起搏基本概念

起搏的基本概念

PacingConcepts可植入脈沖發(fā)生器(IPG)Implantablepulsegenerator電極線Leadwire可植入的起搏器系統(tǒng)

包含下面幾個組成部分：脈沖發(fā)生器：電源或電池電極或電線陰極（負(fù)電極cathode）人體組織陽極（正電極anode）脈沖發(fā)生器電極導(dǎo)線陽極陰極起搏器各組成部分與人體

組織結(jié)合形成一個完整的電路裝有電池，為給心臟發(fā)送電脈沖提供能源裝有控制起搏器工作的電路電路電池脈沖發(fā)生器：將電脈沖從脈沖發(fā)生器傳到心臟感知心臟除極電極導(dǎo)線是絕緣的電線，它們：心內(nèi)導(dǎo)線或經(jīng)靜脈導(dǎo)線(transvenousleads)心肌導(dǎo)線/心外膜導(dǎo)線(epicardialleads)導(dǎo)線的類型經(jīng)靜脈導(dǎo)線有

不同的固定裝置被動固定passivefixation叉齒(tines)卡在心臟的肌小梁間（纖維網(wǎng)trabeculae）經(jīng)靜脈導(dǎo)線主動固定activefixation螺旋（或螺絲釘screw-in）延伸到心內(nèi)膜組織可使導(dǎo)線放置于心腔內(nèi)的任何位置心肌導(dǎo)線和心外膜導(dǎo)線導(dǎo)線可直接用于心臟固定裝置包括：刺入心外膜方式(“stab-in”orfishhook)擰入心肌方式(screw-in)縫合方式(sutured)陰極(cathode)與心臟組織接觸的電極當(dāng)電流流過時帶負(fù)電荷陰極陽極陽極anode心臟組織除極后接收電脈沖的電極當(dāng)電流流過時帶正電荷陽極傳導(dǎo)路徑人體組織和體液都是陽極和陰極之間傳導(dǎo)路徑的組成部分組織陰極陽極VIPGR-電極，導(dǎo)線和組織阻抗Lead導(dǎo)線體液(回路)開始于脈沖發(fā)生器通過導(dǎo)線和陰極(-)流動刺激心臟返回到陽極(+)起搏時，脈沖：脈沖開始*從頂端電極（陰極）流動刺激心臟通過體液和組織返回到脈沖發(fā)生器（陽極）單極起搏系統(tǒng)UnipolarLeadSystem陰極陽極-+單極起搏系統(tǒng)有一根只有一個電極的導(dǎo)線位于心臟內(nèi)，在這個系統(tǒng)中，脈沖：陽極通過導(dǎo)線末端的頂端電極流動刺激心臟返回導(dǎo)線頂端近側(cè)的環(huán)形電極雙極起搏系統(tǒng)(bipolarsystem)有一根有兩個電極的導(dǎo)線

位于心臟內(nèi)，在這個系統(tǒng)中，脈沖：陰極導(dǎo)線阻抗值隨下面的因素而變化：絕緣破裂insulationbreakdown=resistancedecreases電線斷裂brokenlead=noconduction導(dǎo)線金屬絲周圍的絕緣

破裂會引起阻抗值下降絕緣破裂會使電線暴露于體液中，而體液的電阻低，會引起阻抗值下降電流會通過絕緣破裂口流向體內(nèi)這樣將使電池耗竭絕緣破裂會引起阻抗值降到300W以下絕緣破裂降低電阻低的電阻金屬絲在絕緣護套內(nèi)斷裂

會引起阻抗值上升跨越金屬絲斷裂所形成的阻抗值會增加電流可能會太小而不起搏電流通不過而不起搏阻抗值可能超過3,000W導(dǎo)線金屬絲斷裂電阻增加阻抗變化影響起搏器的

功能和電池的壽命高阻抗減少電池的電力消耗并延長電池的壽命，但可能影響起博功能，甚至無奪獲低阻抗增加電池的電力消耗并縮短電池的壽命起博系統(tǒng)阻抗值在300至1,000W之間高阻抗導(dǎo)線的阻抗值大于1,000歐姆單極導(dǎo)線和雙極導(dǎo)線單極導(dǎo)線unipolarlead單極導(dǎo)線比雙極導(dǎo)線的直徑小(measuredinFrench)單極導(dǎo)線在心電圖上的脈沖信號較大Fivewiresperbundleforredundancy雙極導(dǎo)線雙極導(dǎo)線不易過度感知非心臟信號（肌電位和電磁干擾）起搏器的某些特殊功能起作用的需要(DAO,抗房顫功能)同軸導(dǎo)線設(shè)計導(dǎo)線絕緣可以是

硅樹脂或聚亞安酯聚乙安酯polyurethane

絕緣導(dǎo)線的優(yōu)點生物相容bio-compatible抗撕強度大anti-tear摩擦系數(shù)小lowcoefficientoffriction導(dǎo)線直徑較小smallerdiameter起搏器簡史單腔和雙腔

