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埋藏电子学§1概述一、埋藏装置埋藏电子学技术:将微型低功耗的电子测量器件或电动装置埋藏在机体内，在体外做离体遥测和监视。二、埋藏装置的应用1.体内刺激产生机体反应装置：通过长时间电刺激控制人体的反应。例如埋藏式心脏起搏器。2.体内测量遥测技术：长时间监视机体深部的生理参数。例如移植人造心脏部件时，埋藏装置可用于监视这些部件的参数。3.埋藏操作装置：利用它可用来完成释放药物或提供机械刺激等功能。§3埋藏刺激埋藏刺激：指的是植入装置产生电刺激以控制人体的反应。§2埋藏遥测(略)一、埋藏刺激的应用埋藏刺激有很大的潜在力，目前人们已提出通过刺激来控制疼痛、激素分泌、精神扰动和不良器官的部分校正。•埋藏式心脏起搏器•刺激膀胱，为了排泄•刺激脊髓，为了抑制痛苦•刺激瘫痪的肌肉，为了恢复运动功能•随着在脑刺激方面新的发展，使用旁路感觉器官，直接的在中央神经系统上产生听觉或一定程度的视觉，以及暂时变更个性或引起睡觉是可能的。举例橫隔膜调速系统横隔膜一种分隔胸腔和腹腔并起呼吸作用的肌性膜隔。1995年因骑马摔伤全身瘫痪的「超人」電影主角克里斯多夫.2003年二月在克里夫兰大学医院(UniversityHospitalsofCleveland)，接受了四个半钟头的外科手术－「经由腹腔镜植入橫隔膜调速系统。手术后能够靠植入橫隔膜肌肉的装置，不用呼吸器而自己呼吸。他是美国第三个接受這种实验性手术的病患。遗憾的是,2004年10在纽约去世。橫隔膜调速系统包含了三部份：利用从一装有电池的体外控制箱、经一条、及一个在橫隔膜肌肉上植入一电极片，提供一电刺激给橫隔膜上周遭肌肉及神经，当肌肉被刺激时会产生收缩，橫隔膜也也跟著收缩而向下运动，引起胸腔的扩张，造成肺腔內部的气压降低。体外的空气由此而被吸入肺泡，新鲜空气里的氧气滲透入肺泡里的微细血管。里面二氧化碳同时会被排出到肺泡中。当橫隔膜肌肉神经未被刺激時，橫隔膜肌肉就会放松而回至原來的位置，胸腔容量变小，便将肺泡內的二氧化碳和残余的气体順势推出体外。此一程序每分钟重覆10～14次，就像正常人呼吸一样。人工耳蜗是一种为重度、极重度感音神经性聋、或全聋的成人和小儿恢复或获得听力的一种电子装置。此装置能把声音信号转变为电信号直接刺激听神经纤维，从而产生听觉。主要部分组成，即体外的麦克风a、言语处理器b、传送线圈和通过手术埋入体内的接受器—刺激器c、电极d。应用举例电刺激产生兴奋的条件受到刺激产生兴奋时人体生命现象之一。把电刺激施加到肌肉，可以看到肌肉快速收缩、舒张。任何形式的刺激要引起组织兴奋，必须在以下三个方面达到阈值：刺激的强度刺激的持续时间刺激强度对时间的变化率。并且上述三个参数是互相影响的。如果刺激时间过短，无论刺激强度多大都不能引起组织兴奋。刺激时间长，所需要强度就小。但是刺激时间无论怎样长，都必须有一个最低的基本强度阈值。叫基强度。以基强度刺激组织兴奋所需的最短刺激时间叫“利用时”。可作为组织兴奋性高低的尺度。刺激强度对时间的变化率也有着重要意义。为了使组织兴奋，刺激的强度变化率不能太小。强度变化率太小的刺激不能引起兴奋，叫做适应。实际上应用的电刺激是以一定的刺激频率进行的。单个电刺激产生兴奋后，存在一个绝对不应期。在此期间内，无论刺激强度怎样提高也不能引起第二次兴奋。从以上关于刺激产生兴奋的条件看出，为了研究电刺激对组织的作用规律，必须精确控制电刺激的参数。例如正弦波的幅度、频率和刺激时间。§4埋藏式心脏起搏器（implantedcardiacpacemaker）对于心脏的电刺激，是人体电刺激研究和应用中开始最早的、最为成功的。心脏心脏起搏器的成功又促进了电刺激在其他方面的应用研究。人工心脏起搏器的发展历史1804年Aldini在他发表的文章中指出,应用直流电刺激断头尸体的停搏心脏可使其复跳。1932年，Hyman用电刺激心脏停搏的家兔获得成功，命名为pacemaker。