起搏器培訓(xùn)課件：06_脈沖發(fā)生器和導(dǎo)線

1、起搏系統(tǒng)起搏系統(tǒng) 起搏器歷史起搏器歷史. 1958年年10月月8日日 在瑞典的在瑞典的Karolinska醫(yī)院，醫(yī)院， Ake Senning(心胸外科醫(yī)生心胸外科醫(yī)生) 植入了第一臺(tái)完全植入式心臟起搏器植入了第一臺(tái)完全植入式心臟起搏器 Arne Larsson和和 他的第一臺(tái)起搏器他的第一臺(tái)起搏器 起搏器歷史起搏器歷史. Rune Elmquist 工程師工程師 Ake Senning 外科醫(yī)生外科醫(yī)生 起搏器歷史起搏器歷史. Senning醫(yī)生植入的第一臺(tái)植入式醫(yī)生植入的第一臺(tái)植入式 起搏器，直徑起搏器，直徑55mm，厚度，厚度16mm， 固定固定72bpm、2V-2.0ms， 可充電可充

2、電 OA 200E4-1856OA 200 200K1K 8 F 8 F OC 460 OC 460 400K 300 DE 0.1200 turns + - 起搏系統(tǒng)起搏系統(tǒng) 起搏器系統(tǒng)起搏器系統(tǒng) 患者患者 導(dǎo)線導(dǎo)線 起搏器起搏器 程控儀程控儀 導(dǎo)線導(dǎo)線 起搏器起搏器 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 大小大小 外殼外殼 導(dǎo)線連接端口導(dǎo)線連接端口 組成部分組成部分 電路電路 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂 不銹鋼不銹鋼 鈦金屬鈦金屬 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 鈦金屬鈦金屬 密封密封 更加輕便更加輕便 更加牢固更加牢固 不易引起過敏不易

3、引起過敏 歷史上的導(dǎo)線連接端口歷史上的導(dǎo)線連接端口 固定螺絲固定螺絲 密封環(huán)密封環(huán) 連接端口的卡口連接端口的卡口 固定螺絲固定螺絲 密封環(huán)密封環(huán) 旋緊旋緊 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 現(xiàn)在的IS-1導(dǎo)線連接端口 現(xiàn)在的IS-1導(dǎo)線連接端口 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 導(dǎo)線沒有導(dǎo)線沒有 完全插入完全插入 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 導(dǎo)線連接導(dǎo)線連接Troubleshooting 起搏器組成部分起搏器組成部分 起搏器組成部分起搏器組成部分 起搏器組成部分起搏器組成部分 簧片開關(guān) 起搏器組成部分起搏器組成部分 電池技術(shù)電池技術(shù) 早期的汞鋅電池早期的汞鋅電池 起搏器組成部分起搏器組成部分 電池技術(shù)

4、電池技術(shù) 核電池核電池 起搏器組成部分起搏器組成部分 電池技術(shù)電池技術(shù) 鎳鉻可充電電池鎳鉻可充電電池 起搏器組成部分起搏器組成部分 電池技術(shù)電池技術(shù) 鋰電池鋰電池 感知感知 放大器放大器 邏輯邏輯 電路電路 輸出輸出 電路電路 通信通信 電路電路 導(dǎo)線導(dǎo)線 起搏器電路起搏器電路 感知放大器感知放大器 除顫除顫 保護(hù)保護(hù) 導(dǎo)線輸入導(dǎo)線輸入 過濾器過濾器放大器放大器比較器比較器 輸出輸出 邏輯邏輯 電路電路 起搏器電路起搏器電路 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 大小大小 外殼外殼 導(dǎo)線連接端口導(dǎo)線連接端口 組成部分組成部分 電路電路 導(dǎo)線技術(shù)和導(dǎo)線技術(shù)和 起搏器起搏器 /導(dǎo)線接頭導(dǎo)線接頭 概要概要 組成組成

