心臟起搏器和除顫器學(xué)習(xí)

第一頁，共165頁。第二頁，共165頁。心臟起搏定義人工心臟起搏（artificialcardiacpacing)是通過人工心臟起搏器或程序刺激器發(fā)放人造的脈沖電流刺激心臟，以帶動(dòng)心臟搏動(dòng)的治療方法。主要用于治療緩慢心律失常，也用于快速的心律失常和治療。第三頁，共165頁。什么是心臟起搏器？心臟起搏器由脈沖發(fā)生器、導(dǎo)線和電極組成。脈沖發(fā)生器呈扁圓形，體積非常小，大約有40506毫米，重量約30克。它實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，由高性能電池提供能量。起搏器通常埋植在上胸部的皮下，它的導(dǎo)線通過靜脈到達(dá)心臟，導(dǎo)線頂端的電極固定在心臟的內(nèi)側(cè)面心肌上。起搏器工作時(shí)，脈沖發(fā)生器發(fā)出的電脈沖，經(jīng)導(dǎo)線、電極傳到心肌，心肌感受到電脈沖刺激產(chǎn)生收縮。同時(shí)，起搏器電極也將心臟的電活動(dòng)收集起來存入脈沖發(fā)生器內(nèi)的芯片內(nèi)，以便進(jìn)行分析。第四頁，共165頁。第五頁，共165頁。人工心臟起搏器工作原理：

監(jiān)測心電、電激心臟臨床上廣泛應(yīng)用的人工心臟起搏：就是用低能量電脈沖暫時(shí)或長期地刺激心臟，使之發(fā)生激動(dòng)，以治療嚴(yán)重心動(dòng)過緩，心臟起搏也可用以終止或控制室上性和室性快速心律失常,稱為抗心動(dòng)過速起搏。第六頁，共165頁。心臟起博器的功能能替代或補(bǔ)充正常激發(fā)和控制心臟收縮的生理電子系統(tǒng)。它通過周期性發(fā)放的電脈沖刺激心臟，引起心搏，并實(shí)現(xiàn)生物機(jī)能控制。如果心臟原有的起搏點(diǎn)喪失其作用而使沖動(dòng)形成受擾，或者心臟固有的傳導(dǎo)系統(tǒng)不能正常工作(如竇性停止、竇房阻滯、竇性心動(dòng)過緩或某心房、心室出現(xiàn)異使節(jié)律，以及心動(dòng)過速等)，起搏器能幫助心臟恢復(fù)、接近正常功能。特別是對那些藥物療效不佳，甚至于治療無效的心臟病患者，人工心臟起搏器在臨床上獲得了成功。第七頁，共165頁。絕大多數(shù)起搏器具有四個(gè)功能刺激心臟使它除極感知心臟自身電活動(dòng)對增加的新陳代謝需求作出反應(yīng)，提供頻率適應(yīng)性起搏提供由起搏器存儲(chǔ)起來的心電診斷信息第八頁，共165頁。心臟起搏器的臨床應(yīng)用長期起搏房室傳導(dǎo)阻滯三束支阻滯伴心腦綜合癥病態(tài)竇房結(jié)綜合癥臨時(shí)性起搏指心臟病變可望恢復(fù)，緊急情況下保護(hù)性應(yīng)用和診斷應(yīng)用的短時(shí)間使用心臟起搏第九頁，共165頁。診斷：還可用于某些疾病的診斷。例如心房調(diào)搏輔助診斷可疑的冠心病、心房超速起搏法診斷竇房結(jié)功能不全，預(yù)測完全性房室傳導(dǎo)阻滯患者是否有發(fā)生心腦綜合癥的危險(xiǎn)等。第十頁，共165頁。藥理及實(shí)驗(yàn)研究：人工心臟起搏技術(shù)在心血管的生理和病理生理以及藥理和臨床應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究工作中，也取得了發(fā)展。例如在心律失常方面，將逐步揭示一些我們還不能解釋的電生理現(xiàn)象，對心律失常的診斷和治療會(huì)起到更積極的作用。第十一頁，共165頁。兒童和青少年的起搏肥厚性、或擴(kuò)張性心肌病及心臟移植后的起搏起搏預(yù)防和終止快速心律失常與急性心肌梗塞有關(guān)的房室傳導(dǎo)阻滯的起搏成人獲得性房室傳導(dǎo)阻滯的起搏頸動(dòng)脈竇過敏和迷走血管性暈厥綜合征的起搏竇房結(jié)功能障礙的起搏慢性雙束支和三束支傳導(dǎo)阻滯的起搏2002ACC/AHA永久起搏的適應(yīng)證第十二頁，共165頁。歷史1819年A1dini應(yīng)用直流電刺激斷頭尸體停跳的心臟，結(jié)果出現(xiàn)跳動(dòng)1929年澳大利亞醫(yī)生Lidwell和物理學(xué)家Booth合作設(shè)計(jì)出一種起搏裝置，當(dāng)電流通過針刺心室電極時(shí)將一死嬰救活，這是人工心臟起搏史上臨床應(yīng)用的首次成功。美國胸外科醫(yī)生Hyman研制成一種重達(dá)7.2公斤的心臟起搏裝置，能使停跳的心臟復(fù)跳，并把這種裝置稱之謂人工心臟起搏器。1932年第十三頁，共165頁。歷史1952年美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)生Zoll首先采用體外經(jīng)皮式起搏器（2ms,100V）成功地?fù)尵攘?例完全性房室傳導(dǎo)阻滯并阿—斯綜合征的瀕死患者，從而引起了醫(yī)學(xué)界與工程技術(shù)界的重視。Zoll被稱為“心臟起搏之父”。l958年10月l5日在瑞典斯德哥爾摩，由Senning安裝了世界上第一只埋藏式心臟起搏器，設(shè)計(jì)者是Elmgvist，它僅是由2只晶體管構(gòu)成的固定頻率刺激器。1959年Greatbatch和Chardack也相繼將起搏器系統(tǒng)(VOO)全部埋入人體內(nèi)并取得成功，此系統(tǒng)致力于恢復(fù)心室節(jié)律，以治療病理及手術(shù)所致三度房室傳導(dǎo)阻滯。第十四頁，共165頁。歷史1962年Nathan和Centher報(bào)道埋藏式VAT起搏器應(yīng)用于臨床，這是最初型的生理起搏器。1965年，Lemberg、Castellanos和Berkovit5將VAT的感知功能應(yīng)用于心室起搏，為心室抑制型按需起搏器(VVI)的開始。70年代程序控制器問世。1972年11月世界上第一個(gè)用鋰碘電池的起搏器植入人體獲得成功。l979年Sutton和Citron報(bào)道了VDD起搏器(心房同步心室按需起搏器)的埋藏起搏療法。80年代雙腔起搏器及抗心動(dòng)過速起搏器研制成功，這種房室順序收縮雙腔觸發(fā)抑制型起搏器(DDD)是當(dāng)代最先進(jìn)的起搏器，它不僅能無創(chuàng)性程控調(diào)節(jié)，而且實(shí)現(xiàn)了房室均可被感知和雙腔起搏。90年代以后，性能更高的頻率自適應(yīng)起搏器、雙心室/雙心房同步三腔起搏器，以及具有除顫功能的起搏器。

第十五頁，共165頁。第十六頁，共165頁。Theimplantwasagreatsuccess!!!!Whenyoursymptomsarereturning:juststartpaddling!1930,Hyman7.2Kg，6min西門子公司二戰(zhàn)被毀第十七頁，共165頁。第十八頁，共165頁。第十九頁，共165頁。第二十頁，共165頁。第二十一頁，共165頁。第二十二頁，共165頁。第二十三頁，共165頁。第二十四頁，共165頁。簡單復(fù)雜壽命短長大、重小、輕第二十五頁，共165頁。心臟起搏器植入第二十六頁，共165頁。心臟起搏器的分類按照起搏器與病員的關(guān)系分類按起搏器與患者心臟活動(dòng)發(fā)出的P波與R波的關(guān)系分類按起搏電極分類第二十七頁，共165頁。按照起搏器與病員的關(guān)系分類1）感應(yīng)式