1952年Zoll首次用体外经胸壁起搏的方法。1958年，Furman和Robinson开创了经静脉植入心内膜起搏电极的先例。1963年Lemberg和Castellenos应用了心室按需起搏（VVI），被认为是标准的起搏方式。人工心脏起搏人工心脏起搏(artificialcardiacpacing)是通过人工心脏起搏器发放人造的脉冲电流刺激心脏，以带动心搏的治疗方法。它主要用于永久性、间歇性房室传导阻滞，严重的心律紊乱，心动过缓，以确保患者获得足够存活的血液循环。心肌动作电位始于右心房的窦房结，然后沿结间束传至房室结，再传至房室束，沿房室束的左右束支，几乎同时传至两侧心室的全部心内膜后，经浦肯野氏纤维传至心外膜。窦房结叫做“naturalpacemaker.天然起搏器人工心脏起搏的作用机制有起搏或传导系统功能障碍的心脏，心率极为缓慢，甚至停搏。如此时心脏仍保持兴奋、收缩以及心肌纤维间传导的功能，则以人工心脏起搏器发出一定形式微弱的脉冲电流，通过导线和电极的传导，刺激电极所接触的心肌而使之兴奋，继而兴奋沿心肌向四周传导扩散，即可使心房或心室兴奋和收缩。人工心脏起搏的作用实际是提供人造的异位兴奋灶，以代替正常的起搏点来激动心脏。对于因心肌的兴奋和收缩功能丧失所致的心脏停搏，人工心脏起搏则不起作用。人工起搏器人工心脏起搏是由电池驱动的小装置。它帮助心脏恢复正常节律。人工心脏起搏器，由脉冲发生器、电极及其导线、电源3部分组成。这3部分有时又合称为起搏系统而仅将脉冲发生器称为起搏器(pacemaker)。人工心脏起搏器构造电源供应电能，使脉冲发生器得以发放电脉冲称为起搏脉冲，经导线传到电极，电极与心肌接触而使起搏脉冲得以刺激心肌，从而引起心脏兴奋和收缩。脉冲发生器是起搏系统的主体，属精密的电子仪器。使用时埋置在患者体内的称埋藏式起搏器，放在体外的称体外式起搏器。前者近年趋于小型化，大小已小于一只怀表，重量不到40g，所有部件和电源用环氧树脂包埋并外加钛合金壳，能长期埋量体内不被组织液所腐蚀；后者近年只供临时起搏用，多数也已小型化，便于携带，又称携带式起搏。电极类型1、双极与单极：起搏器回路都需要两个电极，两个电极都接触心脏者称为双极起搏；一个电极接触心脏，另一个电极接触心脏以外的组织者称为单极起搏。图1单极与双极电极导线系统之间差别的示意图2、心内膜、心外膜、心肌电极：起搏电极经静脉送入心腔接触心内膜者称为心内膜电极；起搏电极经胸腔植入接触心外膜者称为心外膜电极；起搏电极刺入心壁心肌者称为心肌电极。心脏起搏器的分类按照埋藏程度分：•部分埋藏式心脏起搏器1959，瑞典，起搏器在体外，电极直接接到心脏•全埋藏式心脏起搏器1962，美国，整套起搏器系统都放在体内按照对心脏的作用分•定律式心脏起搏器•按需式心脏起搏器固定频率起搏器：是最早应用的起搏器。起搏脉冲按固定的频率刺激心房或心室，不因心脏自发心搏的影响而变动。故如患者出现自发心搏，将与起搏心律互相干扰，形成竞争心律，影响心脏功能，甚至引起严重心律失常，现已不用。按需型起搏器：其发放起搏脉冲的规律，可因感知患者自发心搏而自动调整，取得协调，因而不引起竞争心律，有心房或心室按需。如患者自发的心率为m,起搏器的预制速率n。当mn时，则人的心率等于n（即起搏器的预制速率）；当mn时，则人的心率等于m（即人本身心脏的自主速率），这时控制器抑制起搏脉冲的发生，以避免节律竞争。具体大致分类起搏器可放在心房或心室，或者两处都放。心脏起搏器的类型具体为：非同步型起搏器即固定频率型同步起搏器顺序起搏器程控起搏器1、非同步型起搏器即固定频率型起搏器（AOO、VOO），为第一代产品。只能按预定频率规则地发放电脉冲刺激心房或心室，引起心脏搏动，而对来自心脏自身的冲动无反应，故可导致竞争心律。目前主要用于心脏电生理检查。2、同步起搏器为第二代产品。可感知自身心搏的电信号，并根据病人心率调整其起搏脉冲发放的时间，从而避免了起搏脉冲和自身的竞争。