起搏器组成-和基础知识介绍

认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型课程内容第一页，共111页。第一节起搏系统的组成与功能第二页，共111页。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;第三页，共111页。窦房结不产生冲动窦房结产生间歇的，不规则的冲动窦房结频率适应失调房室结阻滞…….异常心脏传导组织可能出现…第四页，共111页。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第五页，共111页。人工心脏起搏系统的组成脉冲发生器电极导线阳极阴极导线人体组织导线脉冲发生器起搏器，电极导线与人体组织结合形成一个完整的回路第六页，共111页。起搏系统

脉冲发生器电极导线第七页，共111页。组成：电池、电路、外壳、连接装置、传感器功能：产生并发放电刺激电路电池1、脉冲发生器第八页，共111页。2、电极导线功能分类固定方式第九页，共111页。电极2.1起搏电极导线的功能导线起搏器心脏起搏起搏感知感知第十页，共111页。植入方式心内导线或经静脉导线(transvenousleads)心肌导线/心外膜导线(epicardialleads)2.2导线的类型第十一页，共111页。2.3导线固定方式被动固定

passivefixation叉齿(tines)卡在心脏的肌小梁间（纤维网trabeculae）主动固定

activefixation螺旋（或螺丝钉screw-in）延伸到心内膜组织第十二页，共111页。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”orfishhook)拧入心肌方式(screw-in)缝合方式(sutured)第十三页，共111页。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，双腔系统第十四页，共111页。从顶端电极（阴极）流动刺激心脏通过体液和组织返回到脉冲发生器（阳极）单极起搏系统UnipolarLeadSystem阴极阳极-+单极起搏系统有一根只有一个电极的导线位于心脏内，在这个系统中，脉冲：第十五页，共111页。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(bipolarsystem)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：第十六页，共111页。单极导线unipolarlead单极导线比双极导线的直径小(measuredinFrench)单极导线在心电图上的脉冲信号较大

不易发生过感知(交叉感知)

可程控为单极不易产生肌肉和神经刺激双极导线bipolarlead第十七页，共111页。激素缓释电极激素缓释(steroideluting)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第十八页，共111页。导线成熟过程类固醇对刺激阈值的影响脉宽=0.5msec036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伏特第十九页，共111页。单腔系统SingleChamber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第二十页，共111页。识别起搏节律AAI/60第二十一页，共111页。识别起搏节律VVI/60第二十二页，共111页。心房和心室都植入导线双腔系统有两根导线：第二十三页，共111页。识别起搏节律DDD/60/120第二十四页，共111页。识别起搏节律DDD/60/120第二十五页，共111页。识别起搏节律DDD/60/120第二十六页，共111页。识别起搏节律DDD/60/120第二十七页，共111页。刺激心脏使它除极(depolarize)感知心脏自身活动(intrinsicactivities)对增加的新陈代谢需求作出反应，提供频率适应性起搏(rateresponsive)提供由起搏器存储起来的诊断信息小结：绝大多数起搏器具有四个功能：第二十八页，共111页。认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型课程内容第二十九页，共111页。第二节电学概念第三十页，共111页。电压(voltage-V)电流(current-I)阻抗(resistance-R)每种电路都

具有下列特征：VRIe-第三十一页，共111页。电压电压是使电子沿电路前进的推动力在起搏系统中，电压：以伏特volts为单位以字母V表示由起搏器电池提供常称作振幅(amplitude)VRI第三十二页，共111页。电流电子在闭合电路(close/completecircuit)中的流动在起搏系统中，电流：以mA（毫安milli-amperes）为单位以字母I表示由通过电路的电子的总量决定VRI第三十三页，共111页。阻抗对电流的阻力在起搏系统中，阻抗：以欧姆ohm为单位(W)以字母R表示（W表示数值）对电流全部阻力的计量VRI第三十四页，共111页。电压、电流和

阻抗是相互依存的三个组成部分的相互关系可以比作水从水管中流过电压代表力，用此力...使电流（水）流动通过...水管或导线，其中每个组成部分加起来形成总的阻抗：管口，代表电极(leadelectrodes)管子，代表导线的金属丝(conductors)第三十五页，共111页。电压和电流

龙头（电压）变大

（高流量）龙头（电压）变小

（低流量）全开半开第三十六页，共111页。电阻和电流正常电阻低的电阻高的电阻低电流高电流第三十七页，共111页。欧姆定律(Ohm’sLaw)

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第三十八页，共111页。如果您将电压减半，电流也跟着减半如果您将电阻减半，电流则加倍如果阻抗增大，电流会变小当运用欧姆定律时，

