，而且室顫一旦發(fā)生，就不易自動消失。1 心臟除顫器的功能和作用139腦電圖腦電圖心電圖動脈壓時間5秒纖維顫動前期纖維顫動心室纖維顫動的生理變化 心室顫動的后果 心室作用：主要排血腔。 心室顫動心臟不排血 血壓0全身器官灌血 停止缺氧（35min） 大腦受損（幾分鐘）死亡1 心臟除顫器的功能和作用140（3）正常竇性節(jié)律竇性心動過速1 心臟除顫器的

58、功能和作用141在成年人當由竇房結(jié)所控制的心律其頻率超過每分鐘100次時稱為竇性心動過速。這是最常見的一種心動過速，其發(fā)生常與交感神經(jīng)興奮及迷走神經(jīng)張力降低有關。它不是一種原發(fā)性心律失常，可由多種原因引起。生理狀態(tài)下可因運動、焦慮、情緒激動引起，也可發(fā)生在應用腎上腺素、異丙腎上腺素等藥物之后。在發(fā)熱、血容量不足、貧血、甲亢、呼吸功能不全、低氧血癥、低鉀血癥、心衰等其他心臟疾患時極易發(fā)生。 1 心臟除顫器的功能和作用142除顫器用于心室顫動的治療叫除顫（Defibrillation）。用于其他心動過速的治療叫復律（Cardioversion）。（6）心臟除顫器(Defibrillator )的定

59、義： 一種應用強電擊來搶救和治療心律失常病人的醫(yī)療電子設備。 1 心臟除顫器的功能和作用143（5）電擊除顫(Defibrillation)或電復律術的概念：就是利用較強的脈沖電流通過心臟來消除心律失常，使之恢復竇性心律的方法。1 心臟除顫器的功能和作用144(7)心臟除顫器的除顫機制除顫的電擊必須有足夠強和足夠長的持續(xù)時間來影響大多數(shù)的心臟細胞，同時去極化，壓制快速興奮波的產(chǎn)生。使細胞可以重新極化，回到各自的相位。實踐中，體外除顫持續(xù)時間為3-10ms，強度為數(shù)KV和數(shù)十安培，50-360J。1 心臟除顫器的功能和作用強度-持續(xù)時間曲線 短脈寬時，維持足夠高的強度除顫，需要大的電流，易損傷心

60、肌。過強和過長的電擊可能導致心臟重新顫動。Current145體內(nèi)除顫的能量小于體外除顫 心電圖(ECG)和肌電圖(EGM)1 心臟除顫器的功能和作用146最初的除顫器(1956年)采用60Hz的交流電，流過心臟的電流可達到15A，持續(xù)150mS。用這樣的交流電流去電擊心臟，使心臟重新同步，如不能恢復，則再次重復讓這樣的交流脈沖流過心臟，直到恢復心跳為止。交流除顫器可以成功地消除室顫，但無法消除房顫，而且在試圖消除房顫時，反而會引起室顫。還有一個缺點是，在它的最大輸出時，此除顫器的變壓器的輸入端電流會高達90A，所以現(xiàn)在交流除顫器已不再使用。2 心臟除顫器的發(fā)展簡史1471962年末，伯納德勞