起搏系統(tǒng)單腔系統(tǒng)SingleChamber起搏導(dǎo)線植入心房或心室，根據(jù)需要起搏或感知的心腔而定識別起搏節(jié)律AAI/60識別起搏節(jié)律VVI/60缺點優(yōu)點單腔起搏系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點植入一根導(dǎo)線單心室(ventricle)導(dǎo)線不提供房室(atrium)同步如果房室傳導(dǎo)功能有障礙，單心房導(dǎo)線不提供心室支持在心房和心室都植入導(dǎo)線雙腔系統(tǒng)有兩根導(dǎo)線：識別起搏節(jié)律DDD/60/120識別起搏節(jié)律DDD/60/120識別起搏節(jié)律DDD/60/120識別起搏節(jié)律DDD/60/120刺激心臟使它除極(depolarize)感知心臟自身活動(intrinsicactivities)對增加的新陳代謝需求作出反應(yīng)，提供頻率適應(yīng)性起搏(rateresponsive)提供由起搏器存儲起來的診斷信息絕大多數(shù)起搏器具有四個功能：刺激Stimulation刺激過程時間（毫秒）1002003004005002相1相3相4相跨膜電位（毫伏）-50050-1000相閾值刺激閾值(stimulationthreshold)在心臟不應(yīng)期(refractoryperiod)之外連續(xù)奪獲(captured)心臟所需的最小的電刺激VVI/60奪獲無奪獲脈沖:振幅Amplitude脈寬PulseWidth兩個用來保證奪獲的設(shè)置：振幅是由起搏器

發(fā)送到心臟的電壓總量振幅反映脈沖的強度或高度：脈沖的振幅必須足夠大使心肌除極（即：奪獲心臟）脈沖的振幅必須足夠大以提供適當(dāng)?shù)钠鸩踩秶}寬(pulsewidth)是起搏脈沖

的時間（持續(xù)時間）脈寬以毫秒(ms)為單位脈寬必須足夠長使除極擴播到周圍的組織5V0.5ms0.25ms1.0ms強度-時間曲線圖(strengthdurationcurve)強度-時間曲線圖畫出了振幅和脈寬的關(guān)系曲線或曲線以上的值將導(dǎo)致奪獲時間脈寬(ms).501.01.52.0.25刺激閾值（伏）0.51.01.5奪獲強度-時間曲線圖的臨床用途必須留出適當(dāng)?shù)陌踩秶驗椋浩鸩到y(tǒng)有急性期和慢性期閾值的每日波動奪獲0.51.01.5時間脈寬(ms).501.01.52.0.25刺激閾值（伏）病人安全是首要的，第二個

重要目標(biāo)是延長電池的壽命延長電池使用壽命的最佳方法是在保證適當(dāng)安全范圍的同時降低電壓最佳化電池壽命起搏所耗能量：

E=PWxV2/R PW=脈寬 V=輸出電壓 R=阻抗因為V對所耗能量影響最大，要避免高電壓-短脈寬，而盡可能程控輸出電壓至

2.5V常規(guī)使用二倍電壓閾值作安全范圍導(dǎo)線阻抗(leadresistance)振幅和脈寬設(shè)置(amplitudeandpulsewidth)起搏事件與自身事件的百分比(pacingandintrinsiceventsratio)頻率適應(yīng)模式設(shè)為ON(shortenlife)起搏器診斷功能所需電量消耗影響電池使用壽命的因素包括：電極設(shè)計也可能影響刺激閾值導(dǎo)線成熟過程導(dǎo)線成熟過程在導(dǎo)線植入后，電極的周圍形成纖維“包裹”在本例中如果： 起搏電流=8mA 成熟以后的阻抗從300W增加一倍 起搏電壓增加多少？ V=IR新植入時的電壓閾值=8mAx300W=2.4V成熟期后所需電壓=8mAx600W=4.8V 電極成熟后,需要雙倍的電壓以奪獲心臟激素緩釋電極激素緩釋(steroideluting)電極減輕了炎癥反應(yīng)，急性期閾值不升高，慢性期閾值較低多孔，鍍鉑的頂端用于類固醇淘析含類固醇的硅樹脂橡膠插頭叉齒用于固定導(dǎo)線成熟過程類固醇對刺激閾值的影響脈寬=0.5msec036植入時間（周）織物金屬電極平滑金屬電極12345激素電極01245789101112伏特感知Sensing感知(sensing)感知是起搏器“看見了”心臟自身的除極活動起搏器通過測量陽極和陰極之間的心肌細(xì)胞的電位變化來感知心臟除極活動精確的感知...保證不會發(fā)生感知不良的情況--起搏器不會錯過應(yīng)該能夠感知的P波或R波保證不會發(fā)生過感知的情況--起搏器不會將心臟以外的活動誤認(rèn)為自身心臟事件提供適當(dāng)?shù)钠鸩}沖時間--適當(dāng)感知的事件會重設(shè)起搏器的計時間期順序心腔內(nèi)電圖(intracardiacelectrogram)是記錄