您会发现：第三十九页，共111页。欧姆定律可用来求出通过

起搏器电路的电流总量如果： 电压=5V

阻抗=500W

电流等于多少？

I=V/R I=5V500W=0.010安培(mA) 0.010x1000=10毫安(mA)V=5VR=500I第四十页，共111页。在本例中，电压降为一半

如果： 电压=2.5V

阻抗=500W

电流=? I=V/R I=2.5V500W=0.005安培

0.005x1000

=5毫安第四十一页，共111页。在本例中，阻抗降为一半如果： 电压=5V

阻抗=250W

电流=? I=V/R I=5V250W=0.020安培

0.020x1000=20毫安第四十二页，共111页。例子如果： 起搏电流=8mA

成熟过程中的阻抗从300W增加一倍 起搏电压要增加多少？

V=IR植入时的阈值电压=8mAx300W=2.4V电极成熟期需要的电压=8mAx600W=4.8V

因此在本例中，电极成熟期起搏电压要加倍才能保证夺获心脏。第四十三页，共111页。阻抗变化影响起搏器的

功能和电池的寿命高阻抗减少电池的电力消耗并延长电池的寿命，但可能影响起搏功能，甚至无夺获低阻抗增加电池的电力消耗并缩短电池的寿命起搏系统阻抗值在300至1,000W之间高阻抗导线的阻抗值大于1,000欧姆第四十四页，共111页。起搏系统阻抗1、导线阻抗：

连接器，导线，传导体2、身体组织阻抗：

电极头与组织的接触界面和周围纤维化3、极化阻抗：

与多种因素相关：导线面积，极性，材料，电流幅度及脉宽等第四十五页，共111页。导线阻抗值随下面的因素而变化：绝缘破裂=resistancedecreases电线断裂=noconduction第四十六页，共111页。导线金属丝周围的绝缘

破裂会引起阻抗值下降绝缘破裂会使电线暴露于体液中，而体液的电阻低，会引起阻抗值下降电流会通过绝缘破裂口流向体内这样将使电池耗竭绝缘破裂会引起阻抗值降到300W以下绝缘破裂降低电阻低的电阻第四十七页，共111页。金属丝在绝缘护套内断裂

会引起阻抗值上升跨越金属丝断裂所形成的阻抗值会增加电流可能会太小而不能起搏电流通不过而不能起搏阻抗值可能超过3,000W导线金属丝断裂电阻增加第四十八页，共111页。认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型课程内容第四十九页，共111页。第三节刺激Stimulation第五十页，共111页。刺激过程时间（毫秒）1002003004005002相1相3相4相跨膜电位（毫伏）-50050-1000相阈值第五十一页，共111页。刺激阈值(stimulationthreshold)心脏不应期(refractoryperiod)之外连续夺获(captured)心脏所需的最小的能量VVI/60夺获无夺获第五十二页，共111页。脉冲:振幅Amplitude脉宽PulseWidth两个用来保证夺获的设置：第五十三页，共111页。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第五十四页，共111页。2脉宽(pulsewidth)-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扩播到周围的组织5V0.5ms0.25ms1.0ms第五十五页，共111页。3强度-时间曲线图

(strengthdurationcurve)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刺激阈值（伏）0.51.01.5夺获基强度时值第五十六页，共111页。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第五十七页，共111页。

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-时间曲线图的完整理解E=V×I×T第五十八页，共111页。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第五十九页，共111页。导线阻抗(leadresistance)振幅和脉宽设置(amplitudeandpulsewidth)起搏事件与自身事件的百分比(pacingandintrinsiceventsratio)频率适应模式设为ON(shortenlife)影响电池使用寿命的因素包括：第六十页，共111页。电极设计也可能影响刺激阈值导线成熟过程第六十一页，共111页。导线成熟过程在导线植入后，电极的周围形成纤维“包裹”第六十二页，共111页。认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型课程内容第六十三页，共111页。第四节感知Sensing第六十四页，共111页。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第六十五页，共111页。心腔内电图(intracardiacelectrogram)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生本位曲折心腔内电图的两个特征是：信号振幅斜率(Slewrate)第六十六页，共111页。心腔内电图信号反映电压

的变化与时间变化的关系信号从波峰移到另一个波峰的时间越长：斜率越小信号越平坦斜率越大（mV数）说明感知越好以每秒的伏特数度量电压时间倾斜斜率电压的变化电压变化的持续时间第六十七页，共111页。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第六十八页，共111页。感知灵敏度振幅(mV)时间5.02.51.25第六十九页，共111页。5mV2mV1mVAmplitude(mV)Time5.02.51.25感知灵敏度过低，数值过高第七十页，共111页。5mV2mV1mVAmplitude(mV)Time5.02.51.25感知灵敏度过高，数值过低第七十一页，共111页。5mV2mV1mVAmplitude(mV)Time5.02.51.25感知灵敏度正常，数值合时第七十二页，共111页。精确的感知...保证不会发生的情况--起搏器不会错过应该能够感知的P波或R波保证不会发生的情况--起搏器不会将心脏以外的活动误认为自身心脏事件提供适当的起搏脉冲时间--适当感知的事件会重设起搏器的时间间期顺序感知不良过感知第七十三页，共111页。感知不良

(undersensingorlowsensitivity)