起搏脈沖在體外通過載波發(fā)射給體內(nèi)的接收器，再經(jīng)解調(diào)為原形起搏脈沖，通過電極刺激心臟。無需電源，接收效果差，易受干擾2）經(jīng)皮式（體外攜帶式）起搏器在病員體外，起搏脈沖經(jīng)皮膚和靜脈送入心臟。按需起搏，易受感染，攜帶不便3）埋藏式起搏器全部埋植于患者皮下，電極經(jīng)靜脈固定在心內(nèi)膜或心肌表面。永久起搏，電源壽命問題第二十八頁，共165頁。永久性與臨時(shí)性心臟起搏器埋藏于體內(nèi)的起搏器為埋藏式起搏器,作為永久性心臟起搏,用于慢性或間歇發(fā)作的嚴(yán)重緩慢性心律失常如心臟傳導(dǎo)阻滯、病態(tài)竇房結(jié)綜合征等;放在體外的起搏器為體外起搏器,用于臨時(shí)性起搏,如永久性起搏器植入的過渡或心臟驟停的搶救等等。第二十九頁，共165頁。

臨時(shí)起搏的適應(yīng)征1.急性前壁心肌梗塞伴有Ⅲ度或高度房室傳導(dǎo)阻滯,或下壁梗塞伴有Ⅲ度或高度房室傳導(dǎo)阻滯經(jīng)藥物治療無效者。2.急性心肌炎或心肌病伴有阿斯綜合征者3.藥物中毒引起的心動(dòng)過緩,并發(fā)阿斯綜合征者.4.心臟手術(shù)后發(fā)生的Ⅲ度房室傳導(dǎo)阻滯者第三十頁，共165頁。5.電解質(zhì)紊亂,如高血鉀引起的Ⅲ度房室傳導(dǎo)阻滯者。6.超速起搏用以診斷及治療其他方法所不能解決的室上速或室性心動(dòng)過速。7.保護(hù)性應(yīng)用于更換永久起搏導(dǎo)管前,冠脈造影,電擊復(fù)律,外科手術(shù)等。第三十一頁，共165頁。按起搏器與患者心臟活動(dòng)發(fā)出的P波與R波的關(guān)系分類非同步型（固定型）起搏器發(fā)出的起搏脈沖與患者的P波或R波無關(guān)同步型P波同步起搏器R波同步起搏器圖2.1心電圖波形QS絕對不應(yīng)期相對不應(yīng)期RPT易激期第三十二頁，共165頁。絕對不應(yīng)期（absoluterefractoryperiod）：對任何刺激均不起反應(yīng)，相當(dāng)于心電圖QRS波群開始至T波波峰前的一段時(shí)間。相對不應(yīng)期（relativerefractoryperiod）:對較強(qiáng)的刺激引起稍低于正常時(shí)的興奮反應(yīng)，為有效不應(yīng)期之末到復(fù)極完畢前的一小段時(shí)間，相當(dāng)于T波終末。易激期（vulnerableperiod）在T波波峰前后，有一短暫的興奮性增強(qiáng)階段，在此期間被刺激易激發(fā)心動(dòng)過速、撲動(dòng)或顫動(dòng)。第三十三頁，共165頁。按起搏電極分類1）單極型：陰極→起搏導(dǎo)管(或?qū)Ь€)→靜脈或開胸→右心室(或右心房)，陽極(無關(guān)電極)→腹部皮下(體外起搏器)或置于胸部(埋藏式起搏器，外殼即陽極)。2）雙極型：陰極、陽極均與心臟接觸(固定在心肌上)；或陰極→心內(nèi)膜，陽極→心腔內(nèi)。第三十四頁，共165頁。心臟起搏器的幾個(gè)參數(shù)1）起搏頻率起搏器發(fā)放脈沖的頻率，一般60－90次/min較為合適。2）起搏脈沖幅度和寬度幅度指起搏發(fā)放脈沖的電壓強(qiáng)度。寬度指起搏器發(fā)放單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間。脈沖幅度和寬度決定對心肌的刺激能量的強(qiáng)弱。一般選擇5v、0.5－1ms為宜。改進(jìn)與起搏能量有關(guān)的電極形狀、面積、材料和導(dǎo)管阻抗等，可減少電源的損耗。第三十五頁，共165頁。3）感知靈敏度指起搏器被抑制或被觸發(fā)所需最小的R波和P波的幅值。一般：R波同步型：1.5－2.5mv；P波同步型：0.8－1mv感知靈敏度選擇不合適，將造成起搏器工作不正常。選低了，將不感知（起博器不被抑制或觸發(fā)）或感知不全（不能正常同步工作）；如果選取過高，可能導(dǎo)致誤感知（即不該抑制時(shí)而被抑制，或不該觸發(fā)時(shí)而被誤觸發(fā)）以及干擾敏感等，造成同步起搏器工作異常。4）反拗期同步型起搏器中對外界信號(hào)不敏感的時(shí)間，相當(dāng)于心臟心動(dòng)周期中不應(yīng)期。反拗期防止誤觸發(fā)。R波同步型反拗期300±50ms；P波同步型反拗期300－500ms。第三十六頁，共165頁。人工心臟起搏器的標(biāo)識(shí)碼位置第一字母第二字母第三字母第四字母第五字母分類起搏心腔感知心腔響應(yīng)方式程控頻率應(yīng)答遙測功能抗心動(dòng)過速及除顫功能字母V=心室A=心房D=雙腔S=單腔V=心室A=心房O=無D=雙腔S=單腔I=抑制T=觸發(fā)O=無D＝雙腔P=簡單編程M=多功能程控C=遙測R＝頻率應(yīng)答O＝無P＝抗心動(dòng)過速起搏S＝電轉(zhuǎn)復(fù)D＝P+S第三十七頁，共165頁。心臟起搏器的種類和特性固定頻率型起搏器（AOO，VOO）按需型心臟起搏器（SSI，AAI，VVI)DDD起搏器（全自動(dòng)型心臟起搏器）房室順序起搏器（DVI）DDI起搏器VAT起搏器心房同步心室按需型起搏器（VDD起搏器）三腔起搏器第三十八頁，共165頁。頻率應(yīng)答式起搏器第三十九頁，共165頁。1）固定型起搏器起搏器發(fā)出固定頻率、幅度的電脈沖，不受自主心率的支配。一旦心臟自主心率超過電脈沖頻率，心臟將自身搏動(dòng)，而這個(gè)電脈沖的刺激對心臟來說則是多余的，自主心率和起搏脈沖將發(fā)生競爭心率。如果電脈沖落于易激期可能誘發(fā)室顫等，危及安全。僅適用于完全性房室傳導(dǎo)阻滯和永久性竇性過緩。電路簡單可靠，價(jià)格便宜，有時(shí)被臨床使用。連續(xù)工作，電池壽命短。幾種類型的心臟起搏器第四十頁，共165頁。固定型起搏器組成電源：提供整個(gè)電路電源供電。多諧振蕩器：產(chǎn)生一定速率的脈沖信號(hào)，一般為50－150次/min。單穩(wěn)態(tài)電路：決定起搏脈沖的寬度，一般為1.5－2ms。脈沖輸出電路：將單穩(wěn)態(tài)的輸出進(jìn)行電流放大，同時(shí)降低整機(jī)電路的輸出電阻。提供給電極輸出信號(hào)。第四十一頁，共165頁。多諧振蕩器單穩(wěn)態(tài)電路脈沖輸出電路第四十二頁，共165頁。多諧振蕩器波形單穩(wěn)態(tài)電路波形脈沖輸出電路第四十三頁，共165頁。2）R波同步型起搏器1）R波抑制型（按需型）不但能對心臟發(fā)放刺激脈沖，而且能接受來自心臟R波的控制：a）當(dāng)自主心率超過起搏器速率時(shí)，起搏器被抑制，停止發(fā)放脈沖，避開易激期，克服了固定式起搏器與心臟自搏發(fā)生競爭心律的缺點(diǎn)b）當(dāng)自主心率低于起搏器速率時(shí)，起搏器輸出脈沖刺激心臟起搏。應(yīng)用量大，約占總量90％左右2）R波觸發(fā)型（備用型）

a）能發(fā)出一定速率的起搏脈沖，當(dāng)自主心率R波出現(xiàn)時(shí)，起搏器立即被觸發(fā)，發(fā)出一個(gè)脈沖，且落在絕對不應(yīng)期，不影響正常心臟活動(dòng)。b）當(dāng)自主心率下降到預(yù)置速率時(shí)，起搏器自動(dòng)以預(yù)置速率同步工作。優(yōu)點(diǎn)：脈沖總是存在，便于監(jiān)測。缺點(diǎn):功耗較大,應(yīng)用較少。

