心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀課件

心臟起搏器最新研究成果心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀工作原理、結(jié)構(gòu)機制分類簡介、功能分代供電方式、植入方式、技術(shù)功能改善等心臟起搏器簡介

分類和功能

最新研究成果Contents心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀心臟起搏器是一種植入于體內(nèi)的電子治療儀器，通過脈沖發(fā)生器發(fā)放由電池提供能量的電脈沖，通過導(dǎo)線電極的傳導(dǎo)，刺激電極所接觸的心肌，使心臟激動和收縮，替代傳導(dǎo)系統(tǒng)的工作，從而達到治療由于某些心律失常所致的心臟功能障礙的目的。迄今為止，心臟起搏器是治療心動過緩的唯一手段。這一偉大的技術(shù)已使逾2百萬人在過去的50年中受益。正是有了起搏器，患有心動過緩的病人可以期盼象正常人一樣地生活。心臟起搏器心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀脈沖發(fā)生器（常單獨稱為起搏器）主要由電源（亦即電池，現(xiàn)在主要使用鋰-碘電池）和電子線路構(gòu)成，能產(chǎn)生和輸出電脈沖。電極導(dǎo)線是外有絕緣層包裹的導(dǎo)電金屬線，其功能是將起搏器的電脈沖傳遞到心臟，并將心臟的腔內(nèi)心電圖傳輸?shù)狡鸩鳌Ｈ斯ば呐K起搏系統(tǒng)=脈沖發(fā)生器+電極導(dǎo)線心臟起搏器的結(jié)構(gòu)心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀主要組成框圖體內(nèi)起搏單元心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀脈沖發(fā)生器定時發(fā)放一定頻率的脈沖電流，通過起搏電極導(dǎo)線和電極傳輸?shù)诫姌O所接觸的心?。ㄐ姆炕蛐氖遥?，使局部心肌細胞受到外來電刺激而產(chǎn)生興奮，并通過細胞間的縫隙連接或閏盤連接向周圍心肌傳導(dǎo)，導(dǎo)致整個心房或心室興奮并進而產(chǎn)生收縮活動。需要強調(diào)的是，心肌必須具備有興奮、傳導(dǎo)和收縮功能，心臟起搏方能發(fā)揮其作用。心臟的電信號使起搏器跳動。當運行時，心臟跳動加速;當睡眠時，心臟跳動減慢。如果心電系統(tǒng)異常，心臟跳得很慢，甚至可能完全停止。人工心臟起膊器發(fā)出有規(guī)律的電脈沖，能使心臟保持跳動。工作原理心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀工作原理、結(jié)構(gòu)機制分類簡介、功能分代供電方式、植入方式、技術(shù)功能改善等心臟起搏器簡介

分類和功能

最新研究成果Contents心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)起搏器與病人的關(guān)系將起搏器分為：

感應(yīng)式：脈沖發(fā)生器在體外，通過載波發(fā)射給體內(nèi)的接收線圈，經(jīng)檢波為原形起搏脈沖，通過電極刺激心臟——趨于淘汰經(jīng)皮式：體外攜帶式，起搏器在病人體外，脈沖經(jīng)皮膚和靜脈送入心臟。

埋藏式：起搏器全部買治愈患者皮下，電極經(jīng)靜脈固定在心內(nèi)膜或心肌表面——臨床應(yīng)用最多起搏器分類根據(jù)起搏器與病人心臟活動發(fā)出的P波與R波的關(guān)系分為：

非同步型（固定型）：起搏脈沖與患者的P波或R波無關(guān)同步型：分為P波同步起搏器和R波同步起搏器心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)電極導(dǎo)線植入的部位將起搏器分為：

單腔起搏器：VVI起搏器（電極導(dǎo)線放置在右室心尖部），和AAI起搏器（電極導(dǎo)線放置在右心耳）雙腔起搏器：植入的兩支電極導(dǎo)線常分別放置在右心耳（心房）和右室心尖部（心室），進行房室順序起搏。三腔起搏器（CRT）