同步是指具有感知功能，包括P波同步（感知心房搏动）和R波同步（感知心室搏动）。感知自身心搏信号后，起搏器的反应方式有两种类型：触发型和抑制型。1.触发型是指起搏器感知自身心搏信号后，立即发放一个起搏脉冲，刺激心脏起搏。2.抑制型是指起搏器感知自身心搏后，取消下一个预定脉冲发放，以感知自身心搏开始重整起搏周期，又称为按需型。同步型起搏器临床应用广泛，较为安全，它包括：①P波触发型起搏器（AAT）；心房触发型②R波触发型起搏器（VVT）；心室触发型③P波抑制型起搏器（AAI）；心房抑制型④R波抑制型起搏器（VVI）。心室抑制型AAT、AAI又叫心房同步型：电极置于心房，既能刺激心房起搏，又能感知心房激动（P波）。适用于房室传导功能正常的窦性心动过缓者。VVT、VVI又叫心室同步型：R波抑制型(VVI):系目前应用最广的一种起搏器.VVI适应症最广，既用于房室传导阻滞（AVB），又用于病窦综合征（SSS），临时性心脏起搏临床上最常用的为VVI。但房室不能顺序收缩，甚至产生室房逆传，易导致起搏器综合征。3、顺序起搏器植入两支电极导线，常分别放在右心耳(心房)和右室心尖部(心室)，进行房室顺序起搏。其特点是先心房收缩，后心室收缩，符合生理性起搏，由于它保持心房和心室的收缩顺序，故其血流动力学效果比单纯心室起搏为优越。①心房同步心室起搏器（VAT）；②心房同步R波抑制型心室起搏器（VDD）；③R波抑制型房室顺序起搏器（DVI）；④房室全能型起搏器（DDD），包括了VDD和DVI两种工作方式，是治疗SSS合并AVB的较理想的起搏方式。图2单腔和双腔起搏器的起搏和感知功能示意图以及相应的起搏心电图，○感知，★起搏，感知+起搏。4、程控起搏器Apacingsystem:apacemaker,apacinglead,andprogrammer.Twopartsareplacedinsidethebody:Thepacemakerisasmallmetalcasethatcontainselectroniccircuitryandabattery.Thepacemakersendsatinyelectricalpulseataspecifictime.Apacingleadisaninsulatedwirethatcarriesthetinyelectricalpulsetotheheartsoaheartbeatcanbegin.Thethirdpart,theProgrammer,iskeptinahospitalorclinic.Anurseordoctorusesthisspecializedcomputertoseehowthepacemakerisworkingandifnecessary,toadjustthesettingsofapacemaker.programmer向轻量化、小型化、长寿命发展，并且增加体外程控调节和参数遥测功能。向综合型发展，即不仅有起博功能，而且有除颤和抗心动过速功能，还具有丰富的程控与遥测功能。心脏病学会国际委员会于1974和1981年推荐了表3-5-1所示的五位字母代码起搏器命名法。自左向右：第一位：表示起搏的心腔。分别由A、V和D代表心房、心室和双心腔。第二位：表示感知的心腔。亦分别由A、V、D代表，另用O代表无感知功能。(一)起搏器命名代码第三位：表示起搏器感知心脏自身电活动后的反应方式。有T(触发型)、I(抑制型)、D(兼有触发和抑制型)和O(无感知反应)。如T为触发型，即感知心脏自身激动后释放一个刺激脉冲；I为抑制型，即感知心脏自身激动后起搏器工作受到抑制暂不发放脉冲刺激；D(或T/I)为既有触发反应又有抑制反应，0为无此项功能；第四位：代表起搏器程序控制调节功能的程度。分别有P(1—2种简单程控功能)、M(两种以上参数的多功能程控)和O(无程控功能)。第五位：代表抗快速心律失常的起搏治疗能力。有B