起搏器發(fā)放脈沖受R波控制，達(dá)到一定同步作用。分兩類：第四十四頁，共165頁。R波抑制型心臟起搏器感知放大器：有選擇地放大心電R波，推動(dòng)下級(jí)按需功能控制器工作，并抑制T波和其它干擾波的放大，辨認(rèn)心臟自身搏動(dòng)。按需功能控制器：為起搏器提供穩(wěn)定的反拗期。當(dāng)感知R波后，控制器在反拗期內(nèi)抑制脈沖發(fā)放；當(dāng)心率低到一定程度，反拗期后不出現(xiàn)自身R波，起搏器發(fā)放脈沖，使心室起搏。脈沖發(fā)生器：它在按需控制電路作用下產(chǎn)生心臟生理要求的脈沖信號(hào)。第四十五頁，共165頁。VT6、R12、RP2、R13、RP3、R14、C7組成鋸齒波電路QDX-2型按需體外起搏器電路圖第四十六頁，共165頁。輸入波及微分后波形R波經(jīng)過微分電路微分以后，得到正、負(fù)尖脈沖信號(hào)，只有正信號(hào)能被放大器放大第四十七頁，共165頁。條件：τ<<T電路的輸出近似為輸入信號(hào)的微分TtEt6.4.1微分電路t>T+-CRt=0~T++-E第四十八頁，共165頁。自主心率低于起搏頻率2．按需功能的實(shí)現(xiàn)⑴當(dāng)f心＜f脈時(shí)(a)患者固有心律，周期t1(b)起搏器輸出。周期t2(c)單穩(wěn)輸出波（t3即反拗期）(d)C7充放電波形，充電期t4t2＝t3＋t4(f)心臟被起搏器起搏后心律

第四十九頁，共165頁。自主心率低于起搏頻率患者的心律低于起搏頻率，即自身心動(dòng)周期t1大于起搏周期t2；在單穩(wěn)態(tài)暫態(tài)時(shí)間t3(即反拗期)里，控制VT6一直飽和導(dǎo)通，C7上電壓為低電壓(約0V)，脈沖發(fā)生器不工作，即起搏器處于抑制狀態(tài)；反拗期t3過后，t4恢復(fù)為截止?fàn)顟B(tài)，R8上壓降恢復(fù)為低電平(0V)，VT6截止，鋸齒波電路開始工作，電源通過R12、RP2、R13、RP3、R14對C7充電；當(dāng)C7上的電壓上升到使VT7導(dǎo)通時(shí)，由于病員自搏周期t1大于起搏周期t2(=t3+t4)，病員還沒有自搏，當(dāng)起搏器發(fā)放第二個(gè)起搏脈沖，心臟被第二次起搏。第五十頁，共165頁。自主心率有時(shí)高于起搏頻率第五十一頁，共165頁。自主心律不齊患者自身的第一心動(dòng)周期t1低于起搏周期t2，而患者自身的第二心動(dòng)周期t1`大于起搏周期t2；由于t1<t2，經(jīng)過時(shí)間t1后，鋸齒波還未上升到VT7導(dǎo)通的電平U，患者自搏，此自搏的R波經(jīng)感知放大器觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路工作；在單穩(wěn)態(tài)暫態(tài)時(shí)間(即反拗期)里，VT6導(dǎo)通，使C7迅速放電，從而抑制起搏器的第二個(gè)脈沖發(fā)放；t1`>t2時(shí)，經(jīng)過時(shí)間t2后，鋸齒波上升到VT7導(dǎo)通的電平U，起搏器發(fā)放起搏脈沖，心臟被起搏。第五十二頁，共165頁。自主心率完全高于起搏頻率患者的心動(dòng)周期t1、t1`等均低于起搏器固有周期t2；患者自身心臟搏動(dòng)，自搏的R波經(jīng)感知放大器整形、放大后觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路，抑制第一起搏脈沖發(fā)放；經(jīng)反拗期t3后，C7上電位上升，經(jīng)過一段時(shí)間，C7上電位還未上升到使VT7導(dǎo)通的電平U時(shí)，患者自身的第一心動(dòng)周期結(jié)束，發(fā)生第二次自搏，單穩(wěn)態(tài)第二次觸發(fā)，使VT6飽和導(dǎo)通，C7上的電位很快被強(qiáng)行放電，抑制了第二次脈沖發(fā)放。第五十三頁，共165頁。AMQ-4型按需埋藏式起搏器第五十四頁，共165頁。感知放大器由VT1~VT4等組成；抗干擾轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)由VT4的輸出電阻以及C4、R9、R8、C5等組成；按需功能控制器由CMOS與非門F1、F2組成的微分型單穩(wěn)態(tài)電路。第五十五頁，共165頁。強(qiáng)干擾信號(hào)對起搏器的影響當(dāng)患者處于較強(qiáng)的50Hz市電或高頻強(qiáng)電磁場干擾的環(huán)境中時(shí)，如果這些干擾信號(hào)很強(qiáng)，頻率遠(yuǎn)高于起搏頻率，這些干擾信號(hào)和感知的R波一樣，能使按需功能控制器的單穩(wěn)態(tài)電路提前觸發(fā)；脈沖發(fā)生器在干擾信號(hào)存在的時(shí)間內(nèi)一直處于抑制狀態(tài)，致使起搏器停止發(fā)放起搏脈沖，從而使患者失去人工心臟起搏。解決方法？第五十六頁，共165頁。解決方法保持在強(qiáng)干擾存在的條件下，把強(qiáng)干擾信號(hào)衰減，使之不能觸發(fā)按需功能控制器，失去對脈沖發(fā)生器的抑制作用，脈沖發(fā)生器按自己固有頻率發(fā)放起搏脈沖，起博器轉(zhuǎn)換為固定式工作，其起搏頻率稍快于按需型（這是扣除按需型的反拗期的結(jié)果）。強(qiáng)干擾一旦消失，起搏器又能自動(dòng)恢復(fù)到按需工作狀態(tài)。具體如何實(shí)現(xiàn)？第五十七頁，共165頁。抗干擾轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)隨著干擾信號(hào)角頻率w的增加，U將被衰減下降合理選取抗干擾網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和單穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)電平，使干擾頻率大于50Hz時(shí)，U值將減少到不觸發(fā)下一級(jí)單穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)，從而可是按需功能控制器不工作，使在強(qiáng)干擾存在的時(shí)間內(nèi)起博器轉(zhuǎn)換為固定式工作，以保證不間斷地發(fā)出起搏脈沖。R0為VT4的輸出電阻；U0為經(jīng)放大后的干擾源電動(dòng)勢；R為R8、R9和與非門F1的輸入電阻的并聯(lián)等效電阻；U為送給單穩(wěn)態(tài)電路的輸入觸發(fā)信號(hào)第五十八頁，共165頁。幾處關(guān)鍵點(diǎn)波形患者心電波形微分電路微分波形干擾轉(zhuǎn)換電路衰減的波形按需功能控制器波形第五十九頁，共165頁。脈沖發(fā)生器和輸出脈沖倍壓電路第六十頁，共165頁。脈沖發(fā)生器由VT5~VT9組成，VT5為控制門，控制C8的充放電；C8與R14~R16組成積分電路，形成鋸齒波；VT6、VT7組成互補(bǔ)性張弛振蕩電路，為正反饋閉合電路輸出脈沖倍壓電路由C10、C11、VT10及VT11等組成

