心脏起搏器发展现状

1、LOGO 心脏起搏器 最新研究成果 LOGO 工作原理、结构机制 分类简介、功能分代 供电方式、 植入方式、 技术功能改善等 心脏起搏器简介 分类和功能 最新研究成果 Contents LOGO 心脏起搏器是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过脉冲发 生器发放由电池提供能量的电脉冲，通过导线电极的传导，刺 激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，替代传导系统的工 作，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目 的。 迄今为止，心脏起搏器是治疗心动过缓的唯一手段。这一伟大 的技术已使逾2百万人在过去的50年中受益。正是有了起搏器， 患有心动过缓的病人可以期盼象正常人一样地生活。 心脏起搏器

2、LOGO 脉冲发生器（常单独称为起搏 器）主要由电源（亦即电池， 现在主要使用锂-碘电池）和电 子线路构成，能产生和输出电 脉冲。 电极导线是外有绝缘层包裹的 导电金属线，其功能是将起搏 器的电脉冲传递到心脏，并将 心脏的腔内心电图传输到起搏 器。 人工心脏起搏系统=脉冲发生器+电极导线 心脏起搏器的结构 LOGO 主要组成框图 体内起搏单元体内起搏单元 LOGO 脉冲发生器定时发放一定频率的脉冲电流，通过起搏电极 导线和电极传输到电极所接触的心肌（心房或心室），使 局部心肌细胞受到外来电刺激而产生兴奋，并通过细胞间 的缝隙连接或闰盘连接向周围心肌传导，导致整个心房或 心室兴奋并进而产生收缩活

3、动。需要强调的是，心肌必须 具备有兴奋、传导和收缩功能，心脏起搏方能发挥其作用。 心脏的电信号使起搏器跳动。当运行时，心脏跳动加速;当 睡眠时，心脏跳动减慢。如果心电系统异常，心脏跳得很 慢，甚至可能完全停止。人工心脏起膊器发出有规律的电 脉冲，能使心脏保持跳动。 工作原理 LOGO 工作原理、结构机制 分类简介、功能分代 供电方式、 植入方式、 技术功能改善等 心脏起搏器简介 分类和功能 最新研究成果 Contents LOGO 根据起搏器与病人的关系将起搏器分为： 感应式：脉冲发生器在体外，通过载波发射给体内的接收线圈， 经检波为原形起搏脉冲，通过电极刺激心脏趋于淘汰 经皮式：体外携带式，

4、起搏器在病人体外，脉冲经皮肤和静脉 送入心脏。 埋藏式：起搏器全部买治愈患者皮下，电极经静脉固定在心内 膜或心肌表面临床应用最多 起搏器分类 根据起搏器与病人心脏活动发出的P波与R波的关系分为： 非同步型（固定型）：起搏脉冲与患者的P波或R波无关 同步型：分为P波同步起搏器和R波同步起搏器 LOGO 根据电极导线植入的部位将起搏器分为： 单腔起搏器：VVI起搏器（电极导线放置在右室心尖部），和 AAI起搏器（电极导线放置在右心耳） 双腔起搏器：植入的两支电极导线常分别放置在右心耳（心 房）和右室心尖部（心室），进行房室顺序起搏。 三腔起搏器（CRT） 双房（左房+右房）+右室的三腔起搏（治疗和

5、预防阵发性房颤） 右房+双室（右室+左室）的三腔起搏（治疗顽固性心衰）。 四腔起搏器：双房+双室（治疗患者同时有心衰和阵发性房颤） 起搏器分类 LOGO 单腔起搏系统心室 LOGO 单腔起搏系统心房 LOGO 双腔起搏系统 LOGO 三腔起搏系统 LOGO 起搏器功能分代 v 自1958年10月在瑞典斯德哥尔摩植入人类第一例永久性人工心脏起搏器 至今已50余年。50年来起搏器技术发展迅速，根据起搏器功能和特点，可 将人工心脏起搏器分成4代 v 自第三代生理性起搏器在起搏与感知基本功能的基础上，就增加了很多生 理性功能。例如频率适应性起搏功能，这一功能使起搏器的起搏功能更 加接近人体正常窦房结，

6、具有频率适应性起搏功能，其通过脉冲发生器内 置的感知器可以感知和了解佩带者的活动状态，随之起搏频率自动调整和 变化。 LOGO 工作原理、结构机制 分类简介、功能分代 供电方式、 植入方式、 技术功能改善 心脏起搏器简介 分类和功能 最新研究成果 Contents LOGO 佐治亚理工学院王中林等人的新研究 Muscledriveninvivonanogenerator（肌肉驱动的体内纳米发电 机）。在研究中，他们设计一种微型“纳米发电机”植入动物体内，从生物 活动中获得能量，向动物活体内植入的传感器（如心脏起搏器、植入性血糖 仪等）提供电能。 实验主要采用一种特殊材料制成的长条形纳米线，通过