5、 單極和雙極單極和雙極 電極材料電極材料 固定機(jī)制固定機(jī)制 導(dǎo)線絕緣層導(dǎo)線絕緣層 導(dǎo)線接頭導(dǎo)線接頭 起搏器端口起搏器端口 起搏導(dǎo)線的組成起搏導(dǎo)線的組成 接頭接頭 近側(cè)環(huán)狀電極近側(cè)環(huán)狀電極 導(dǎo)線體部導(dǎo)線體部 主動(dòng)固定機(jī)制主動(dòng)固定機(jī)制 縫合套管縫合套管 遠(yuǎn)側(cè)頭端電極遠(yuǎn)側(cè)頭端電極 單極和雙極單極和雙極 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 基本概念基本概念 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) Bipolar Unipolar 雙極和單極雙極和單極 單極 雙極 單極單極 單極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)單極導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 一根線圈一根線圈 可有多股可有多股 三股、四股、五股等三股、四股、五股等 一層絕緣層一層絕緣層 線圈線圈 (陰極陰極)外部絕緣層外部絕緣層 單極單極

6、 導(dǎo)線導(dǎo)線 起搏器起搏器 單極起搏單極起搏 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 在體表心電圖上的在體表心電圖上的 起搏釘大起搏釘大 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 囊袋刺激囊袋刺激 從囊袋中取出后不能工從囊袋中取出后不能工 作作 單極感知單極感知 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 由于有更好的自身信由于有更好的自身信 號(hào)強(qiáng)度，因此感知更號(hào)強(qiáng)度，因此感知更 好好 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 更易受到電磁干擾更易受到電磁干擾 (EMI)、肌電干擾的影、肌電干擾的影 響和發(fā)生遠(yuǎn)場感知響和發(fā)生遠(yuǎn)場感知 單極起搏和感知單極起搏和感知 記住記住: 起搏器機(jī)殼成為系統(tǒng)的一部分起搏器機(jī)殼成為系統(tǒng)的一部分 問題問題 將一個(gè)較大的起搏器更換成一個(gè)較小的起搏器將一個(gè)較大的起搏器更換成一個(gè)較小的起搏器 囊

7、袋中的空氣或血塊可能影響起搏和感知囊袋中的空氣或血塊可能影響起搏和感知 干的囊袋干的囊袋 起搏器和囊袋組織之間起搏器和囊袋組織之間 有空氣有空氣 在單極配置中阻礙了正在單極配置中阻礙了正 確的起搏和感知確的起搏和感知 雙極雙極 同軸雙極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)同軸雙極導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 兩根線圈兩根線圈 可有多股可有多股 三股、四股、五股等三股、四股、五股等 兩層絕緣層兩層絕緣層 外部絕緣層外部絕緣層 外層線圈外層線圈 (陽極陽極)內(nèi)部絕緣層內(nèi)部絕緣層 內(nèi)層線圈內(nèi)層線圈 (陰極陰極) 雙極雙極 導(dǎo)線導(dǎo)線 起搏器起搏器 雙極起搏雙極起搏 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 沒有囊袋刺激沒有囊袋刺激 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 心電圖上的起搏釘小心電圖上的起搏釘小

8、雙極感知雙極感知 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 不易受到肌電干擾、不易受到肌電干擾、 EMI的影響和發(fā)生遠(yuǎn)場的影響和發(fā)生遠(yuǎn)場 感知感知 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 如果如果PVC向量垂直于向量垂直于“+” 和和“-”電極向量，那么電極向量，那么 起搏器可能檢測(cè)不到這起搏器可能檢測(cè)不到這 些些PVC 導(dǎo)線導(dǎo)線 起搏器起搏器 雙極感知雙極感知 異位灶異位灶 單極導(dǎo)線單極導(dǎo)線 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 更小的尺寸更小的尺寸 更容易植入更容易植入 體表心電圖上大的起搏體表心電圖上大的起搏 釘釘 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 囊袋刺激的可能囊袋刺激的可能 肌電抑制的可能肌電抑制的可能 容易受到容易受到EMI影響影響 容易發(fā)生交叉感知容易發(fā)生交叉感知 雙極導(dǎo)線雙極導(dǎo)線 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