最高起搏頻率限制電路由CMOS與非門F3、F4等組成的微分型單穩(wěn)態(tài)電路和脈沖發(fā)生器(VT5~VT9)及C13聯(lián)合組成第六十一頁，共165頁。脈沖倍壓電路當(dāng)在C10后加上倍壓電路后：VT9截止時(shí)，電源E通過R24、VD2對C10充電至(E-UVD2)，VT10發(fā)射極電位為UVD2，不能使VT10導(dǎo)通；電源E通過VT11、VD3對C11充電到(E-Uce11-UVD3)；VT9導(dǎo)通飽和時(shí)，UC9為低電位，由于C10電壓不能突變，而使VT10發(fā)射極電位下降到-(E-UVD2),VD2截止，VT10導(dǎo)通飽和；A點(diǎn)電位近似等于C11上電壓、VT10飽和壓降和C10上電壓之和，為-6V左右如果不加C10后的倍壓電路，則VT9飽和時(shí)，VT9集電極電位UC9為飽和壓降（0.3V）；VT9截止時(shí)，集電極電位為3.6V第六十二頁，共165頁。最高起搏頻率限制電路患者安裝起搏器后的心率多數(shù)是依賴起搏器的工作頻率，如果起搏器因電源、元器件變質(zhì)或損壞而造成起搏頻率低于40次/min或高于150次/min，后果極其危險(xiǎn)；為了避免起搏心動(dòng)過速，設(shè)置最高起搏頻率限制電路，以保證在部分元件出現(xiàn)異常情況下起搏頻率不超過150次/min。第六十三頁，共165頁。最高起搏頻率限制電路由與非門F3、F4等組成的微分型單穩(wěn)態(tài)電路和脈沖發(fā)生器(VT5~VT9)和C13聯(lián)合組成。其微分型單穩(wěn)態(tài)電路的輸出有兩路：一路為按需功能控制器的輸出；另一路為VT9集電極輸出經(jīng)C13耦合輸出。單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)tu即為本機(jī)的反拗期，起博脈沖的周期為反拗期和積分電路鋸齒波發(fā)生器對電容C充電的時(shí)間之和。充電時(shí)間常數(shù)主要由C8和R14~R16決定，假如C8和R14~R16數(shù)值下降到極限，則其起搏周期最短也有tu那么長，即最高頻率被限制在1/tu內(nèi)。tu=400msf=150次/min第六十四頁，共165頁。能量補(bǔ)償電路當(dāng)起搏器電池電壓下降后，起博器輸出的起搏脈沖幅度也隨之減小，當(dāng)幅度減小到一定程度以后，將出現(xiàn)不起搏或者起搏不完全的情況。起搏脈沖的電能與脈沖幅度和寬度有關(guān)，如果當(dāng)脈沖幅度減少到一定范圍的同時(shí)，脈沖寬度也相應(yīng)的自動(dòng)增寬，在電池電壓下降到一定數(shù)值但未耗竭時(shí)，仍能輸出足量的起搏能量，以維持心臟起搏的正常進(jìn)行。電路實(shí)現(xiàn)：主要由二極管VD1完成第六十五頁，共165頁。原理：脈沖寬度主要取決于C8放電的時(shí)間常數(shù)，其大小與C8、R19`(R19`為R19和VD1的正向電阻并聯(lián)值再與VT7、VT6飽和電阻相串聯(lián)的總等效電阻)有關(guān)，若R19`大，則脈寬增加；反之，脈寬則減少；加在二極管上的電壓減少。二極管的正向電阻將增大；當(dāng)起搏器電池電壓下降，加在二極管兩端的正向壓降也下降，二極管的正向電阻增加，因而使R19`也相應(yīng)增加，導(dǎo)致脈沖寬度自動(dòng)增加。第六十六頁，共165頁。意義：合理選取二極管和R19`獲取較滿意的能量補(bǔ)償；當(dāng)發(fā)現(xiàn)起搏脈沖寬度增加較多時(shí)，即提示起搏器電池電壓下降較多，可及時(shí)提醒患者更換起搏器，從而可避免因電池的耗竭造成突發(fā)事故。第六十七頁，共165頁。3）P波同步型起搏器起搏器受P波控制，達(dá)到一定同步作用。將心房產(chǎn)生的P波經(jīng)心房電極送給起搏器進(jìn)行放大并延遲120ms，再觸發(fā)起搏器發(fā)出脈沖信號(hào)，最后通過電極向心室發(fā)放刺激脈沖。適用于房室傳導(dǎo)阻滯患者，不適合于竇房節(jié)綜合癥患者。第六十八頁，共165頁。4）其他類型起搏器房室順序型起搏器

其原理是每次刺激先發(fā)放一個(gè)脈沖，刺激心房起搏，經(jīng)過延遲一段時(shí)間后再發(fā)放一個(gè)脈沖刺激心室起搏，以此保持房室激動(dòng)生理順序。雙灶按需型起搏器

有兩個(gè)相關(guān)脈沖發(fā)生器，先后按一定時(shí)序發(fā)放脈沖，使心房和心室都在按需方式下進(jìn)行。程序控制型起搏器

分兩部分：體內(nèi)部分在一般埋藏式起搏器基礎(chǔ)上增加了數(shù)字電路，具有記憶、保持功能；體外部分由控制裝置和電磁鐵組成，可以控制起搏參數(shù)和起搏器工作方式。第六十九頁，共165頁。起博器的結(jié)構(gòu)第七十頁，共165頁。起博器的結(jié)構(gòu)起搏脈沖發(fā)生器的電子電路由控制單元、感知單元和脈沖輸出單元組成。第七十一頁，共165頁。脈沖發(fā)生器PacemakerGenerators第七十二頁，共165頁。電極及其導(dǎo)線PacemakerLeads

Pacemakerleadsaretheconduitsfromthegeneratortothemyocardium.Mostleadsareimplantedtransvenously第七十三頁，共165頁。起搏器的電極起搏電極按安放方式位置的不同，可分為單電極、雙電極、心內(nèi)膜電極、心外膜電極、心肌電極和心房電極。第七十四頁，共165頁。起搏電極電極和導(dǎo)線直接和心臟連接，同時(shí)和起搏器相連，是重要部分。電極形狀、材料、面積等都可以改變起搏閾值。要求電極形狀合理、電極材料良好、面積適當(dāng)，來降低起搏閾值，減少能源消耗，提高使用壽命。第七十五頁，共165頁。電極的結(jié)構(gòu)及形狀為了防止導(dǎo)線長期使用時(shí)折斷和電極腐蝕，導(dǎo)線電極大多用硅橡膠作外套，用愛爾近合金或鎳合金等優(yōu)質(zhì)材料作導(dǎo)體，用愛爾近合金或鉑銥合金等優(yōu)質(zhì)材料作電極頭電極的形狀有勾頭、盤狀、環(huán)狀、螺旋狀、傘狀等不同類型a）柱狀型電極；b）錨型心內(nèi)膜電極；c）螺旋型心肌電極第七十六頁，共165頁。1.導(dǎo)線：由導(dǎo)體和絕緣體構(gòu)成。導(dǎo)體將起搏、感知電極和電極終端相連。通常為鉑銥合金和Elgilog(鈷、鐵、鉻、鉬等金屬合金)，多設(shè)計(jì)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。

第七十七頁，共165頁。電極導(dǎo)線的要求起搏導(dǎo)線兼有起搏刺激和感知的功能，要求有良好的電性能。起搏導(dǎo)線與體液和組織緊密接觸，導(dǎo)線材料要求耐生物老化，抗腐蝕，與血液、組織相容性好。早期的電極都是合金制成的結(jié)構(gòu)緊密的螺圈狀,呈圓柱實(shí)心狀。新型電極為鉑銥、Elgiloy合金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(yīng)用20余年,且仍在臨床應(yīng)用,其優(yōu)點(diǎn)為電極表面積小,極化反應(yīng)低,較低的起搏電壓和電流閾值。電極導(dǎo)管的絕緣層也有較大的發(fā)展。最早的絕緣外層是聚乙烯,有較好的可用性和使用壽命,但長時(shí)間與三尖瓣磨擦?xí)斐山^緣層破損,現(xiàn)已廢棄不用。后來應(yīng)用硅膠材料制作電極導(dǎo)管,這種材料能長時(shí)間耐受軟組織磨損,但少數(shù)硅膠電極導(dǎo)管可引起局部靜脈鈣化,并可累及導(dǎo)管自身。第三種材料是聚氨酯,自上世紀(jì)70年代末用于起搏導(dǎo)管以來已被普遍采用。其優(yōu)點(diǎn)是柔軟而耐磨,韌性好且抗拉力強(qiáng)。該材料制作導(dǎo)管直徑細(xì)而且光滑,磨擦系數(shù)小,兩條導(dǎo)管間不相互粘附,具有很好的滑動(dòng)性,易于與心內(nèi)膜接觸,閾值低且穩(wěn)定。第七十八頁，共165頁。2.電極：陰極主要材料為鉑銥合金和Elgilog，而陽極主要材料為鉑銥合金和鈦。

