搜索
电学概念心脏起搏的目标•发放足够的能量，持续除极心肌•正确和持续感知自身活动起搏和感知的原理起搏原理•能量•输出参数•心脏起搏阈值•阻抗能量•欧姆定律•电压•电流•阻抗欧姆定律•V=IR•V=电压•I=电流•R=阻抗电压•两点之间能量电势的差别•测量单位=伏特(V)电流•电子转移或者流动的速度•测量单位=毫安培(mA)阻抗•电流通过一种物质时的阻力•测量单位=欧姆(Ω)电路推理高阻抗低阻抗V=IRV=IR固定电压输出参数•脉宽•脉冲振幅输出脉宽(ms)脉冲振幅脉冲开始脉宽脉冲结束脉冲波形首沿尾沿5.0V5.0V4.3V0.6ms0.6ms理论的实际的由于阻抗上升，导致电压下降输出脉宽(ms)极化•极化是离子的选择性迁移，导致电荷堆积的结果，与电流进一步的流动相反•影响极化电压的因素:•表面积•电流•电极金属•脉宽带正电的离子带负电的离子电极电流密度•由电极的表面积、电极的几何形状和发放到起搏导线上的电流量决定目标:高电流密度•通过下列方法获得:•小的表面积•电极几何形状(如:环形)球形头端环形头端多孔头端Solidelectrode12mm2Porouselectrode57.5mm212mm212mm25.0mm250.0mm2(uncoiled)Totalsurfacearea电极总表面积实心电极多孔电极总表面积心脏起搏阈值•定义•强度－时间曲线•影响阈值的因素•夺获安全范围心脏起搏阈值•通过一个特定的导线，产生稳定心脏除极所需的最小电能•可以用电压、电流、能量或者电荷表示夺获失夺获脉宽（ms）脉冲振幅（V）强度－时间曲线脉冲宽度(ms)电压起搏阈值(V)2.01.51.0.50.40.250.51.01.52.02.53.0强度－时间曲线脉宽(ms)电压起搏阈值(V)2.01.51.0.50.40.250.51.01.52.02.53.0基强度时值点强度－时间曲线强度－时间曲线•对多种脉宽情况下的夺获阈值的一种描述•基强度–在无限宽的脉宽时的最小电压阈值•时值-两倍基强度电压时的脉宽脉宽(ms)电压起搏阈值(V)2.01.51.0.50.40.250.51.01.52.02.53.0基强度时值点强度－时间曲线•我们为什么关心?•阈值的最小能量消耗应该在时值的脉宽•怎样将强度－时间曲线用于临床?•对于长期植入的导线，测定时值点能够设置最有效的脉宽强度－时间曲线•你应该程控多少的安全范围?•参数:–epg=发生器能量输出–et=阈值能量–Vpg=发生器电压输出–Vt=阈值电压•Barold推荐慢性期电压安全范围为2:1至2.5:1SF=epget或VpgVtBarold,S.et.al.HeartDisease:ATextbookofCardiovascularMedicine.2nded.Philadelphia:WBSaunders,1997:705-41.急性期到慢性期的阈值变化•历史报告为发生在植入后2到8周•阈值可能增加2-5倍•虚拟电极–心肌接触面可兴奋组织不可兴奋组织虚拟电极电极慢性期电极Hayes,D.et.al.CardiacPacingandDefibrillation:AClinicalApproach.Futura.Armonk,NY.2000:7.起搏阈值的急性变化00.511.522.533.544.551234567132652植入后时间慢性期起搏阈值，脉宽(ms)类固醇洗提非类固醇洗提起搏阈值•我们如何降低炎症反应，以获得更低的阈值?•类固醇起搏阈值Hayes,D.et.al.CardiacPacingandDefibrillation:AClinicalApproach.Futura.Armonk,NY.2000:7.00.511.522.533.544.551234567132652植入后时间慢性期起搏阈值，脉宽(ms)类固醇洗提非类固醇洗提SJM的类固醇释放•PassivePlus®DXTIN导线•Tendril®DX和SDX导线•Isoflex®导线影响夺获阈值的其他因素•活动度水平•体位•一天中不同的时间•伴发疾病•心力衰竭•血钾升高•进食•药物•疾病进展患者安全•无夺获•所有起搏器的其他功能失去意义•起搏期不能支持患者!