9、 扭矩控制扭矩控制 減少噪音干擾減少噪音干擾 程序靈活程序靈活 沒有囊袋刺激沒有囊袋刺激 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 更大的直徑更大的直徑 更硬更硬 體表心電圖上的起搏釘體表心電圖上的起搏釘 小小 電極電極 材料材料 極性極性 阻抗阻抗 起搏閾值起搏閾值 類固醇類固醇 電極材料電極材料 材料必須不易被腐蝕或降解，材料必須不易被腐蝕或降解， 鉑及其合金目前已被廣泛應(yīng)鉑及其合金目前已被廣泛應(yīng) 用用 有鉑有鉑-銥合金的鈦銥合金的鈦 (St. Jude Medical) 鉑合金和鍍鉑的鉑鉑合金和鍍鉑的鉑 (Medtronic) 鉑鉑-銥合金銥合金 (Guidant, Biotronik) 電極電極 極化信號(hào)極化信號(hào)/后

10、電位后電位 起搏器刺激之后，電極或附近的離子聚集起搏器刺激之后，電極或附近的離子聚集 電極極化電極極化 + + + + + 電極極化電極極化 高極化信號(hào) 低極化信號(hào) 起搏脈沖起搏脈沖 起搏脈沖起搏脈沖 極化極化 極化極化 氮化鈦氮化鈦 (TiN) 在頭端電極和環(huán)狀電極在頭端電極和環(huán)狀電極(雙極雙極)上上 的氮化鈦涂層的氮化鈦涂層 增加表面積增加表面積(10,000倍倍)，提，提 高感知高感知 使極化信號(hào)降低使極化信號(hào)降低94% 粗糙的表面易于組織長入粗糙的表面易于組織長入 生物相容性好被用于牙科生物相容性好被用于牙科 植入植入 頭端電極和環(huán)狀電極為黑色頭端電極和環(huán)狀電極為黑色 導(dǎo)線阻抗導(dǎo)線阻抗

11、 阻抗的定義阻抗的定義: 在一個(gè)電路中所有阻礙電流流動(dòng)的力量總和在一個(gè)電路中所有阻礙電流流動(dòng)的力量總和 影響阻抗的幾個(gè)因素影響阻抗的幾個(gè)因素 導(dǎo)絲的電阻導(dǎo)絲的電阻 電極之間的組織電極之間的組織 電極組織接觸面電極組織接觸面 導(dǎo)線阻抗導(dǎo)線阻抗 正常范圍正常范圍 300 - 1500 高阻抗導(dǎo)線高阻抗導(dǎo)線 由高電阻導(dǎo)體組成的導(dǎo)線由高電阻導(dǎo)體組成的導(dǎo)線 阻抗能到阻抗能到2000范圍范圍 好處是耗用電流較低好處是耗用電流較低 歐姆定律歐姆定律 電極電極 小的或大的頭端小的或大的頭端 感知表面積大感知表面積大 阻抗降低阻抗降低 極化降低極化降低 感知表面積小感知表面積小 阻抗升高阻抗升高 極化升高極化升

12、高 導(dǎo)線導(dǎo)線 今天的技術(shù)今天的技術(shù) 多孔頭端導(dǎo)線多孔頭端導(dǎo)線 允許組織長入導(dǎo)線內(nèi)允許組織長入導(dǎo)線內(nèi) 優(yōu)點(diǎn)是刺激用小的頭端，感知用大的表面積優(yōu)點(diǎn)是刺激用小的頭端，感知用大的表面積 高阻抗高阻抗 氮化鈦涂層降低極化氮化鈦涂層降低極化 起搏閾值起搏閾值 能夠穩(wěn)定引起心房和能夠穩(wěn)定引起心房和/或心室除極和心臟收縮所需的最小電或心室除極和心臟收縮所需的最小電 刺激能量刺激能量 纖維化纖維化 可興奮組織可興奮組織 可興奮組織可興奮組織 起搏閾值起搏閾值 我們?nèi)绾谓档脱装Y反應(yīng)以獲得更低的閾值我們?nèi)绾谓档脱装Y反應(yīng)以獲得更低的閾值? 類固醇類固醇 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0481

13、2162024 26 28323640444852 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l 振幅 (V) 周 起搏閾值起搏閾值 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 04812162024 26 28323640444852 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l ll l l l l l l l l ll ll l l l l l 起搏閾值起搏閾值 振幅 (V) 伴類固醇洗提 周 類固醇釋放方法類固醇釋放方法 類固醇 SJM公司類固醇釋放公司類固醇釋放 Passive