BipolarUnipolar導(dǎo)線可分為單極和雙極，后者不易引起感知故障。第七十九頁，共165頁。被動(dòng)：利用船錨原理將電極嵌入肌小梁中，通常為翼狀。主動(dòng)：利用螺旋固定于心內(nèi)膜。適用于心室被動(dòng)電極反復(fù)脫位、特殊部位起搏和一部分心房。Screw-InTip有被動(dòng)和主動(dòng)兩種固定方式翼狀頭激素電極導(dǎo)線螺旋頭電極導(dǎo)線第八十頁，共165頁。低閾值電極粗細(xì)閾值高低第八十一頁，共165頁。程控器

PacemakerProgrammerTheprogrammingcomputerallowstelemetriccommunicationwiththeimplantedpulsegeneratorandactsasaninterfacetothehealthcareprovider.Thepacemakerprogrammerisusedtoperformamultitudeoffunctions,includingassessingbatterystatus,modifyingpacemakersettings,andprovidingaccesstodiagnosticinformationthepacemakerhasstored(e.g.,heartratetrendsandtachyarrhythmiadocumentation第八十二頁，共165頁。輸出單元產(chǎn)生向心肌發(fā)出電壓脈沖的電路。適當(dāng)強(qiáng)度的電脈沖可以刺激心肌產(chǎn)生可發(fā)布的動(dòng)作電位，并最終心肌收縮和心臟搏動(dòng)。能產(chǎn)生這樣的電位波形的最小電能量稱為刺激閾。電能量的大小取決于脈沖幅度和脈沖持續(xù)時(shí)間。輸出單元通過對電容充電儲(chǔ)存電能，當(dāng)控制電路決定發(fā)放脈沖時(shí)電容放電。現(xiàn)代起搏器使用2.8V電池，通過對電容并聯(lián)充電，串聯(lián)放電可以使輸出脈沖的電壓幅度高于電池電位。第八十三頁，共165頁。心臟起搏器的能源起搏器電源與它裝在體外還是植入體內(nèi)方式有關(guān)。大多數(shù)外部脈沖發(fā)生器用干電池供電，具有安全、使用和攜帶方便等特點(diǎn)。植入式起搏器大多使用汞電池、鋰電池、核電池等。埋藏式起搏器電源的壽命就是起搏器的壽命，應(yīng)盡量延長使用壽命，減少故障，減少病人痛苦。起搏器電池要求：體積小、容量大、緩慢釋放能量、密封性能好、性能可靠。第八十四頁，共165頁。鋰－碘電池優(yōu)點(diǎn)：高能量密度、高內(nèi)阻、自身放電率低，不會(huì)內(nèi)部短路、不產(chǎn)生氣體和漏液，能被密封以保護(hù)起搏器電路元件。連續(xù)使用壽命10年以上。鋰是陽極，碘是陰極。當(dāng)釋放電能時(shí)，電池的內(nèi)部阻抗緩慢升高，其值可通過遙測獲得。電池阻抗升高能引起電池電壓近似線性下降，表現(xiàn)為起搏頻率的逐漸下降，因而起搏頻率可反映電池狀態(tài)。新電池輸出電壓是3.5伏（V），當(dāng)電池電壓下降到2.2-2.4V時(shí)就需要更換。第八十五頁，共165頁。起搏系統(tǒng)植入方法第八十六頁，共165頁。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(dǎo)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(shù)切口部位最常用的有2種：經(jīng)穿刺鎖骨下靜脈，插入導(dǎo)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)切開皮膚暴露頭靜脈，從該靜脈插入導(dǎo)管至心臟右室內(nèi)，再在此切口處皮下分離出一個(gè)可容下起搏器的囊袋，仍將導(dǎo)管尾部連接起搏器，并將起搏器放入囊袋，再關(guān)閉囊袋即結(jié)束手術(shù)。此法較佳，因只需一個(gè)切口，可減少病人痛苦，且操作起來也較簡便。步驟：第八十七頁，共165頁。（一）插送電極導(dǎo)管頭靜脈途徑：有不引起血胸、氣胸和氣栓等優(yōu)點(diǎn)，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(dāng)可引起氣胸、血胸等，偶可誤穿鎖骨下動(dòng)脈。第八十八頁，共165頁。靜脈通道頭靜脈頸內(nèi)靜脈鎖骨下靜脈第八十九頁，共165頁。鎖骨下靜脈穿刺法第九十頁，共165頁。放置起搏導(dǎo)線第九十一頁，共165頁。（二）電極定位心室電極安置：電極導(dǎo)管→右心房→插入彎導(dǎo)引鋼絲→右心室→直導(dǎo)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。第九十二頁，共165頁。右心房右心室第九十三頁，共165頁。置入起搏器第九十四頁，共165頁。（三）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)。縫合時(shí)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)。第九十五頁，共165頁。體外程控儀第九十六頁，共165頁。（四）術(shù)后護(hù)理

(1)平臥或左側(cè)臥位(2)心電監(jiān)護(hù)(3)切口沙袋壓迫止血6小時(shí)(4)應(yīng)用抗生素預(yù)防感染(5)避免接觸磁鐵和高頻電流第九十七頁，共165頁。（五）并發(fā)癥

(1)感染(2)血栓性靜脈炎，肺梗塞(3)電極移位(4)閾值升高(5)膈肌痙攣(6)心室穿孔(7)脈沖發(fā)生器故障第九十八頁，共165頁。（六）隨訪(1)病人每晨醒后檢查自已的脈搏并隨時(shí)作記錄,及時(shí)發(fā)現(xiàn)心率改變。(2)定期復(fù)查:出院后2周作第1次隨訪,以后每2周隨訪1次,2月后每3－6個(gè)月隨訪1次。在起搏器達(dá)預(yù)定壽命到達(dá)前半年,增加隨訪次數(shù)至3月或1月一次。發(fā)現(xiàn)電池有耗竭傾向時(shí),宜每周隨訪1次,直至更換起搏器,第九十九頁，共165頁。隨訪內(nèi)容①心電圖:通過記錄心電圖,可觀察起搏器的按需功能和起搏功能。②起搏脈沖圖:以通用示波器作類似心電圖標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)的連接,觀察脈沖的波形,頻率和寬度,并與原來的指標(biāo)對照。③胸部X線攝片:正,側(cè)位拍片,觀察電極位置是否良好,有無電極移位或斷裂。第一百頁，共165頁。如何預(yù)測起搏器電池即將耗盡?

