心脏起搏器

第七章：心脏起搏器与除颤器心脏起搏器（pacemaker）1、人工起搏：用一定形式的脉冲电流刺激心脏，使有起搏功能障碍或房室传导功能障碍等疾病的心脏按一定频率应激收缩。2、心脏起搏器：能人工产生起搏兴奋脉冲波并把它释放给心脏的装置。除颤器(defibrillator)•方法。用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常，使之恢复窦性心律的方法，称为电击除颤或电复律术。•设备。用于心脏电击除颤的设备称为除颤器，它能完成电击复律，即除颤。•特点。在短时间内以足够大的电流同时刺激全部心肌，使所有纤颤心肌同时发生除极化，而进入同步。第二节：心脏起搏器•心脏起搏器是个火柴盒大小，重量在25～50克之间、外壳由金属钛铸造而成的精密仪器。•手术时，医生在病人的上胸部，切一4～6公分的手术刀口，分离脂肪组织之后，将起搏器埋在脂肪组织和深筋膜之间。起搏器连接一根或两根金属导线，医生提前选定一条静脉血管（头静脉、锁骨下静脉、颈外静脉或颈内静脉，任选一条即可）。将金属导线送入病人心脏。•起搏器将按一定形式的人工脉冲电流刺激心脏，使心脏产生有效收缩，不断泵出血液供应人体需要，从而提高心率和脉搏，缓解或消除病人的症状。一、人工心脏起搏器的作用•1、治疗：人工心脏电起搏器能治疗一些严重的心律失常。心律失常是由多种病因引起的心肌电生理特性改变的一种疾病，某些严重的心律失常如高度或完全性房室传导阻滞、重度病态窦房结综合症等。•2、诊断：还可用于某些疾病的诊断。例如心房调搏辅助诊断可疑的冠心病、心房超速起搏法诊断窦房结功能不全，预测完全性房室传导阻滞患者是否有发生心脑综合症的危险等。•3、药理及实验研究：人工心脏起搏技术在心血管的生理和病理生理以及药理和临床应用的实验研究工作中，也取得了发展。例如在心律失常方面，将逐步揭示一些我们还不能解释的电生理现象，对心律失常的诊断和治疗会起到更积极的作用。•二、心脏起搏器的适应症•1、长期起搏适应症•房室传导阻滞、三束支阻滞、病态窦房结综合症•2、临时性起搏：指心脏病变可望恢复，紧急情况下保护性应用或诊断应用的短时间使用起搏器，一般使用几个小时、几天或几个星期三、心脏起搏器的分类•（一）按起搏器与病人的关系•1、感应式：起搏器的脉冲发生器在体外，通过载波发射给被埋植在体内的接受器（感应线圈）接收，再经解调（检波）为原形起搏脉冲，通过起搏电极刺激心脏。•2、经皮式（体外携带式）：起搏器在病员体外，起搏脉冲经皮肤和静脉送人心脏。•3、埋藏式：起搏器全部埋植于患者的皮下（胸部或腹部），电极经静脉固定在心内膜或心肌表面。•（二）按照起搏器与患者心脏活动发出的P波与R波的关系分类：•非同步型（固定型）：起搏器发出的起搏脉冲与患者的P波或R波无关。•同步型起搏器：分P波同步起搏器和R波同步起搏器。心肌的兴奋性?心肌的兴奋性•心肌受到刺激后引起反应的性能，又称应激性。引起心肌产生电位变化和机械收缩。在生理情况下，在心动周期的不同阶段，心肌的兴奋性是不同的。1、绝对不应期（absoluterefractoryperiod）2、相对不应期（relativerefractoryperiod）3、易激期（vulnerableperiod）绝对不应期（absoluterefractoryperiod）：对任何刺激均不起反应，相当于心电图QRS波群开始至T波波峰前的一段时间。