雙房（左房+右房）+右室的三腔起搏（治療和預(yù)防陣發(fā)性房顫）

右房+雙室（右室+左室）的三腔起搏（治療頑固性心衰）。四腔起搏器：雙房+雙室（治療患者同時有心衰和陣發(fā)性房顫）起搏器分類心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀單腔起搏系統(tǒng)－心室心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀單腔起搏系統(tǒng)－心房心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀雙腔起搏系統(tǒng)心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀三腔起搏系統(tǒng)心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀起搏器功能分代自1958年10月在瑞典斯德哥爾摩植入人類第一例永久性人工心臟起搏器至今已50余年。50年來起搏器技術(shù)發(fā)展迅速，根據(jù)起搏器功能和特點，可將人工心臟起搏器分成4代自第三代生理性起搏器在起搏與感知基本功能的基礎(chǔ)上，就增加了很多生理性功能。例如頻率適應(yīng)性起搏功能，這一功能使起搏器的起搏功能更加接近人體正常竇房結(jié)，具有頻率適應(yīng)性起搏功能，其通過脈沖發(fā)生器內(nèi)置的感知器可以感知和了解佩帶者的活動狀態(tài)，隨之起搏頻率自動調(diào)整和變化。心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀工作原理、結(jié)構(gòu)機制分類簡介、功能分代供電方式、植入方式、技術(shù)功能改善心臟起搏器簡介

分類和功能

最新研究成果Contents心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀佐治亞理工學(xué)院王中林等人的新研究《Muscle

driven

invivo

nanogenerator》（肌肉驅(qū)動的體內(nèi)納米發(fā)電機）。在研究中，他們設(shè)計一種微型“納米發(fā)電機”植入動物體內(nèi)，從生物活動中獲得能量，向動物活體內(nèi)植入的傳感器（如心臟起搏器、植入性血糖儀等）提供電能。

實驗主要采用一種特殊材料制成的長條形納米線，通過生物活動，如肌肉運動，驅(qū)動納米線不斷彎曲、伸直或延伸縮短，變形的納米線可產(chǎn)生壓電效應(yīng)使電荷發(fā)生運動。這種單根納米線發(fā)電機（SWG），形象的來說就像一個“電荷泵”，利用外力引起的機械形變驅(qū)動電路中的電荷運動。

這一研究結(jié)果表明，SWG可以作為一種可行的轉(zhuǎn)化生物體內(nèi)機械能的方法，可以將呼吸運動、心臟搏動、血液流動和血壓變化、肌肉收縮或者一些不規(guī)則的震動中的能量轉(zhuǎn)化為電能，有可能達到這樣的目的：心臟起搏器驅(qū)動心臟跳動的過程中，心跳又反過來給起搏器充電。形成循環(huán)，起搏器就無斷電之憂了。最新研究成果——供電方式單根氧化鋅納米線發(fā)電機示意圖。上圖為沒有彎曲時的情況，電路中沒有電流。下圖為彎曲氧化鋅線的時候，電路中有電流流過。心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀最新研究成果——供電方式美國的一個科研團隊開發(fā)出一種能從人體器官的自然運動中獲取足夠持續(xù)維持心臟起搏器運轉(zhuǎn)的電能的儀器。以伊利諾伊大學(xué)厄巴納-尚佩恩分校的約翰·羅杰斯為首的科學(xué)家在美國《國家科學(xué)院學(xué)報》月刊上公布了這一成果。