心臟起搏器是靠一定強(qiáng)度的電壓來進(jìn)行正常工作的，一旦電池耗盡，起搏器也就停止工作，病人隨時(shí)都可出現(xiàn)險(xiǎn)情，因而如何預(yù)測起搏器電池即將耗盡，以便及時(shí)更換起搏器就顯得非常重要，不論是醫(yī)生或病人都應(yīng)掌握這一手段?？蓮囊韵卤憩F(xiàn)進(jìn)行預(yù)測：起搏頻率降低至大于或等于原起搏頻率的10%時(shí)。脈沖寬度較置入時(shí)增加30%時(shí)。脈沖振幅較置入時(shí)降低30%時(shí)。出現(xiàn)以上情況，即為電池將要耗盡，應(yīng)立即更換心臟起搏器。第一百零一頁，共165頁。起搏器技術(shù)成熟、安全嗎？經(jīng)半個(gè)世紀(jì)不斷完善；手術(shù)死亡率幾乎為0；全球共有三百多萬患者行心臟起搏治療；每年約有三十多萬患者新置入起搏器。第一百零二頁，共165頁。國內(nèi)僅2～3％有適應(yīng)證的患者得到起搏治療3%97%每年全國起搏器置入約12萬例未置入置入第一百零三頁，共165頁。中國內(nèi)地 10香港 140臺(tái)灣 110韓國 30印度 1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(tái)起搏器？第一百零四頁，共165頁。從單腔、雙腔起搏發(fā)展為三腔、四腔起搏（非生理性–生理性）進(jìn)入功能自適應(yīng)時(shí)代從治療心電衰竭發(fā)展到治療心電紊亂（房顫、室顫…）和非心電性心臟疾患（心衰、暈厥、心肌病…

）

--適應(yīng)癥的擴(kuò)展人工心臟起搏器的未來展望

第一百零五頁，共165頁。以低功耗的微處理芯片為核心部件的起搏電路，將使起搏電路的性能由軟件來修改，將改變目前采用全定制（ASIC）設(shè)計(jì)，每次改進(jìn)都花費(fèi)很多人力物力和時(shí)間的狀況，將大大減少新型起搏電路的開發(fā)周期和成本。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙測技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，將來可能出現(xiàn)完全自動(dòng)化的起搏器。這種自動(dòng)化的脈沖發(fā)生器能夠根據(jù)患者電生理學(xué)的基本情況自動(dòng)適應(yīng)，借助于時(shí)間周期的分析、傳感器的輸入和自動(dòng)解釋所存儲(chǔ)的資料以確定最適宜的起搏方式。起搏器能夠自動(dòng)地測定心房、心室的起搏和感知閾值，并根據(jù)傳感器資料自動(dòng)地程控基礎(chǔ)頻率。第一百零六頁，共165頁。第二部分心臟除顫器第一百零七頁，共165頁。除顫器(defibrillator)用較強(qiáng)的脈沖電流通過心臟來消除心律失常，使之恢復(fù)竇性心律的方法，稱為電擊除顫或電復(fù)律術(shù)。用于心臟電擊除顫的設(shè)備稱為除顫器，它能完成電擊復(fù)律，即除顫。在短時(shí)間內(nèi)以足夠大的電流同時(shí)刺激全部心肌，使所有纖顫心肌同時(shí)發(fā)生除極化，而進(jìn)入同步第一百零八頁，共165頁。心臟纖維顫動(dòng)及除顫生理學(xué)心室顫動(dòng)——最危險(xiǎn)的心律失?！纯讨滤馈，F(xiàn)象：心室?。翰灰?guī)則、不協(xié)調(diào)的收縮——顫動(dòng)。心電波：無規(guī)律、非同步。全身血循環(huán)：血循環(huán)立即停止。3～5分鐘后→死亡。第一百零九頁，共165頁。美國心科自動(dòng)體外除顫儀第一百一十頁，共165頁。第一百一十一頁，共165頁。第一百一十二頁，共165頁。環(huán)行學(xué)說正常時(shí)：

心電→浦肯野氏纖維→心內(nèi)膜下心室肌→心外膜面心肌心室肌興奮后，310ms不會(huì)再起反應(yīng)——稱不應(yīng)期。正常心臟：

單個(gè)興奮灶，各向傳播，對面匯合，由于不應(yīng)性，沖動(dòng)消滅。心臟纖維顫動(dòng)生理學(xué)第一百一十三頁，共165頁。損傷的心臟：

損傷組織不應(yīng)期較長。損傷區(qū)邊緣興奮灶，興奮單向阻滯。沖動(dòng)繞心室壁順時(shí)針方向運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)行時(shí)間大于不應(yīng)期（如速度50cm／s，周徑16cm(直徑5cm)，運(yùn)行時(shí)間320ms），最初被興奮的心肌重新興奮。使沖動(dòng)沿著心肌不斷環(huán)行。衰竭的心臟：

既損傷又?jǐn)U大，周徑較長，增加了發(fā)生環(huán)狀興奮的可能性。第一百一十四頁，共165頁。興奮灶興奮灶興奮灶暫時(shí)不應(yīng)區(qū)(a)(c)(b)圖3.1心室顫動(dòng)形成環(huán)形運(yùn)動(dòng)模式圖(d)第一百一十五頁，共165頁。房顫VS室顫心臟是推動(dòng)全身體血液循環(huán)的器官，由于心臟的有節(jié)律的搏動(dòng)，推動(dòng)了血液從靜脈，經(jīng)過心房和心室，進(jìn)入到動(dòng)脈，從而維持血液循環(huán)。完成心臟泵血功能的首要條件，是心肌纖維的同步收縮。當(dāng)心肌因種種原因不能同步收縮而代之以蠕動(dòng)樣顫動(dòng)時(shí)，心臟的泵血功能就完全喪失，心房肌肉的顫動(dòng)稱為房顫，心室肌肉的顫動(dòng)為室顫。第一百一十六頁，共165頁。在房顫時(shí)，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絕對的不規(guī)則。由于大部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(dǎo)致心肌衰竭。室顫是很危險(xiǎn)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(huì)死亡，而且室顫一旦發(fā)生，就不易自動(dòng)消失。通常使用的除顫方法是電擊除顫。第一百一十七頁，共165頁。腦電圖腦電圖心電圖動(dòng)脈壓時(shí)間5秒纖維顫動(dòng)前期纖維顫動(dòng)圖3.2心室纖維顫動(dòng)的生理變化1.心房顫動(dòng)的后果:

心房作用：心臟增壓。心房顫動(dòng)→心室充盈↓→血液輸出量↓→但仍可幾乎正常地生活2.心室顫動(dòng)的后果

心室作用：主要排血腔。心室顫動(dòng)→心臟不排血→血壓↓＝0→全身器官灌血停止→缺氧→（3～5min）大腦受損→（幾分鐘）死亡第一百一十八頁，共165頁。除顫——消除顫動(dòng)，心室肌重新同步化。Kouwenhoven等發(fā)現(xiàn)：（三十年代）交流電電擊同一心臟：低強(qiáng)度→心室顫動(dòng)；較高強(qiáng)度→心室除顫。電擊除顫法：Beck等：交流電，直接對心臟。Zoll等：交流電，經(jīng)胸途經(jīng)對心臟。另些人：高強(qiáng)度短暫直流電，經(jīng)胸途經(jīng)對心臟，且可用于心房電轉(zhuǎn)復(fù)律。第一百一十九頁，共165頁。一．除顫的機(jī)理電除顫：電擊所有能被興奮的組織，阻滯環(huán)行運(yùn)動(dòng)。心肌同處不應(yīng)期，心室興奮同步，顫動(dòng)終止。心臟起搏與除顫比較：除顫較起搏：電極面積大1,000倍，電流強(qiáng)1,000倍；但心肌電流密度相近，危險(xiǎn)性相同。經(jīng)胸除顫，需要幾千V電壓，幾十A電流。刺激心肌興奮電極面積電流起搏小塊心肌依次數(shù)mm２數(shù)μA除顫整個(gè)心臟同步數(shù)十cm２數(shù)A第一百二十頁，共165頁。電擊除顫

