人工心脏起搏器基础知识概述

人工心脏起搏器基础知识概述,概 念,人工心脏起搏器是采用微电子技术，模拟心脏电激动和传导等电生理功能，用低能量电脉冲暂时或长期刺激心脏，使之发生激动，带动心脏跳动,发 展 方 向,适应证拓宽： 缓慢心律失常 快速心律失常 充血性心力衰竭,起 搏 分 类,根据应用时间分类： 临时起搏器 永久起搏器 根据起搏部位分类: 心内膜起搏 心外膜起起搏 根据起搏心腔分类: 心房起搏 心室起搏 根据起搏方式分类: 生理性起搏 非生理性起搏,植入人体的首例起搏器,第一台植入型起搏器,起搏器的工作原理,心室,窦房 (SA) 结,房室 (AV) 结,心房,心脏电脉冲的产生和传导,窦房结,窦房结脉冲产生 脉冲经 A-V传导,房室结,心脏的起搏和传导异常,可植入脉冲 发生器 (IPG),电极线,起搏器系统的组成,脉冲发生器 电源或电池 控制系统 电极或电线 阴极（负电极） 阳极（正电极） 人体组织,脉冲发生器,导线,阳极,阴极,心脏起搏系统 起搏器与人体形成一个完整的电路,装有电池，为发送电脉冲给心脏提供能源 装有控制起搏器工作的电路,电路,电池,脉冲发生器,是绝缘的电线 将电脉冲从脉冲发生器传到心脏 感知心脏去极化,电极,电极导线,阴极,与心脏组织接触的电极 当电流流过时带负电荷,阴极,阳极,心脏组织去极化后接收电脉冲的电极 当电流流过时带正电荷,阳极,传导路径,人体组织和液体都是阳极和阴极之间传导路径的组成部分,组织,阴极,阳极,开始于脉冲发生器 通过导线和阴极 (-) 流动 刺激心脏 返回到阳极 (+),电的传导,脉冲开始,*,单极和双极的传导方式不同,阴极,阳极,-,+,阳极,阴极,起搏系统,起搏器系统,病人 导线 起搏器 程控器,起搏器,起搏系统,脉冲发生器,History of Cardiac Pacing,1819 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 1952 年 Zoll 将经胸壁起搏应用于临床,体外试验及应用阶段,起搏器历史,1958年10月8日 在瑞典的Karolinska医院， Ake Senning(心胸外科医生)植入了第一台完全植入式心脏起搏器,Arne Larsson和 他的第一台起搏器,植入人体的首例起搏器,第一台植入型起搏器,脉冲发生器,脉冲发生器,环氧树脂,不锈钢,钛金属,脉冲发生器,脉冲发生器,钛金属 密封 更加轻便 更加牢固 不会引起过敏,电极导线,SJM internal use ONLY,单极,导线,起搏器,SJM internal use ONLY,双极,导线,起搏器,导体,顶端电极,绝缘体,连接器杆,起搏导线组成部分,导体 连接器杆 绝缘体 电极 导线装配,导体,目的 将电脉冲从脉冲发生器传到电极 将感知的心腔内信号返回到脉冲发生器,导体,导体 - 单极结构,单极导线 1 个起搏导体 脉冲发生器外壳（用于感知）,导体 - 结构,单极结构,导体 - 单极结构,单极导线特征 心电图上的起搏信号较大 导线体直径小 导线体不那么僵硬 易于发生过感知 可产生肌肉和神经刺激,导体 - 双极结构,双极 1 个起搏导体 1 个感知导体,导体 - 结构,双极结构 同轴 同半径,外绝缘,顶端电极线圈 无干电极线圈,整体绝缘,顶端电极线圈,无干电极线圈,导体 - 结构,双极结构 并行线圈 线圈/电缆,导体 - 双极结构,双极导线特征 导线体直径较大 比较僵硬 不易发生过感知 可程控为单极 不易产生肌肉和神经刺激,SJM internal use ONLY,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,连接器,目的 将导线与脉冲发生器连接，并提供一个通道以便： 将电流从脉冲发生器传到导线 将感知的心脏信号返回到脉冲发生器,连接器,绝缘,目的: 包住电流 防止腐蚀,绝缘,绝缘 - 特性,绝缘材料的特性 抗拉强度 伸长 抗撕强度 磨损 压缩永久变形 挤压（反复压缩） 蠕变,电极,目的 将刺激传到心肌层 探测（感知）心腔内信号,顶端电极,环状电极,电极 - 固定装置,电极 - 固定装置,被动固定装置 - 心内膜 叉齿型 鳍状型 斜的/弯的,电极 - 固定装置,被动固定运用 - 心内膜 有小梁的心室 有心耳存在 传统起搏位置,电极 - 固定装置,主动固定装置 - 心内膜 固定的螺旋 可伸长/可收回,电极 - 固定装置,主动固定的运用 - 心内 平滑心室壁 没有心耳/畸形 起搏位置替补,起搏和感知的原理,SJM internal use ONLY,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,SJM internal use ONLY,欧姆定律,V = IR V = 电压 I = 电流 R = 阻抗,SJM internal use ONLY,电压,两点之间能量电势的差别 测量单位 = 伏特 (V),SJM internal use ONLY,电流,电子转移或者流动的速度 