從心臟里面獲取的波形當(dāng)除極波直接從電極下通過時在心腔內(nèi)電圖上會發(fā)生本位曲折心腔內(nèi)電圖的兩個特征是：信號振幅斜率(Slewrate)心腔內(nèi)電圖信號反映電壓

的變化與時間變化的關(guān)系信號從波峰移到另一個波峰的時間越長：斜率越小信號越平坦斜率越大（mV數(shù)）說明感知越好以每秒的伏特數(shù)度量電壓時間傾斜斜率電壓的變化電壓變化的持續(xù)時間起搏器必須能夠感知

心臟節(jié)律并對其作出反應(yīng)精確的感知能夠使起搏器判斷心臟自身是否搏動起搏器通常設(shè)置為只有在心臟不能產(chǎn)生自身搏動時才以起搏脈沖刺激感知不良(undersensingorlowsensitivity)...

起搏器不能“看見”自身搏動，因而不能正確反應(yīng)未感知出自身搏動預(yù)定的起搏發(fā)出VVI/60過感知(over-sensingortoosensitive)探測到P波或R波以外的電信號標(biāo)記道顯示自身活動…雖然沒有自身活動存在IIIIII靈敏度--數(shù)值越大(=靈敏度過低)，

起搏器對心臟內(nèi)事件的感知越不靈敏IIIToosensitiveNotsensitiveenough靈敏度振幅(mV)時間5.02.51.25靈敏度過低(lowsensitivity)振幅(mV)時間5.02.51.25靈敏度過高(sensitivitytoohigh)振幅(mV)時間5.02.51.25III精確的感知要求將誤感知的信號過濾掉感知放大器(amplifier)使用濾波器(filter)，能夠正確地感知P波和R波并拒絕不正確的信號通常感知的不需要的信號絕大多數(shù)是：T波遠場事件（由心房通道感知的R波）骨骼肌電位（例如，胸肌電位）精確的感知取決于...心肌的電生理學(xué)屬性電極的特征及其在心臟內(nèi)的位置起搏器的感知放大器可影響感知的因素有：導(dǎo)線的極性（單極或雙極）導(dǎo)線的完整性絕緣破裂金屬絲斷裂電磁干擾單極感知能產(chǎn)生大的電位差，因為：陰極和陽極之間的距離比雙極系統(tǒng)的大_雙極感知產(chǎn)生較小的電位差因為極間的距離短心臟以外的電信號如肌電位被感知的可能性很小金屬絲斷裂,絕緣破裂可引起感知不良或過感知當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體連續(xù)接觸時會發(fā)生感知不良自身搏動的信號在感知放大器處被減弱并且振幅不再符合設(shè)定的感知值當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體間歇接觸時會發(fā)生過感知信號被誤認(rèn)為P波或R波電磁干擾ElectromagneticInterference(EMI)電磁干擾(EMI)干擾可能由體外干擾源的電磁能量引起影響起搏器的電磁場是射頻波50-60Hz是與起搏器干擾關(guān)系最密切的波家里或辦公室很少有電磁干擾但醫(yī)院有電磁干擾會產(chǎn)生下面的問題：過感知(oversensing)短暫的模式變化（噪音反轉(zhuǎn)Noisereversion）重置（電源重置或PowerOffResetPOR）當(dāng)電磁干擾信號被誤認(rèn)為

P波或R波時會發(fā)生過感知起搏頻率會由于電磁干擾而改變：如果在雙腔系統(tǒng)中被感知為P波時頻率將加快（對P波跟隨）如果在單腔系統(tǒng)感知或被雙腔系統(tǒng)心室導(dǎo)線感知，頻率就降低或受到抑制電磁干擾起搏器感知的“噪音”本應(yīng)起搏噪音反轉(zhuǎn)VPVPSRSRSRSR感知的噪音低限頻率間期VVI/60連續(xù)在噪音取樣期感知將引起以低限頻率或傳感器驅(qū)動的頻率起搏

電磁干擾會導(dǎo)致

起搏參數(shù)的意外重新設(shè)定起搏器將返回到電源重置（POR或“支持”模式）電源重置會表現(xiàn)為模式和頻率改變，與擇期更換指征(ERI–electivereplacementindicator)的現(xiàn)象一樣在某些情況下，重新設(shè)定的參數(shù)可能是永久的新的技術(shù)也會造成新的、不希望的電磁干擾源：蜂窩電話（數(shù)字）DigitalCellularPhones電磁干擾源在

醫(yī)院的環(huán)境中最常見干擾起搏器工作的電磁干擾源包括外科手術(shù)/治療設(shè)備如：電烙術(shù)electrocautery經(jīng)胸除顫externaldefibrillator體外沖擊波碎石extracorporeallithotripsy放射性治療radiationtherapy射頻治療經(jīng)皮電針刺激神經(jīng)儀核磁共振MRI不經(jīng)常有電磁干擾源的地方：家、辦公室、購物場所有高壓電輸出的工業(yè)場所有高電能暴露的或有大功率