所謂電擊除顫就是利用足夠大的電流流過心臟來刺激心肌，使所有的心肌細(xì)胞同時(shí)去極化，然后同時(shí)進(jìn)入不應(yīng)期，從而促使顫動(dòng)的心肌恢復(fù)同步收縮狀態(tài)，使心肌恢復(fù)正常。然而只有一定幅度和一定的持續(xù)時(shí)間的電流才能起到除顫作用。第一百二十一頁，共165頁。心臟除顫器又名心電復(fù)律機(jī)，是用電擊的方法來搶救和治療心律失常的一種醫(yī)療電子設(shè)備。起搏和除顫都是利用外源性的電流來治療心律失常，區(qū)別在于：后者電擊復(fù)律時(shí)，作用于心臟的是一次瞬時(shí)高能脈沖（一般持續(xù)時(shí)間是4-10ms，電能在40-400J(W·S)瓦·秒（焦耳）內(nèi)）。第一百二十二頁，共165頁。除顫器的臨床應(yīng)用快速糾正室顫,及時(shí)挽救患者的生命。在用藥無效時(shí)，及時(shí)用除顫器糾正室性心動(dòng)過速。在持續(xù)發(fā)作室上性快速心律失常時(shí)，嚴(yán)重影響心臟功能，用藥無效時(shí)，宜予電擊復(fù)律。第一百二十三頁，共165頁。心臟除顫器的基本原理交流除顫直流除顫第一百二十四頁，共165頁。交流除顫最初的除顫器（1956)可產(chǎn)生出60Hz的交流電流流過心臟，電流可大到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(fù)，則再次重復(fù)讓這樣的交流脈沖流過心臟，直到恢復(fù)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(shí)，反而會(huì)引起室顫，還有一個(gè)缺點(diǎn)是，在它的最大輸出時(shí)，此除顫器的變壓器的輸入端電流會(huì)高達(dá)90A，這會(huì)干擾連在同一電源線上的其它儀器的工作，所以現(xiàn)在交流除顫器已不再使用。第一百二十五頁，共165頁。直流除顫1962年末，BernardLown發(fā)明了直流除顫器并成功地用于臨床，而且這種直流除顫方法一直沿用到現(xiàn)在。這種方法是先用直流電流對電容充電，達(dá)到較高的電壓后再通過電極在病人的胸部快速放電，直流除顫器不僅能比交流除顫器更有效地去除室顫，而且也能用于消除房顫和其它類型的心律失常。由于不要多次重復(fù)地對病人加以大電流，所以對病人來說，其危害也比較小。直流除顫器自七十年代開始己在醫(yī)院廣泛普及。除顫器己是手術(shù)室和急救科的必備設(shè)備。此外，現(xiàn)代直流除顫器可分為常規(guī)的和自動(dòng)的，自動(dòng)除顫器又可分為體外的和植入體內(nèi)的。第一百二十六頁，共165頁。直流除顫（RLC阻尼放電）電壓變換器:將直流低壓變換成脈沖高壓。高壓整流電路：脈沖高壓經(jīng)整流后向儲(chǔ)能電容C充電。除顫治療時(shí)，繼電器K動(dòng)作，使充電電路被切斷，由儲(chǔ)能電容C、電感L向人體放電。瓦秒表可記錄儲(chǔ)能元件所儲(chǔ)存的能量。電感器的主要作用是為了防止在放電的起始階段釋放的電流過大或電壓過高，從而降低峰值電壓，但是盡管如此，直流除顫器在放電時(shí)的電壓峰值仍可達(dá)到3kV以上。第一百二十七頁，共165頁。RLC阻尼放電除顫治療時(shí)，控制高壓繼電器K動(dòng)作，使充電電路被切斷，由儲(chǔ)能電容C、電感L及人體串聯(lián)接通，使之構(gòu)成RLC（R為人體電阻、導(dǎo)線電阻、人體與電極的接觸電阻三者之和）串聯(lián)諧振衰減振蕩電路，即為阻尼振蕩放電電路。第一百二十八頁，共165頁。阻尼放電雙向尖峰電流除顫效果好,對人體組織損傷小。放電時(shí)間一般為4～10ms，可以適當(dāng)選取C、L值來實(shí)現(xiàn)。通過人體心臟的電流波形第一百二十九頁，共165頁。

L的作用：波形整形。①不設(shè)L，放電呈指數(shù)波形(圖3.11a)。波幅高，能量集中，對心肌損傷較大。②設(shè)置L，放電呈阻尼正弦波(圖３.11b)。波幅較低，波形變圓，對心肌損害小。0510105t(ms)V(kV)圖3.11兩種放電曲線ab第一百三十頁，共165頁。

RLC電路電流方程如下：

初始條件：i＝0，Uc＝V。解的形式：R1C≈2s，當(dāng)t＝5R1C≈10s時(shí)，Uc＝0.99V。實(shí)踐證明，C上能量僅60%傳給人體，其余在電路中消耗，效率較低。a2＜1/LC2a2=1/LC2a2＞1/LC2欠阻尼臨界阻尼過阻尼第一百三十一頁，共165頁。第一百三十二頁，共165頁。心臟除顫器的類型按是否與R波同步來分:1)非同步除顫器：用于無明顯R波時(shí)。2)同步除顫器：有明顯R波時(shí)。按電極板放置的位置來分:1)體內(nèi)除顫器：電極放置胸內(nèi)直接接觸心肌進(jìn)行除顫。2)體外除顫器：電極放置胸外，間接接觸除顫。第一百三十三頁，共165頁。心臟除顫器的主要性能指標(biāo)1．最大儲(chǔ)能值最大儲(chǔ)能值＝400W·s（安全劑量）單位：W·s=J∵W=CU2/2

∴C確定時(shí)→W∝U22．釋放電能量實(shí)際向病人釋放的電能。因?yàn)椋弘娐?、皮膚電阻等要耗能，負(fù)荷不同，釋放電能不同。通常等效負(fù)荷＝50Ω3．釋放效率釋放效率＝釋放能量∶儲(chǔ)存電能大多＝50%~80%。例如，國產(chǎn)QC–11型，釋放效率＝67%4．最大儲(chǔ)能時(shí)間電容充電到最大儲(chǔ)能值所需時(shí)間。越短越好。大多＝10~15s5．最大釋放電壓最大儲(chǔ)能值放電時(shí)，負(fù)荷上的最高電壓。國際電工委員會(huì)規(guī)定：100Ω負(fù)荷時(shí)，最高釋放電壓＜5000V。第一百三十四頁，共165頁。常用除顫電極實(shí)圖成人電極和兒童電極插件胸－背除顫電極體內(nèi)除顫電極第一百三十五頁，共165頁。同步除顫

直流除顫器除了能消除室顫外，還能糾正房顫、心動(dòng)過速等心律失常，在這類病人中，心室還是能收縮的，在心電圖中可以看到QRS波和T波，如果除顫電擊恰好落在T波的中部，由于此時(shí)正值心臟的易損期，外加的刺激很容易引起室顫。因此，對于這類病人的復(fù)律應(yīng)避免電擊發(fā)生在T波的中部，最佳的放電時(shí)間是在R波的下降期或下降期的中部，這時(shí)整個(gè)心室肌纖維正處于絕對不應(yīng)期，有利于心律的恢復(fù)、又可以避免電擊不落在T波段，所以，要使電擊放電與QRS波同步。第一百三十六頁，共165頁?；谝陨显?，同步除顫時(shí)必須從病人身上取得心電信號(hào)，經(jīng)檢測出R波以后，再經(jīng)過30ms延遲，然后才觸發(fā)放電，由于正常人室壁激動(dòng)時(shí)間小于30ms，所以這時(shí)除顫脈沖大約是在R波的下降期中部。具有同步除顫功能的除顫器在電路上至少可以分成三大部分，除顫器充放電電路、心電放大與顯示電路和R波檢測、延遲電路。第一百三十七頁，共165頁。同步電路的原理同步電路的作用是除顫放電時(shí)與患者自主的R波同步。電路先由心電放大器檢測到心電波，再倒相，通過微分電路，得到正負(fù)尖脈沖，每次正脈沖觸發(fā)除顫器發(fā)出放電脈沖信號(hào)。這樣使得除顫時(shí)刻是從R波下降沿開始，從而避開心動(dòng)周期的易激期，以保證患者的安全。第一百三十八頁，共165頁。典型的心臟除顫器一種簡單的心臟除顫器電路分析（同步式）一．充放電電路（如圖3.17）充電：DC-DC變換。原理：低壓直流→高頻振蕩→升壓→(倍壓)整流→濾波→高壓直流C3C4C2第一百三十九頁，共165頁。

具體過程：按下SB→VT1、VT2高頻振蕩→T升壓→次級(jí)L2交變高壓→倍壓整流，濾波→高壓直流正半周（a+，b-）時(shí)→VD1導(dǎo)通→C3充電負(fù)半周（a-，b+）時(shí)→VD2導(dǎo)通→C4充電