测量单位 = 毫安培 (mA),SJM internal use ONLY,阻抗,电流通过一种物质时的阻力 测量单位 = 欧姆 (),SJM internal use ONLY,输出参数,脉宽 脉冲振幅,SJM internal use ONLY,输出脉宽(ms),脉冲 振幅,脉冲开始,脉宽,脉冲结束,脉冲波形,SJM internal use ONLY,首沿,尾沿,5.0V,5.0V,4.3V,0.6ms,0.6ms,理论的,实际的,由于阻抗上升，导致电压下降,输出脉宽(ms),SJM internal use ONLY,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,SJM internal use ONLY,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,起搏器编码,北美起搏电生理协会（NASPE）与英国起搏电生理协会（BPEG）用五个字母来表示起搏器的各种功能,称为NBG 代码,NBG 起搏器代码,AOO AAI AAT VOO VVI VVT,NBG 起搏器代码,VOO,*,*,= 感应,= 起搏,VVI,*,NBG 起搏器代码,I,*,=感应,= 起搏,VVT,T,*,NBG 起搏器代码,*,=感应,= 起搏,AOO,*,NBG 起搏器代码,*,= 感应,= 起搏,*,AAI,I,NBG 起搏器代码,*,= 感应,= 起搏,*,AAT,T,NBG 起搏器代码,*,= 感应,= 起搏,VDD DOO DDI DDD,NBG 起搏器代码,VDD,T,I,*,= 感应,= 起搏,*,NBG 起搏器代码,*,DOO,*,= 感知,= 起搏,*,NBG 起搏器代码,*,DDI,*,= 感应,= 起搏,NBG 起搏器代码,I,*,I,*,DDD,*,= 感应,= 起搏,NBG 起搏器代码,I,*,T / I,AAIR VVIR,NBG 起搏器代码,NBG 起搏器代码,AAIR,VVIR,NBG 起搏器代码,VVI 模式,优点 提供心室起搏支持 相对易于植入和评估 费用相对低 缺点 A-V同步丧失,A-V 同步,病人会受益吗? 能够实现吗?,A-V同步能够实现吗?,保持A-V同步需要： 活动的心房 不能经常发生房性 过速心律失常,A-V传导,不合适的慢或者 不合适的变量,适当的,心房 速率,完整 阻滞,AAI DDD,VDD DDD,模式选择,起搏不适用,VVIR,伴随A-V阻滞的房性纤颤,DDD 模式,植入后适合转换 可以类似于 AAI, VDD 会在不同的心房速率和A-V传导时 努力保持 A-V 同步,AAI / DDD,SJM internal use ONLY,VVI,*,NBG 起搏器代码,I,*,= 感知,= 起搏,SJM internal use ONLY,*,AAI,I,NBG 起搏器代码,*,= 感知,= 起搏,SJM internal use ONLY,VDD,T,I,*,= 感知,= 起搏,*,NBG 起搏器代码,SJM internal use ONLY,*,DDI,*,= 感知,= 起搏,NBG 起搏器代码,I,*,I,SJM internal use ONLY,*,DDD,*,= 感知,= 起搏,NBG 起搏器代码,I,*,T / I,SJM internal use ONLY,NBG 起搏器代码,AAIR,SJM internal use ONLY,VVIR,NBG 起搏器代码,SJM internal use ONLY,选择起搏器模式,AV同步的需要 患者潜在的心脏条件,SJM internal use ONLY,VVI 模式,优点 提供心室起搏支持 植入和评估相对容易 费用相对较低 缺点 AV同步丧失,SJM internal use ONLY,DDD 模式,植入后不断变化 可能很像AAI、VDD 在不同的心房率和AV传导情况下，努力保持AV同步,SJM internal use ONLY,DDDR,保持AV同步 当跟踪心房信号时 当基于传感器频率时 两个或更多的基于新陈代谢需要的传感器,永久起搏器植入技术,心脏起搏器的构成,脉冲发生器 电路/电池 电极导线 阴极/人体组织 阳极,手术过程,静脉入路置放电极导线 从锁骨下静脉/腋静脉/头静脉穿刺插入导管 将电极送入心腔 被动或主动固定电极测试电极性能 制作起搏器囊袋 皮下植入起搏器 将电极接上起搏器 缝合,静脉选择,目前：锁骨下静脉穿刺 优点： 1. 比较容易操作 2. 血管内径大，可插入多根电极 缺点： 1. 手术时有一定并发症(血肿、气栓、 气胸等) 2. 远期有电极断裂可能,心室电极参数设置,感知度： 5mv 电压阈值： 1.0V 阻抗： 300 1000ohm,心房电极参数设置,感知度： 2mv 电压阈值： 1.5V 阻抗： 300 1000ohm,传统起搏位点选择,右心房:右心耳 右心室:右心尖部,手术后处理,局部沙袋压迫6h 抗菌素术前2小时，术后5天使用