起搏的基本概念 - 副本课件

1、人工心脏起搏器的基本概念阜外心血管病医院华 伟心脏起搏的历史1804 年Aldini (Italy) 电刺激死者停跳的心脏，引起跳动；1929 年Conld 电脉冲刺激心脏，可 使心脏随频率跳动；1932 年Hyman / Hyman Machine Artificial pacemaker, 7.2 Kg由于一次大战，未用于临床1950 年Zoll 将经胸壁起搏应用于临床 体外试验及应用阶段Hyman Machine永久植入型起搏试验及应用阶段1958 年全球第一例永久植入型心脏起搏器手术心脏起搏的历史1967 年 VVI/VVT按需型起搏器问世1972 年 VDD1977 年 DDD 标志

2、着进入生理性起搏时代1980 年 第一台植入型心脏复律除颤器1982年 频率适应性技术应用于临床1997年 自动化技术应用于临床1998年 三腔技术应用于临床(CRT)2003年 起搏器全数字化技术开发成功起搏模式起搏器功能电池起搏器体积起搏器寿命60s前VOO缓慢锌汞5年90sCRT第一台植入人体的起搏器1958年，瑞典，卡罗林卡医院，胸外科第一位做起搏器植入的医生Ake Senning(1915-2000) 第一位植入起搏器的患者Arne Larsson(1915-2001)1986年 Monaco Cardiostim 会议上三人共同受奖 值得我们尊敬和缅怀的先驱第一节 起搏系统的组成与

3、功能正常的心脏传导系统束支房室结窦房结心室心房房室结传导冲动使心室收缩窦房结发放脉冲使心房收缩;心动过缓治疗方法 药物治疗起搏器不适于长期治疗不适宜药物治疗人工心脏起搏系统的组成脉冲发生器电极导线阳极阴极脉冲发生器导线导线人体组织起搏器，电极导线与人体组织结合形成一个完整的回路组成：电池、电路、外壳、连接装置、传感器、 微处理器功能：产生并发放电刺激电路电池1、脉冲发生器混合电路板正反面观锂碘电池2、 电极导线功能分类固定方式电极2.1起搏电极导线的功能导线心脏起搏起搏感知感知起搏器植入方式心内导线或经静脉导线 (transvenous leads)心肌导线/心外膜导线 (epicardial

4、 leads)2.2 导线的类型2.3导线固定方式心肌导线和心外膜导线可直接固定于心脏固定装置包括：刺入心外膜方式 (“stab-in” or fish hook)拧入心肌方式 (screw-in)缝合方式 (sutured)3.起搏系统分类传导路径：起搏心腔:单极系统，双极系统单腔系统，双腔系统阳极通过导线末端的顶端电极流动刺激心脏返回导线顶端近侧的环形电极双极起搏系统(bipolar system)阴极有一根有两个电极的导线位于心脏内，在这个系统中，脉冲：单极导线 unipolar lead单极导线比双极导线的直径小 (measured in French)单极导线在心电图上的脉冲信号较大

5、 不易发生过感知 可程控为单极 不易产生肌肉和神经刺激双极导线 bipolar lead单腔系统 Single Chamber 起搏导线植入心房或心室，根据需要起搏或感知的心腔而定植入一根导线单心腔的起搏和感知识别起搏节律AAI / 60识别起搏节律 VVI / 60心房和心室都植入导线双腔系统有两根导线：识别起搏节律DDD / 60 / 120识别起搏节律DDD / 60 / 120识别起搏节律DDD / 60 / 120识别起搏节律DDD / 60 / 120刺激心脏使它除极(depolarize)感知心脏自身活动 (intrinsic activities)对增加的新陈代谢需求作出反应，

6、提供频率适应性起搏(rate responsive)提供由起搏器存储起来的诊断信息（Diagnostic）绝大多数起搏器具有四个功能：第二节 电学概念电压 (voltage - V)电流 (current - I)阻抗 (resistance - R)每种电路都具有下列特征：VRIe-欧姆定律 (Ohms Law) I 和R 成反比例- 如果V不变，R 增大，电 流减少。- 如果V不变，想电流增加，R要减少，。是起搏的基本原理，它描述了电压、电流和电阻三者之间的关系VIRx第三节 刺激 Stimulation刺激过程时间（毫秒）1002003004005002 相1 相3 相4 相跨膜电位（毫

7、伏）-50050-1000 相阈值刺激阈值 (stimulation threshold)心脏不应期(refractory period)之外连续夺获 (captured)心脏所需的最小的能量VVI / 60夺获无夺获脉冲:振幅 Amplitude 脉宽 Pulse Width两个用来保证夺获的设置：1 振幅(Amplitude)- 是由起搏器发送到心脏的电压总量振幅反映脉冲的强度或高度 ：脉冲的振幅必须足够大使心肌除极（即：夺获心脏）脉冲的振幅必须足够大以提供适当的起搏安全范围2 脉宽 (pulse width) -是起搏脉冲的时间（持续时间）脉宽以毫秒 (ms) 为单位脉宽必须足够长使除极