相对不应期（relativerefractoryperiod）:对较强的刺激引起稍低于正常时的兴奋反应，为有效不应期之末到复极完毕前的一小段时间，相当于T波终末。易激期（vulnerableperiod）在T波波峰前后，有一短暂的兴奋性增强阶段，在此期间被刺激易激发心动过速、扑动或颤动。（三）按起搏电极分类有两种：•1、单极型：阴极由起搏导管（或导线）经静脉或开胸送至右心室（或右心房）；阳极（无关电极）置于腹部皮下（当起搏器为体外携带式时）或置于胸部（当应用埋藏式起搏器时其外壳即是阳极）。•2、双极型：起搏器的阴极与阳极均与心脏直接接触（固定在心肌上，或阴极与心内膜接触而阳极在心腔内）。各类起搏器简介•1、固定型起搏器：这类起搏器无论心脏自搏心率快慢与否，起搏器只发出固定（或经调节改变）频率、幅度的电脉冲，不受自主心率的支配,一旦心脏自主心率超过电脉冲频率，心脏将自身搏动，而这个电脉冲的刺激对心脏来说则是多余的。•适应症：完全性房室传导阻滞和永久性窦性过缓。•缺点：如果电脉冲落在易激期，则患者自己发出的心室激动与起搏器节律发生竞争心律，诱发心室纤颤或室性心动过速。2、R波同步型起博器•（1）R波抑制型，又称为按需型，它不但能对心脏发放刺激脉冲，又能接受来自心脏的R波的控制。•当心脏自搏心率超过起搏器的速率时，起搏器被抑制而停止发放刺激脉冲，避开易激期，克服了固定式起搏器与心脏自搏发生竞争心律的缺点；•当心脏自搏心率低于起搏速率时，起搏器输出脉冲刺激心脏起搏。它是按病人需要而工作,所以称为按需型起搏器。•优点:不发生无用刺激,从心脏生理和电能消耗看均比较合理。•临床应用最广,占90%。•（2）R波触发型，又称为备用型，它能发出有一定节律的起搏脉冲。•当心脏自身心搏R波出现时，起搏器立即被触发，发出一个脉冲，它将落在心动周期的绝对不应期内，而对心脏活动是无效的，下一个起搏脉冲将以R波出现前的时刻为起点重新安排。•在规定的时间内，如无自身心搏发生，起搏器发放脉冲刺激心脏起搏（所以又称为备用型），以后如自身心博R波出现，起搏器又被触发，重复上述过程。3、P波同步起搏器：•起搏器受P波控制，达到一定同步作用。•其原理是将心房活动时产生的P波，经心房电极送给起搏器进行放大、并延迟约120ms时间，再触发起搏器的脉冲发生器，最后通过电极向心室发放刺激脉冲，心室活动受到心房电极的控制•对有房室传导阻滞的患者，相当于一条人工造成的房室传导通路，使房室传导得以通畅。4、房室顺序型：•原理是每次刺激先发放一个脉冲，刺激心房起搏，经过延迟适当一段时间后再发放一个脉冲刺激心室起搏，以此保持房室激动的生理顺序。•如有自身心脏活动，则QRS波将抑制后一脉冲的发放。•这种起搏器的缺点是性能尚不够完善，且心房、心室各要装一个电极。四、心脏起搏器参数•1．起搏频率•起搏器发放脉冲的频率，心脏起搏频率以多少为好，要视具体情况选择，一般认为，能维持心输出量最大时的心率为最适宜的心率，大部分患者60～90次／分较为合适，小儿和少年快些。2、起搏脉冲的幅度是指起博器发放脉冲的电压强度；3、起搏脉冲宽度是指起搏器发放单个脉冲的持续时间。脉冲的幅度越大，宽度越宽，对心脏刺激作用就越大，反之若脉冲的幅度越小，宽度越窄，对心肌的刺激作用就小。•一般脉冲幅度为5V,宽度为0.5-1ms；•降低起搏脉冲的幅度和宽度，降低了起搏能量，但可减少电源的消耗，延长电池的使用寿命。