14、 Plus DX TIN 型號(hào)型號(hào) 1336T Tendril DX 型號(hào)型號(hào) 1388 Tendril SDX 型號(hào)型號(hào) 1488 和和 1688 IsoFlex S 型號(hào)型號(hào) 1646 固定機(jī)制固定機(jī)制 被動(dòng)被動(dòng) 翼狀翼狀 鰭狀鰭狀 J型型 主動(dòng)主動(dòng) 固定螺旋固定螺旋 可伸縮螺旋可伸縮螺旋 J型型 固定機(jī)制固定機(jī)制 被動(dòng)被動(dòng) 更便宜更便宜 簡單簡單 創(chuàng)傷最小創(chuàng)傷最小 較低的閾值較低的閾值? 主動(dòng)主動(dòng) 易于選擇部位起搏易于選擇部位起搏 可以重新放置可以重新放置 低脫位可能性低脫位可能性 慢性期仍可取出慢性期仍可取出 經(jīng)常被選擇在心房中使用經(jīng)常被選擇在心房中使用 固定機(jī)制固定機(jī)制 主動(dòng)固定主動(dòng)

15、固定 螺旋導(dǎo)線螺旋導(dǎo)線 被動(dòng)固定被動(dòng)固定 翼狀頭端翼狀頭端 被動(dòng)固定被動(dòng)固定 鰭狀頭端鰭狀頭端 主動(dòng)固定主動(dòng)固定 類固醇洗提伴可伸縮類固醇洗提伴可伸縮 內(nèi)部視野內(nèi)部視野 心房心房 “J”型導(dǎo)線型導(dǎo)線 心房心房 “J” 型導(dǎo)線型導(dǎo)線 PA位側(cè)位 導(dǎo)線絕緣層導(dǎo)線絕緣層 聚亞胺酯聚亞胺酯 硅樹脂硅樹脂 導(dǎo)線絕緣層導(dǎo)線絕緣層 醫(yī)用等級(jí)的聚亞胺酯醫(yī)用等級(jí)的聚亞胺酯 80A 經(jīng)常失敗經(jīng)常失敗 90A 最強(qiáng)最強(qiáng) 55D 較強(qiáng)，但較硬較強(qiáng)，但較硬 較不易發(fā)生絕緣層破損較不易發(fā)生絕緣層破損/降解降解 操作較困難操作較困難 導(dǎo)線絕緣層導(dǎo)線絕緣層 硅樹脂硅樹脂 澀澀 / 除非有涂層除非有涂層 較厚較厚 軟軟 容易劃

16、傷容易劃傷 聚亞胺酯聚亞胺酯 滑滑 較細(xì)較細(xì) 硬硬 不易劃傷不易劃傷 ESC MIO 聚亞胺酯聚亞胺酯 環(huán)境應(yīng)力裂紋環(huán)境應(yīng)力裂紋(ESC)， 主要有兩種應(yīng)力主要有兩種應(yīng)力: 制造時(shí)的應(yīng)力制造時(shí)的應(yīng)力 人體內(nèi)的應(yīng)力人體內(nèi)的應(yīng)力 聚亞胺酯聚亞胺酯 金屬離子氧化金屬離子氧化 (MIO) 在液體進(jìn)入導(dǎo)線時(shí)發(fā)生在液體進(jìn)入導(dǎo)線時(shí)發(fā)生 當(dāng)金屬離子催化絕緣層氧化時(shí)，一種電化學(xué)環(huán)境會(huì)發(fā)展，當(dāng)金屬離子催化絕緣層氧化時(shí)，一種電化學(xué)環(huán)境會(huì)發(fā)展， 導(dǎo)致材料失效導(dǎo)致材料失效 MIO Optim絕緣材料絕緣材料 Optim導(dǎo)線絕緣材料是硅樹脂和導(dǎo)線絕緣材料是硅樹脂和 聚亞胺酯的共聚體，專為心臟導(dǎo)聚亞胺酯的共聚體，專為心臟導(dǎo)