該儀器所使用的材料鋯鈦酸鉛由鉛、鋯、

鈦和氧元素構(gòu)成。將大量用這

種材料

制成的微小帶狀體緊密嵌入金屬層，再

由生物相容性人造材料進行包裹。由此

一來，這種超薄能量制造器可被直接縫

補到某一器官上

壓電效應(yīng)：特定材料在受到外力作用

而變形時，產(chǎn)生電壓。該儀器帶有一塊微電池，用作所產(chǎn)生電

能的臨時存儲器。試驗中，單層能量制

造器可產(chǎn)生最高3.7伏電壓。多層連通

后則可提供約8伏電壓，完全可以滿足

心臟起搏器運轉(zhuǎn)所需。心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀最新研究成果——植入方式新式納米技術(shù)無線起搏器——Nanostim這個名為Nanostim的起搏器是傳統(tǒng)起搏器的十分之一，并被永久的放置于心臟的一個房室內(nèi)，在十分鐘內(nèi)設(shè)備即可定位起搏器從腿部的靜脈植入，不會留下疤痕，通過類似于錨狀的裝置固定到心臟室壁內(nèi)側(cè)Nanostim植入過程只需在局麻的條件下進行微創(chuàng)切口直接植入設(shè)備通過電池供電，同時設(shè)備包含一個芯片能夠監(jiān)測電流活性。

電池的壽命是13年，到達使用壽命后可以經(jīng)肺輕易取出，因為

設(shè)備很小并不會阻塞血流。心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀最新研究成果——植入方式2014年2月1日，西班牙巴達霍斯地區(qū)的一家醫(yī)院成功實施無線心臟起搏器植入手術(shù)這個起搏器不需要電纜線，手術(shù)工具只需要一根導(dǎo)管，將起搏器放入導(dǎo)管內(nèi)，然后通過患者的股靜脈即可完成移植——移植時長28分鐘作為一個無線設(shè)備，它最大的優(yōu)點在于體積小——僅為原始起搏器的10%，重約2克，長度為42毫米，如果放在心臟中，只會占到大約1立方厘米的空間。新型起搏器不但方便，而且在功能上也有很大改進。它不但會為患者的心臟提供足夠能量，而且它內(nèi)部裝有傳感器，可以實時監(jiān)控心臟的各項生理數(shù)據(jù)，包括心跳次數(shù)、血壓等。如果心臟此時不需要幫助，那么起搏器會自動進入休眠狀態(tài)，直到心臟再次缺乏能量時，才會開始工作。無線起搏器上還裝有定位系統(tǒng)，醫(yī)生能借此快速找到它在人體中的位置，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，可以立即將其移除，同時不會對患者身體造成任何損害。心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀最新研究成果——植入方式醫(yī)生為患者安裝心臟起搏器時，一般要先將病人的心臟切開，然后把控制心跳的元件放入心臟上挖出的腔里，最后把脈沖發(fā)生器與經(jīng)由鎖骨處靜脈接入的電線連接起來。這種手術(shù)可能很快就不再必需了。取而代之的是，從大腿主靜脈處向心臟導(dǎo)入小型無線起搏器。制造商美敦力稱，這是世界上最小的心臟起搏器。它長24mm，體積0.75cm3，僅是傳統(tǒng)起搏器的1/10大小。醫(yī)生把起搏器送入患者大腿處的靜脈血管，隨后操縱導(dǎo)管將其推向心臟。2013年12月9日，奧地利醫(yī)生為患者植入了這樣的微型起搏器，這是此類起搏器的第一例人體試驗心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀最新研究成果——技術(shù)功能改善一般安裝有起搏器的患者要盡量避免做MRI檢查，分析可能的原因有很多：