起搏器不能“看见”自身搏动，因而不能正确反应未感知出自身搏动预定的起搏发出VVI/60第七十四页，共111页。过感知(over-sensingortoosensitive)探测到P波或R波以外的电信号标记道显示自身活动…虽然没有活动存在VVI/60第七十五页，共111页。精确的感知要求将误感知的信号过滤掉感知放大器(amplifier)使用滤波器(filter)，能够正确地感知P波和R波并拒绝不正确的信号通常不需要感知的信号绝大多数是：T波远场事件（由心房通道感知的R波）骨骼肌电位（例如，胸肌电位）第七十六页，共111页。精确的感知取决于...心肌的电生理学属性电极的特征及其在心脏内的位置起搏器的感知放大器第七十七页，共111页。可影响感知的因素有：导线的极性（单极或双极）导线的完整性绝缘破裂金属丝断裂电磁干扰第七十八页，共111页。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_第七十九页，共111页。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第八十页，共111页。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波第八十一页，共111页。认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型课程内容第八十二页，共111页。第五节电磁干扰

ElectromagneticInterference(EMI)第八十三页，共111页。电磁干扰(EMI)干扰可能由体外干扰源的电磁能量引起影响起搏器的电磁场是射频波50-60Hz是与起搏器干扰关系最密切的波医院里的电磁干扰，家里或办公室很少有电磁干扰第八十四页，共111页。电磁干扰会产生下面的问题：过感知(oversensing)短暂的模式变化（噪音反转Noisereversion）重置（电重置或PowerOffReset，POR）第八十五页，共111页。当电磁干扰信号被误认为

P波或R波时会发生过感知起搏频率会由于电磁干扰而改变：如果在双腔系统中被感知为P波时心室频率将加快如果在单腔系统感知或被双腔系统心室导线感知，频率就降低或受到抑制第八十六页，共111页。电磁干扰起搏器感知的“噪音”本应起搏第八十七页，共111页。噪音反转VPVPSRSRSRSR感知的噪音低限频率间期VVI/60连续在噪音取样期感知将引起以低限频率或传感器驱动的频率起搏

第八十八页，共111页。电磁干扰会导致

起搏参数的意外重新设定起搏器将返回到电源重置（POR或“支持”模式）电源重置会表现为模式和频率改变，与择期更换指征(ERI–electivereplacementindicator)的现象一样在某些情况下，重新设定的参数可能是永久的第八十九页，共111页。新的技术也会造成新的、不希望的电磁干扰源：蜂窝电话（数字）DigitalCellularPhones

移动电话要距离起搏器15公分以上移动电话第九十页，共111页。电磁干扰源在

医院的环境中最常见干扰起搏器工作的电磁干扰源包括外科手术/治疗设备如：电烙术electrocautery经胸除颤externaldefibrillator体外冲击波碎石extracorporeallithotripsy放射性治疗radiationtherapy射频治疗经皮电针刺激神经仪核磁共振MRI第九十一页，共111页。不经常有电磁干扰源的地方：家、办公室、购物场所有高压电输出的工业场所有高电能暴露的或有大功率雷达或无线电发射的运输系统发动机或地铁的制动系统机场雷达飞机发动机电视和无线电发射站点第九十二页，共111页。电刀是最常见的

起搏器医院电磁干扰源后果过感知抑制感知不良（噪音反转）电源重置永久失去起搏器输出预防措施将模式重设为VOO/DOO，或将磁铁放到起搏器上策略地放置接地板将电烙脉冲限制在每隔10秒有1秒的脉冲使用双极电烙镊子第九十三页，共111页。经胸除颤后果不适当地重新设置脉冲发生器(POR)损坏起搏器电路预防措施将除颤电极板放于心尖和后背部（前后位）并尽可能远离起搏器和导线第九十四页，共111页。核磁共振(MRI)一般不

适用于带起搏器的病人后果极高的起搏频率转变为到非同步起搏预防措施将起搏器的输出调低至形成持久的无夺获、ODO或OVO模式第九十五页，共111页。碎石冲击波也能影响起搏器系统双腔模式的后果：心室起搏被抑制对频率适应性起搏器的后果高起搏频率压电晶体损坏预防措施:将起搏器程控设为VVI或VOO模式碎石器焦点离起搏器的距离应大于6英寸在整个过程中仔细监视心脏的活动第九十六页，共111页。射线能量会造成永久的损坏某些类型的射线可能对半导体电路造成损坏用于乳腺癌或肺癌治疗的电离射线损坏是永久性的并要求更换起搏器第九十七页，共111页。治疗射线量会造成严重的损坏后果：起搏器电路损坏无输出频率奔放预防措施:将起搏器累积吸收的放射线控制在500拉德以下，要求屏蔽在每次射线治疗后检查起搏器的功能是否有变化第九十八页，共111页。起搏器防止干扰的措施输入带通滤波器绝对数值反转电路电平检测器灵敏度调节器

起搏器逻辑电路起搏器感知电路放大，滤波处理或拒绝进入的信号第九十九页，共111页。认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型课程内容第一百页，