安全范围=程控输出夺获阈值安全范围•测得的夺获阈值和程控输出的比•临床标准－2:1挑战•将电池的耗用电流降到绝对最低，以使电池寿命最大化•为以后可能发生无法预料的阈值上升的患者提供安全•在尽可能小的起搏器内实现这些目标AutoCapture™起搏系统•该设计用于:•确认每一次起搏刺激的反应•根据患者的阈值改变，自动调整输出•提供最大的安全性•使能量消耗最小AutoCapture™起搏系统•通过检测ER波(逐跳)，确认夺获•每隔8小时自动测量一次阈值•自动调整输出电压，以提供一个刚刚超出阈值的有效输出起搏原理阈值测量建议的最大起搏阈值•急性期心房:1.5V•急性期心室:1.0V•慢性期心房:2.5V•慢性期心室:2.5V导线阻抗•评价导线的完整性•而非导线位置导线阻抗变化•高阻抗•2500Ω•也被称为“断路”•慢性期导线系统–导线的导体线圈断裂•急性期导线系统–导线尾端接头和起搏器端口固定螺丝之间的接触丧失导线阻抗变化导线阻抗变化•低阻抗•250Ω•也被称为“短路”•绝缘层破损–绝缘层被缝线割断–绝缘层老化–锁骨下挤压综合征导线阻抗变化起搏原理电池寿命电池寿命电池阻抗起搏器起搏器起搏器2.8V2.4V2.0V100-1,000ΩBOL10,000Ω20,000ΩEOL电池容量•以Ah表示•如果一个电池有1.0Ah的容量和:•电路每小时消耗0.5A，电池可以持续2小时•电路每小时消耗1A，电池可以持续1小时•注:起搏器中使用的电池为0.4到1.5Ah寿命•耗用电流•起搏器电池的耗用电流以uA表示•电池容量和耗用电流之间的关系为:–1.0A=1000mA–1.0mA=1000uA–因此1.0A=1000X1000或1,000,000uA–一个1Ah的电池有1,000,000uA可使用的容量寿命•耗用电流•备用耗用电流(家务管理)–当起搏器没有发放输出刺激时，起搏器每小时平均消耗低于10uA的电流–当起搏器被抑制时，该10uA的电流被用来运作电路可用电池容量=1.2Ah起搏器耗用电流=20uA一年的小时数=87601,200,000uA(h)20uA=60,000h60,000h8760=6.849yr寿命寿命•影响耗用电流的因素•脉冲振幅•脉宽•起搏频率•起搏模式•起搏百分比•导线阻抗寿命感知原理•体表心电图•腔内心电图•心脏感知阈值•感知放大器•感知安全范围•单极/双极•电磁干扰•肌电干扰感知原理体表心电图腔内心电图心电图窦房结心房肌房室结希氏束束支浦氏纤维心室肌体表体表心电图腔内心电图振幅•波峰至波峰信号的电压•典型的振幅值•急性期心室:7-15mV•慢性期心室:5-12mV•急性期心房:1.5-4mV•慢性期心房:1.0-3mV05-5振幅频率•定义为每秒钟通过某一点的信号数目•频率用赫兹(Hz)表示斜率=dv(v/s)dt斜率dVdt时间电压斜率自身信号的斜率•心室中可接受的斜率•R波=0.75V/s或者更大•心房中可接受的斜率•P波=0.50V/s或者更大感知原理慢性期感知阈值感知放大器感知安全范围心脏感知阈值•在电极之间可抑制按需起搏器所需的最小心脏电能•测量P波和R波振幅•电极看到的心脏信号•仅检测QRS信号的方法•影响放大器的不想要的信号感知放大器除颤保护过滤器放大器比较器输出逻辑电路起搏器电路导线输入StSt=感知阈值Sm=SsSs=感知灵敏度设置在植入时，Sm至少为2感知灵敏度的安全范围141040100100201021脉冲发生器感知灵敏度曲线骨骼肌信号QRS信号T波SIN2测试脉冲测试脉冲的持续时间–ms感知灵敏度的安全范围测试脉冲的持续时间测试脉冲的持续时间骨骼肌信号感知灵敏度感知灵敏度敏感度降低QRS信号感知灵敏度的安全范围敏感度增加影响感知阈值的因素•