8、扩步到周围的组织5 V0.5 ms0.25 ms1.0 ms3 强度 - 时间曲线图 (strength duration curve)强度 - 时间曲线图画出了振幅和脉宽的关系曲线或曲线以上的值将导致夺获时间脉宽 (ms).501.01.52.0.25刺激电压（伏）0.51.01.5夺获基强度时值强度 - 时间曲线图的临床用途程控必须留出适当的安全范围起搏系统有急性期和慢性期阈值的每日波动夺获0.51.01.5时间脉宽 (ms).501.01.52.0.25刺激阈值（伏）电压：2：1脉宽：3：1 为什么程控时选择 固定脉宽，改变电压值？- 为什么MDT设置脉宽出厂值为0.4ms？强度 - 时

9、间曲线图的完整理解病人安全是首要的，第二个重要目标是延长电池的寿命延长电池使用寿命的最佳方法是在保证适当安全范围的同时降低电压振幅值比起搏器电池的容量大时需要一个电压增倍器，从而缩短了电池的使用寿命导线阻抗 (lead resistance)振幅和脉宽设置 (amplitude and pulse width)起搏事件与自身事件的百分比 (pacing and intrinsic events ratio)频率适应模式设为 ON (shorten life)影响电池使用寿命的因素包括：电极设计也可能影响刺激阈值导线成熟过程导线成熟过程在导线植入后，电极的周围形成纤维“包裹”激素缓释电极激素缓释

10、(steroid eluting) 电极减轻了炎症反应，急性期阈值不升高，慢性期阈值较低多孔，镀铂的顶端用于类固醇淘析含类固醇的硅树脂橡胶插头叉齿用于固定导线成熟过程类固醇对刺激阈值的影响脉宽 = 0.5 msec036植入时间（周）织物金属电极平滑金属电极12345类固醇淘析电极01245789101112伏特第四节 感知 Sensing感知 (sensing)感知是起搏器感知到心脏自身的除极活动起搏器通过测量阳极和阴极之间的心肌细胞的电位变化来感知心脏除极活动心腔内电图(intracardiac electrogram)记录从心内膜里面获取的波形当除极波直接从电极下通过时在心腔内电图上会发

11、生本位曲折心腔内电图的两个特征是：信号振幅斜率 (Slew rate)起搏器必须能够感知心脏自身节律并对其作出反应精确的感知能够使起搏器判断心脏自身是否搏动起搏器通常设置为只有在心脏不能产生自身搏动时才以起搏脉冲刺激感知灵敏度振幅 (mV)时间5.02.51.255 mV2 mV1mVAmplitude (mV)Time5.02.51.25感知灵敏度过低，数值过高5 mV2 mV1mVAmplitude (mV)Time5.02.51.25感知灵敏度过高，数值过低5 mV2 mV1mVAmplitude (mV)Time5.02.51.25感知灵敏度正常，数值合适可影响感知的因素有：导线的极性

12、（单极或双极）导线的完整性绝缘破裂金属丝断裂电磁干扰单极感知能产生大的电位差，因为： 阴极和阳极之间的距离比双极系统的大_双极感知产生较小的电位差因为极间的距离短心脏以外的电信号如肌电位被感知的可能性很小金属丝断裂,绝缘破裂可引起感知不良或过感知当内外导体连续接触时会发生感知不良自身搏动的信号在感知放大器处被减弱并且振幅不再符合设定的感知值当内外导体间歇接触时会发生过感知信号被误认为 P 波或 R 波第六节 频率适应性起搏 Rate Responsive Pacing频率自适应频率适应性（也称频率调节 rate adaptive）起搏器当窦房结不能提供适当的频率时，给病人提供改变心率的能力。频

13、率适应性起搏适用于：患变时性功能不良的病人（在活动时心率不能达到适当的水平或满足其他新陈代谢的要求）患慢性心房颤动并且心室率缓慢的病人频率适应性起搏心输出量 (cardiac output CO) 由每搏输出量 (stroke volume SV) 和心率 (heart rate HR) 联合决定SV x HR = CO心输出量的变化取决于 HR 和 SV 对新陈代谢要求作出反应的能力频率适应性起搏心脏每搏输出量的储备可使心输出量增加达 50%心率储量能适应新陈代谢的要求将总的心输出量增加到三倍频率适应性起搏当氧合血液需求增加时，起搏器保证心率加快以提供更多的心输出量调节心率以适应活动正常心率

14、频率适应性起搏固定频率起搏每日活动有许多频率适应传感器市场上常见的单传感器有：体动传感器 (body motion)，检测身体活动并根据活动的程度增加频率，如压电晶体，加速度计（accelerometer）分钟通气量传感器 (minute ventilation)，通过经胸阻抗读数测量呼吸频率和潮气量的变化QT间期传感器双传感器： 体动传感器与分钟通气量传感器1958年第一台永久型起搏器置入人体1967 年VVI 按需型起搏器问世1972 年VDD1977 年DDD 标志着进入生理性起搏时代1978 年cmos 电路调整程控 1981 年 全球第一台采用Microprocessor 技术的起搏器 1982 年全