起搏的基本概念.ppt

起搏的基本概念PacingConcepts 国家心血管病中心阜外医院心律失常中心刘志敏 规定基本电学术语的定义认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能描述时间 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 目的 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 V R I e 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 V R I 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 V R I 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 V R I 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 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 电阻和电流 正常电阻 低的电阻 高的电阻 低电流 高电流 欧姆定律 Ohm sLaw 是起搏的基本原理 它 V IXRI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 描述了电压 电流和电阻三者之间的关系 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 RI 5V 500W 0 010安培 mA 0 010 x1000 10毫安 mA V 5V R 500 I 在本例中 电压降为一半 如果 电压 2 5V阻抗 500W电流 I V RI 2 5V 500W 0 005安培0 005x1000 5毫安 在本例中 阻抗降为一半 如果 电压 5V阻抗 250W电流 I V RI 5V 250W 0 020安培0 020 x1000 20毫安 起搏系统 可植入脉冲发生器 IPG Implantablepulsegenerator 电极线Leadwire 可植入的起搏器系统包含下面几个组成部分 脉冲发生器 电源或电池电极或电线阴极 负电极cathode 人体组织阳极 正电极anode 脉冲发生器 电极导线 阳极 阴极 起搏器各组成部分与人体组织结合形成一个完整的电路 装有电池 为给心脏发送电脉冲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 将电脉冲从脉冲发生器传到心脏感知心脏除极 电极 导线是绝缘的电线 它们 心内导线或经静脉导线 transvenousleads 心肌导线 心外膜导线 epicardialleads 导线的类型 经静脉导线有不同的固定装置 被动固定passivefixation叉齿 tines 卡在心脏的肌小梁间 纤维网trabeculae 经静脉导线 主动固定activefixation螺旋 或螺丝钉screw in 延伸到心内膜组织可使导线放置于心腔内的任何位置 心肌导线和心外膜导线 导线可直接用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 阴极 cathode 与心脏组织接触的电极当电流流过时带负电荷 阴极 阳极 阳极anode 心脏组织除极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 人体组织和体液都是阳极和阴极之间传导路径的组成部分 组织 阴极 阳极 V IPG R 电极 导线和组织阻抗 Lead导线 体液 回路 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 起搏时 脉冲 脉冲开始 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 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 有一根有两个电极的导线位于心脏内 在这个系统中 脉冲 阴极 导线阻抗值随下面的因素而变化 绝缘破裂insulationbreakdown resistancedecreases电线断裂brokenlead noconduction 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 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起搏电流通不过而不起搏阻抗值可能超过3 000W 导线金属丝断裂 电阻增加 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 但可能影响起博功能 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博系统阻抗值在300至1 000W之间高阻抗导线的阻抗值大于1 000欧姆 单极导线和双极导线 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 Fivewiresperbundleforredundancy 双极导线 双极导线不易过度感知非心脏信号 肌电位和电磁干扰 起搏器的某些特殊功能起作用的需要 DAO 抗房颤功能 同轴导线设计 单极与双极 单极电极 双极电极 导线绝缘可以是硅树脂或聚亚安酯 硅胶 Silicon 绝缘导线的优点 惰性inert生物相容Bio compatible生物稳定Bio stable可用医学粘合剂修理以往使用实践非常可靠良好的绝缘性能Goodinsulator 聚乙安酯polyurethane绝缘导线的优点 生物相容bio compatible抗撕强度大anti tear摩擦系数小lowcoefficientoffriction导线直径较小smallerdiameter 起搏器简史 单腔和双腔起搏系统 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 识别起搏节律 AAI 60 识别起搏节律 VVI 60 缺点 优点 单腔起搏系统的优点和缺点 植入一根导线 单心室 ventricle 导线不提供房室 atrium 同步如果房室传导功能有障碍 单心房导线不提供心室支持 在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 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 绝大多数起搏器具有四个功能 刺激Stimulation 刺激阈值 stimulationthreshold 在心脏不应期 refractoryperiod 之外连续夺获 captured 心脏所需的最小的电刺激 VVI 60 夺获 无夺获 脉冲 振幅Amplitude脉宽PulseWidth 两个用来保证夺获的设置 振幅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 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 5V 0 5ms 0 25ms 1 0ms 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 刺激阈值 伏 0 5 1 0 1 5 夺获 强度 时间曲线图的临床用途 必须留出适当的安全范围 因为 起搏系统有急性期和慢性期阈值的每日波动 夺获 0 5 1 0 1 5 时间脉宽 ms 50 1 0 1 5 2 0 25 刺激阈值 伏 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 最佳化电池寿命 起搏所耗能量 E PWxV2 RPW 脉宽V 输出电压R 阻抗因为V对所耗能量影响最大 要避免高电压 短脉宽 而尽可能程控输出电压至 2 5V常规使用二倍电压阈值作安全范围 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 起搏器诊断功能所需电量消耗 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 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 导线成熟过程 类固醇对刺激阈值的影响 脉宽 0 5msec 0 3 6 感知Sensing 感知 sensing 感知是起搏器 看见了 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 精确的感知 保证不会发生感知不良的情况 起搏器不会错过应该能够感知的P波或R波保证不会发生过感知的情况 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计时间期顺序 心腔内电图 intracardiacelectrogram 是记录从心脏里面获取的波形 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 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 起搏器必须能够感知心脏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 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 虽然没有自身活动存在 灵敏度 数值越大 灵敏度过低 起搏器对心脏内事件的感知越不灵敏 III Toosensitive Notsensitiveenough 灵敏度 振幅 mV 时间 5 0 2 5 1 25 灵敏度过低 lowsensitivity 振幅 mV 时间 5 0 2 5 1 25 灵敏度过高 sensitivitytoohigh 振幅 mV 时间 5 0 2 5 1 25 III 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感知的不需要的信号绝大多数是 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 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 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 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 电磁干扰ElectromagneticInterference EMI 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家里或办公室很少有电磁干扰但医院有 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 电源重置或PowerOffResetPOR 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波时频率将加快 对P波跟随 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 电磁干扰 起搏器感知的 噪音 本应起搏 噪音反转 VP VP SR SR SR SR 感知的噪音 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 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 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 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radiat