EMI•导线阻抗•急性期到慢性期的R波变化•疾病•药理因素感知原理单极/双极单极导线起搏器双极导线起搏器单极和双极感知•单极•大的感知回路–大的起搏钉–对干扰更敏感–胸肌刺激–更易受EMI影响–较小的导线直径•双极•小的感知回路–小的起搏钉–对自身心脏信号更敏感–没有肌电干扰–EMI保护–较少的交叉感知BipolarUnipolar双极和单极单极双极感知原理电磁干扰肌电干扰电磁干扰•心律转复/除颤•电刀•核磁共振(MRI)•体外震波碎石术(ESWL)•放疗•射频消融电磁干扰•临时•脉冲发生器抑制•反转为非同步模式•跟踪•假象程控•永久•脉冲发生器损坏–无输出、输出改变、频率改变、模式转换•患者伤害–直接耦联、室颤、热能或机械性组织损伤心律转复/除颤•任何电操作之前，必须分析设备之间的相互作用•心律转复/除颤可能使起搏器受到干扰•心律转复/除颤中使用的贴片需远离4-6英寸•如可能，贴片应放置在胸前/背后电刀的影响•重新程控•使脉冲发生器永久性损坏•抑制脉冲发生器•反转到一种回退模式*、噪音反转模式或者电重设(*应该知道该备用模式的特点，以便不会将其与功能障碍或者停止服务混淆)•通过导线向心脏传输电能，导致心肌热损伤(导致心肌梗死或者室颤，或者两者同时发生）核磁共振成像(MRI)•通常禁止•非同步起搏碎石术•起搏器患者实施碎石术指南•将起搏器程控至VVI或者VOO模式•保持碎石机的焦点距离起搏器6英寸之外•整个过程需心脏监测放疗•诊断/治疗•CMOS电路•累积效果•建议•防护/重新放置起搏器CMOS电路•低至500rad的剂量就可能引起损坏•在一个标准起搏器中，5000-10,000个晶体管同时受到攻击，可能造成其失效CMOS电路•CMOS设备受到放疗中使用的高剂量电离辐射的影响，使其诊断水平达不到要求•失效模式不能被预测•剂量是累积的，因此整个放疗过程中需监测脉冲发生器CMOS电路•严格禁止暴露于治疗水平的电离辐射•起搏器需被防护或者移到其他部位射频消融•射频消融可能抑制或者重设起搏器•为了确认起搏器设置正确，在操作过程完成后，需询问起搏器肌电干扰•生理性来源的干扰•心房跟踪•心房和/或心室抑制其他的EMI来源•微波炉•电弧焊•汽车交流发电机•移动电话•假象程控移动电话•模拟式和数字式•通过避免将其和起搏器直接接触，使可能的干扰降至最低•可能造成不恰当抑制、非同步起搏、心室安全起搏、不恰当频率调整和模式转换移动电话•建议•患者应避免将打开的电话放在位于起搏器上方的胸部或者衬衣口袋中•避免将电话的天线靠近脉冲发生器•起搏器依赖的患者需和他们的医生讨论如何使用移动电话通过移动电话使用测试•SJM是FDA唯一批准的可在其生产的所有起搏器上注明该标志的生产商•自Trilogy®起搏器以来，所有起搏器都安置了保护过滤层，该保护过滤层被证实可以防止不想要的信号直接进入起搏器电路**Carrillo,R.et.al.JACC1996;27(2A):15AAbstract901-22.感知原理假象程控R波振幅测量•心脏除极产生了一个电压向量，即该电压有振幅和方向•当心脏除极时，一个移动的电压波播散到整个心脏和身体。电极的位置很关键，因为：•脉冲发生器仅感知电极之间的电压差•如果两个电极(a和b)在一个PVC的除极平面上，则一个大的电压差被感知；如果电极在a和c，与PVC的除极平面垂直，则没有电压差被感知除极平面a.b.c.感知原理暂时影响EMI抑制•脉冲与脉冲之间的间期延长，非常显著地来自于因胸肌假象产生的EMI噪音反转•脉冲发生器反转为程控频率的非同步起搏噪音反转•当存在连续的噪音信号时发生•脉冲发生器反转为程控频率的非同步起搏EMI跟踪•程控为同步模式的脉冲发生器的起搏频率加速特殊情况•硬件备用电路可在记忆丧失或者软件错误时提供保护•对于电刀诱导的起搏器重新程控，可在心前区放置磁铁医疗环境中的EMI•使用电刀的电凝术•除颤•电休克治疗•透热疗法•MRI•刺激仪(如:经皮神经治疗仪)•牙医