17、 線應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有長期的生物線應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有長期的生物 穩(wěn)定性、抗磨損性和柔韌性，易穩(wěn)定性、抗磨損性和柔韌性，易 于操控于操控 硅樹脂硅樹脂 抗彎折性好抗彎折性好 生物穩(wěn)定性生物穩(wěn)定性 聚亞胺酯聚亞胺酯 光滑光滑 耐久力耐久力 Optim絕緣材料絕緣材料 為什么為什么Optim絕緣層比硅絕緣層比硅 樹脂和聚亞胺酯絕緣層好樹脂和聚亞胺酯絕緣層好? 改善了光滑度改善了光滑度! Optim比硅樹脂和聚亞胺酯比硅樹脂和聚亞胺酯 55D的摩擦系數(shù)更小、更光的摩擦系數(shù)更小、更光 滑，容易在一根靜脈中植入滑，容易在一根靜脈中植入 多根導(dǎo)線多根導(dǎo)線 *Jenney C, Tan J, Karicherla

18、 A, Burke J, Helland J, A New Insulation Material for Cardiac Leads with Potential for Improved Performance, HRS 2005, Heart Rhythm, 2, S318-S319 (2005). *Elast-Eon and SPC indicate early-development names for Optim insulation. Optim絕緣材料絕緣材料 改善柔韌性改善柔韌性! 在模仿起搏在模仿起搏/除顫導(dǎo)線除顫導(dǎo)線 施加在心內(nèi)膜的最大施加在心內(nèi)膜的最大 壓力的基準(zhǔn)測(cè)試

19、中，壓力的基準(zhǔn)測(cè)試中， Optim導(dǎo)線的頭端硬導(dǎo)線的頭端硬 度明顯小于度明顯小于55D聚亞聚亞 胺酯，跟硅樹脂相近胺酯，跟硅樹脂相近 似似 *Jenney C, Tan J, Karicherla A, Burke J, Helland J, A New Insulation Material for Cardiac Leads with Potential for Improved Performance, HRS 2005, Heart Rhythm, 2, S318-S319 (2005). *Elast-Eon and SPC indicate early-development na

20、mes for Optim insulation. Optim絕緣材料絕緣材料 改善了抗磨損性能改善了抗磨損性能 Optim比硅樹脂更能比硅樹脂更能 有效抵抗導(dǎo)線之間的有效抵抗導(dǎo)線之間的 相互磨損相互磨損 *Jenney C, Tan J, Karicherla A, Burke J, Helland J, A New Insulation Material for Cardiac Leads with Potential for Improved Performance, HRS 2005, Heart Rhythm, 2, S318-S319 (2005). *Elast-Eon and

21、SPC indicate early-development names for Optim insulation. Optim絕緣材料絕緣材料 被證實(shí)的生物穩(wěn)定性被證實(shí)的生物穩(wěn)定性 能能! 植入植入2年后觀察：年后觀察： Optim的生物穩(wěn)的生物穩(wěn) 定性接近或高于定性接近或高于 55D Optim的材料退的材料退 化情況是最小的化情況是最小的 *Jenney C, Tan J, Karicherla A, Burke J, Helland J, A New Insulation Material for Cardiac Leads with Potential for Improved Pe

22、rformance, HRS 2005, Heart Rhythm, 2, S318-S319 (2005). *Elast-Eon and SPC indicate early-development names for Optim insulation. Low Magnification of SEM Images of Worst-Case ESC (環(huán)境應(yīng)力裂紋環(huán)境應(yīng)力裂紋) 聚亞胺酯聚亞胺酯 55DOptim 絕緣層絕緣層 (SPC)* 心外膜導(dǎo)線心外膜導(dǎo)線 心外膜導(dǎo)線心外膜導(dǎo)線 縫合縫合 非縫合非縫合 導(dǎo)線導(dǎo)線/起搏器接頭起搏器接頭 今天的標(biāo)準(zhǔn)今天的標(biāo)準(zhǔn) 過去的標(biāo)準(zhǔn)過去的標(biāo)準(zhǔn) 適配器適配器 今天的導(dǎo)線接頭今天的導(dǎo)線接頭 IS-1 (國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)) 3.2 毫米直徑毫米直徑 密封環(huán)密封環(huán) 短的尾端插頭短的尾端插頭 單極和雙極單極和雙極 IS-1雙極導(dǎo)線接頭雙極導(dǎo)線接