靜磁場和梯度磁場可以使起搏器和除顫器簧片關(guān)閉，導(dǎo)致非按需起搏；產(chǎn)熱，熱能導(dǎo)致心肌組織的熱損傷和癱痕形成，從而使起搏閾值升高及誘發(fā)心律失常，嚴重情況下引起心房或心室穿孔。電極產(chǎn)熱還會影響裝置的感知和程控功能。改變起搏頻率、抑制或觸發(fā)快速起搏及程序重置使檢查的MRI圖像產(chǎn)生偽影如今——心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀最新研究成果——技術(shù)功能改善全球首款經(jīng)設(shè)計、測試和批準后可以在核磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中安全使用的Advisa“MRITMSureScanTM”起搏器和導(dǎo)線系統(tǒng)，2013年8月1日首次正式在北京阜外心血管病醫(yī)院獲得植入，這是目前是唯一通過美國FDA認證可以在一定條件下安全進行MRI檢查的起搏器和導(dǎo)線系統(tǒng)中華醫(yī)學(xué)會心電生理起搏分會主任委員、阜外心血管病醫(yī)院心內(nèi)科主任張澍教授表示：“據(jù)國外研究顯示,約50%~75%的起搏器植入患者以后可能需要MRI掃描檢查。然而,為避免由于磁場的干擾而影響起搏器的正常工作,以往大量的起搏器植入患者是被禁止接受MRI掃描檢查的。MRITMSureScanTM起搏系統(tǒng)將造福大量的起搏器患者?！毙呐K起搏器發(fā)展現(xiàn)狀最新研究成果——技術(shù)功能改善美國研究人員稱，一種植入心臟的新型“起搏器”通過對心肌細胞進行轉(zhuǎn)化，能夠有效地改善心臟組織跳動節(jié)奏。目前，科學(xué)家對豚鼠體內(nèi)注射一種轉(zhuǎn)基因病毒，能夠使它的心臟部分成為一個新的工作狀態(tài)起搏器。人類心臟是由數(shù)十億個細胞構(gòu)成，但是能夠控制心臟跳動的細胞卻不足1萬個細胞。衰老和疾病將導(dǎo)致心臟泵血過快或過慢，甚至導(dǎo)致完全停止，這就是我們所說的心臟驟停。美國雪松-西奈心臟研究所研究小組通過建立新起搏器細胞來恢復(fù)心臟跳動，他們使用病毒感染帶有Tbx18基因的心肌細胞，心肌細胞被病毒感染，心肌細胞會變得更小、更纖薄，從而具備了起搏器獨特的特征。研究小組實驗顯示，這種病毒植入7只豚鼠體內(nèi)，有5只已出現(xiàn)新型“心臟起搏器”效果美成功借病毒將動物心臟打造成“心臟起搏器”心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀最新研究成果——技術(shù)功能改善心臟起搏器有望體內(nèi)3D打印我國科研人員首次提出利用微型注射器完成植入式醫(yī)療電子器件在體內(nèi)的3D打印成型技術(shù)。這一創(chuàng)新成果將使心臟起搏器等植入式醫(yī)療器械在體內(nèi)“塑形”，使患者免受開胸之苦。由劉靜研究員領(lǐng)導(dǎo)的中科院理化技術(shù)研究所、清華大學(xué)聯(lián)合小組報道了一種基于液態(tài)金屬的可植入式生物醫(yī)學(xué)電子器件體內(nèi)3D打印成型技術(shù)?？蒲腥藛T首先將生物相容的封裝材料注射于體內(nèi)固化形成特定結(jié)構(gòu)，在此區(qū)域內(nèi)進一步將導(dǎo)電性金屬墨水、絕緣型墨水乃至配套的微/納尺度器件等順次注射后形成目標電子裝置，通過控制微注射器的進針方向、注射部位、注射量、針頭移位及速度等3D打印步驟，在目標組織處按預(yù)定形狀及功能構(gòu)建出終端器械。由于全部器件均采用基于微針的液相注射方式實現(xiàn)，因而整個手術(shù)過程達到了高度的微創(chuàng)性。心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀美敦力是世界上最大的起搏器研發(fā)廠商，目前僅心臟節(jié)律部門就有超過12000名員工在世界120多個國家為患者和醫(yī)生服務(wù)。在中國，美敦力擁有中國最完善的售后服務(wù)團隊，覆蓋31個省市自治區(qū)，累積已經(jīng)有超過15萬患者植入美敦力的起搏器。在起搏器的發(fā)展史上，作為心臟起搏器的鼻祖，美敦力創(chuàng)造了很多世界之最，以及無數(shù)的第一和唯一：Medtronic美敦力心臟起搏器發(fā)展現(xiàn)狀Medtronic美敦力第一個研發(fā)了便攜式體外電池供電起搏器，使心臟傳導(dǎo)阻滯及其他心臟疾病的治療產(chǎn)生了一次