•4、感知灵敏度是指起搏器被抑制或被触发所需最小的R波或P波的幅值。•同步型起搏器为了实现与自身心律的同步，必须接受R波或P波的控制，使起搏器被抑制或被触发。•感知灵敏度要合理选取,选低了，将不感知（起博器不被抑制或触发）或感知不全（不能正常同步工作）；如果选取过高，可能导致误感知（即不该抑制时而被抑制，或不该触发时而被误触发）以及干扰敏感等，造成同步起搏器工作异常。第三节：固定型和R波抑制型起搏器•一、固定型心脏起搏器•RC环形多谐振荡器。•自激多谐振荡器产生脉冲信号电路，它不需信号源，只要加上直流电源，就可以自动产生信号。•用TTL与非门构成的带RC电路的环形振荡器，最后一个非门用于输出波形整形，R为限流电阻，一般取100欧姆左右，电位器R要求≤1k，电路利用电容C的充放电过程，控制D点电压，从而控制与非门的自动启闭，形成多谐振荡。•电容C的充电时间tWI、放电时间tW2和总的振荡周期丁分别为调节R和C的大小可改变电路输出的振荡频率。•（1）第一个暂稳状态（t1～t2）设在t1时vI1（vO）由0上跳到1，则vO1（vI2）由1下跳到0、vO2由0上跳到1。根据电容C的电压不能跃变的特点知必定引起一个RC电路的暂态过程。首先，vI3必定跟随vI2下跳。这个负跳变（因为RS很小之故，可近似认为就是G3门的输入电压）保持vO为1。其次，由于vO2为高电平、vO1为低电平，故有电流通过电阻R对电容C进行充电，并使vI3逐渐上升。在t2时vI3上升到门电路的阈值电压VT，使vO（vI1）由1下跳到0，则vO1（vI2）由0上跳到1，vO2由1下跳到0。•2）第二个暂稳状态（t2～t3）首先，和第一个暂稳状态相似，各门电路的状态发生上述翻转后，由于电容电压不能跃变之故，vI3必定跟随vI2上跳。这个正跳变保持vO为0。其次，由于vO2为低电平、vO1为高电平，电容C经R及G2门开始放电，并使vI3逐渐下降。在t3时vI3下降到VT，使vO（vI1）又由0上跳到1，开始重复第一个暂稳状态。由于电容C的充、放电在自动地进行，故在输出端vO得到连续的方波，其频率由电容的充放电的时间常数决定。由于电容充放电回路不完全相同，故充电时间常数与放电时间常数有所区别。如采用的是TTL门电路，经过估算，震荡周期约为T=2.2RC。单稳态触发器二、R波抑制型心脏起搏器原理1．感知放大器•感知放大器的作用是有选择地放大来自心脏的R波，以推动下一级按需功能控制器工作，并限制T波和其他干扰波的放大，其目的是用以辨认心脏自身博动。2．按需功能控制器•当自身心脏正常时，起搏器被自身R波抑制，不发放脉冲；当患者自身心率低到一定程度，即上述反拗期后不出现自身R波时，起搏器工作并向心室发出预定频率的起搏脉冲，使心室起搏。3．脉冲发生器•脉冲发生器产生合乎心脏生理要求的矩形电脉冲，它是在按需控制电路控制作用下工作的。•要求:电路容易起振，工作稳定，可靠性高，频率在30～120次/min、脉冲宽度在1.1～1.5ms范围内可调,幅度也能调节等。第四节:心脏起搏器的能源与电极•1、心脏起搏器的能源–锌汞电池：已淘汰–锂电池：广泛采用–核素电池：寿命最长，但是价格昂贵、使用不便–“生物燃料”电池：仍处于实验研究阶段2、心脏起搏器的电极–心内膜电极：电极与心内膜直接接触以刺激心肌•单极：只需一个电极接触心脏•双极：需要两个电极接触心脏–心外膜电极：电极置于心外膜–心肌电极：电极直接植入心肌