充電壓：U＝UC2＝UC3＋UC4，充電能：A＝CU2/2，其中：C＝C2＋C3C4/(C3＋C4)

SA1——體內(nèi)、體外除顫選擇開關(guān)——雙刀兩位體外除顫：SA1-1、SA1-2→“1”位→L1↓→L2電壓升高→U↑體內(nèi)除顫：SA1-1、SA1-2→“2”位→L1↑→L2電壓降低→U↓第一百四十頁，共165頁。二．同步電路（如圖3.18）作用：除顫時(shí)與患者自主的R波同步，避開易激期。組成：VT1、VT2——雙端輸入單端輸出，差動(dòng)放大電路；C1、R9——微分電路；VT3——單向放大；VT4—整形；VT5——射極輸出；3CT——可控硅；K1、K2—繼電器第一百四十一頁，共165頁。

工作過程：按下SB按鈕→→3CT導(dǎo)通→K1動(dòng)作→C放電(與R波同步)R波→Ue脈沖K2動(dòng)作→示波器掃線增輝(檢查)注意：除顫前，須反復(fù)預(yù)試R波同步性能，順利、安全必不可少(室顫除外)。

第一百四十二頁，共165頁。

波形：圖3.19Uab：輸入a、b兩端，差動(dòng)心電信號(hào)。Uc：心電信號(hào)差動(dòng)放大輸出（倒相）（VT1、VT2）Ud：R波微分信號(hào)（C1、R9）Ue：對正尖脈沖放大、整形、輸出脈沖（VT3，VT4，VT5）第一百四十三頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析

電路組成：除顫充電、除顫放電、電源及其控制電路，方框圖：如圖3.20。

第一百四十四頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析一．除顫充電及控制電路（如圖3.21）組成：直流變換器、高壓儲(chǔ)能電容、儲(chǔ)能指示、充電控制等。第一百四十五頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析1．直流變換器作用：低壓直流→高壓直流組成：VT2、VT3:多諧振蕩器；VT4：電壓放大；VT5、VT6:并聯(lián)射極輸出器；VT7：功率開關(guān)管；T1：升壓變壓器；VD6～VD8：橋式整流原理：VT2、VT3振蕩→方波→VT4電壓放大→VT5、VT6電流放大→VT7交替通斷→T1升壓→高壓交變信號(hào)→VD6～VD8整流→高壓脈沖直流→電容充電調(diào)節(jié)：RP2調(diào)方波頻率；RP3調(diào)脈沖占空比。第一百四十六頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析2．高壓儲(chǔ)能電容器組成：C9、C10并聯(lián)，控制：高壓真空繼電器、控制電路。3．高壓儲(chǔ)能指示指示器：瓦秒表“WS”安裝：R20～R44，組成的串聯(lián)電路中。用途：指示高壓電容儲(chǔ)能值。第一百四十七頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析4．除顫充電控制電路組成：比較器(N1)、開關(guān)管VT1。作用：高壓過充保護(hù)，保證安全。充電能達(dá)400W·s→停止充電。原理：按下SB4后：C9、C10電壓=0→采樣電壓=0→N1的V+＞V－→N1輸出高→VT1導(dǎo)通→VT2、VT3振蕩→…→C9、C10電壓↑→采樣電壓↑→N1的V+＜V－→N1輸出低→VT1截止→VT2、VT3停振→…→C9、C10電壓不變設(shè)定：調(diào)節(jié)RP1→V+變→C9、C10穩(wěn)定電壓變→儲(chǔ)能變(＜400W·s)第一百四十八頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析5.高壓充電安全電路作用：使比較器具一定滯后性。原理：N1輸出高→VD2導(dǎo)通，VD1截止→VT1導(dǎo)通→…→C9、C10電壓↑預(yù)定值→N1的V+略＜V－→N1輸出低→VD2截止，VD1導(dǎo)通→VT1截止→…→C9、C10電壓不變N1的V+↓更＜V－→C9、C10難再充電（安全）第一百四十九頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析二．除顫放電控制電路驅(qū)動(dòng)、控制兩部分，電路原理如圖3.22。

第一百五十頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析1．驅(qū)動(dòng)電路組成：VT11、VT12：單穩(wěn)態(tài)電路；VT13：功率開關(guān)；高壓真空繼電器過程：正觸發(fā)脈沖→VT11、VT12飽和→VT13飽和→高壓繼電器吸合→放電第一百五十一頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析1．控制電路同步或非同步控制電路，“機(jī)內(nèi)”與“人體”釋放控制電路。組成：C14、R56、C13、R57——帶通濾波；VT8——倒相放大；C15、R59——微分；VT9——倒相放大；N2——比較器①非同步除顫：SA1接13－4，按下SB3→R74接地→VT10截止→VT10集電極輸出正脈沖→觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路→…→放電第一百五十二頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析

②同步除顫：SA1接10－13，按下SB3→VT10截止，心電波→CX2→R57、C14、R56、C13濾波→檢出QRS波→VT8倒相放大→R59、C15微分→VT9倒相放大→N2的V－↓→N2輸出高電平→VD10、R70、C18→觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路→…→放電效果：電擊與R波下沿同步，避開易激期。第一百五十三頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析

③“機(jī)內(nèi)”釋放：圖3.21中SA2→K3吸動(dòng)→C9、C10放電（經(jīng)R45～R55）第一百五十四頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析三．電源部分（圖3.23）

220V交流電源，機(jī)內(nèi)電池。21節(jié)隔-鎳電池，自動(dòng)充電電路。第一百五十五頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析電源選擇：開關(guān)S——四刀四位，①S各刀“4”位時(shí)，使用交流電源，220V，50Hz→T2變壓→VD9～VD16橋式整流→C24濾波→+24V的直流電源(接點(diǎn)14)→VT14～VT16、DW3等穩(wěn)壓→+12V直流電壓(接點(diǎn)4)，第一百五十六頁，共165頁。QC—11除顫器的電路分析②S各刀“2”位時(shí)，使用機(jī)內(nèi)21節(jié)干電池。③S各刀“1”位時(shí)，整流濾波、穩(wěn)壓電路仍在工作。電池電壓不足→N3的V－＜V＋→N3輸出高電平→VT18導(dǎo)通→VT19恒流導(dǎo)通→VT20、VT21電流放大→電池充電→電壓↑預(yù)定值→N3的V－↑＞V＋→N3輸出低電平→VT18截止→VT19、VT20、VT21截止→停止充電第一百五十七頁，共165頁。除顫器的應(yīng)用一．直接心臟除顫胸部外科手術(shù)時(shí)，心室顫動(dòng)，用除顫器進(jìn)行治療。心臟外科手術(shù)，用人工心肺機(jī)，要求心臟停止跳動(dòng)，心室肌施以低能交流電電擊。手術(shù)后再除顫。第一次以低能量除顫，失敗后可略增加能量，能量過高有害。二．選擇性除顫選擇性除顫（心臟復(fù)律）：同步電擊，治療心律失常心律失常：心房顫動(dòng)，心房撲動(dòng)，陣發(fā)性房性心動(dòng)過速，房室結(jié)心動(dòng)過速，室性心動(dòng)過速。適用：急性（危急性）心動(dòng)過速，藥物治療無效的慢性室性心律失常，心律失常病因解除后的心律轉(zhuǎn)復(fù)（如：換置瓣膜后）應(yīng)用：先藥物治療，后電擊治療，相結(jié)合。步驟：調(diào)到同步方式→涂導(dǎo)電膏（避免導(dǎo)電膏短路）→同步電擊效果：心律轉(zhuǎn)復(fù)后竇性節(jié)律者＞90％。竇性節(jié)律維持36個(gè)月以上者≈30％。熱忱下降第一百五十八頁，共165頁。除顫器的應(yīng)用三．緊急性除顫作用：突然死亡綜合癥的急救措施之一，心肺復(fù)蘇(CPR)：維持呼吸和循環(huán)，防止不可逆的腦損害。效果：不開胸復(fù)蘇的成活率＝0～82％，平均＝16％。3.5除顫器的具體操作