7、生物活动，如肌 肉运动，驱动纳米线不断弯曲、伸直或延伸缩短，变形的纳米线可产生压电 效应使电荷发生运动。这种单根纳米线发电机（SWG），形象的来说就像 一个“电荷泵”，利用外力引起的机械形变驱动电路中的电荷运动。 这一研究结果表明，SWG可以作为一种可行的转化生物体内机械能的 方法，可以将呼吸运动、心脏搏动、血液流动和血压变化、肌肉收缩或者一 些不规则的震动中的能量转化为电能，有可能达到这样的目的：心脏起搏器 驱动心脏跳动的过程中，心跳又反过来给起搏器充电。形成循环，起搏器就 无断电之忧了。 最新研究成果供电方式 单根氧化锌纳米线发电机示意图。 上图为没有弯曲时的情况，电路中没有电流。 下图为

8、弯曲氧化锌线的时候，电路中有电流流过。 LOGO 最新研究成果供电方式 美国的一个科研团队开发出一种能从人体器官的自然运动中获取足够持续维 持心脏起搏器运转的电能的仪器。以伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校的约 翰罗杰斯为首的科学家在美国国家科学院学报月刊上公布了这一成果。 该仪器所使用的材料锆钛酸铅由铅、锆、 钛和氧元素构成。将大量用这种材料 制成的微小带状体紧密嵌入金属层，再 由生物相容性人造材料进行包裹。由此 一来，这种超薄能量制造器可被直接缝 补到某一器官上 压电效应：特定材料在受到外力作用 而变形时，产生电压。 该仪器带有一块微电池，用作所产生电 能的临时存储器。试验中，单层能量制 造器

9、可产生最高3.7伏电压。多层连通 后则可提供约8伏电压，完全可以满足 心脏起搏器运转所需。 LOGO 最新研究成果植入方式 新式纳米技术无线起搏器Nanostim 这个名为Nanostim的起搏器是传统起搏器的十分之一，并被永 久的放置于心脏的一个房室内，在十分钟内设备即可定位 起搏器从腿部的静脉植入，不会留下疤痕，通过类似于锚状的 装置固定到心脏室壁内侧 Nanostim植入过程只需在局麻的条件下进行微创切口直接植入 设备通过电池供电，同时设备包含一个芯片能够监测电流活性。 电池的寿命是13年，到达使用寿命后可以经肺轻易取出，因为 设备很小并不会阻塞血流。 LOGO 最新研究成果植入方式 2

10、014年2月1日，西班牙巴达霍斯地区的一家医院成功实施 无线心脏起搏器植入手术 这个起搏器不需要电缆线，手术工具只需要一根导管，将起搏器 放入导管内，然后通过患者的股静脉即可完成移植移植时长 28分钟 作为一个无线设备，它最大的优点在于体积小 仅为原始起搏器的10%，重约2克，长度为42毫米，如果放 在心脏中，只会占到大约1立方厘米的空间。 新型起搏器不但方便，而且在功能上也有很大改进。它不但会为 患者的心脏提供足够能量，而且它内部装有传感器，可以实时监 控心脏的各项生理数据，包括心跳次数、血压等。如果心脏此时 不需要帮助，那么起搏器会自动进入休眠状态，直到心脏再次缺 乏能量时，才会开始工作。

11、无线起搏器上还装有定位系统，医生 能借此快速找到它在人体中的位置，如果设备出现故障，可以立 即将其移除，同时不会对患者身体造成任何损害。 LOGO 最新研究成果植入方式 医生为患者安装心脏起搏器时，一般要先将病人的心脏切开，然后把控制 心跳的元件放入心脏上挖出的腔里，最后把脉冲发生器与经由锁骨处静脉 接入的电线连接起来。这种手术可能很快就不再必需了。取而代之的是， 从大腿主静脉处向心脏导入小型无线起搏器。 制造商美敦力称，这是世界上最小 的心脏起搏器。它长24mm，体积 0.75cm3，仅是传统起搏器的 1/10大小。 医生把起搏器送入患者大腿处的静 脉血管，随后操纵导管将其推向心 脏。 20

12、13年12月9日，奥地利医生为患 者植入了这样的微型起搏器，这是 此类起搏器的第一例人体试验 LOGO 最新研究成果技术功能改善 一般安装有起搏器的患者要尽量避免做MRI检查，分析可能的 原因有很多： 静磁场和梯度磁场可以使起搏器和除颤器簧片关闭，导致非按 需起搏； 产热，热能导致心肌组织的热损伤和瘫痕形成，从而使起搏阈 值升高及诱发心律失常，严重情况下引起心房或心室穿孔。电 极产热还会影响装置的感知和程控功能。 改变起搏频率、抑制或触发快速起搏及程序重置 使检查的MRI图像产生伪影 如今 LOGO 最新研究成果技术功能改善 全球首款经设计、测试和批准后可以在核磁共振成像(MRI)系统中安全使

13、 用的Advisa“MRITMSureScanTM”起搏器和导线系统，2013年8月1 日首次正式在北京阜外心血管病医院获得植入，这是目前是唯一通过美 国FDA认证可以在一定条件下安全进行MRI检查的起搏器和导线系统 中华医学会心电生理起搏分会主 任委员、阜外心血管病医院心内 科主任张澍教授表示：“据国外 研究显示,约50%75%的起搏器 植入患者以后可能需要MRI扫描 检查。然而,为避免由于磁场的干 扰而影响起搏器的正常工作,以往 大量的起搏器植入患者是被禁止 接受MRI扫描检查的。MRITM SureScanTM起搏系统将造福大 量的起搏器患者。” LOGO 最新研究成果技术功能改善 美国

14、研究人员称，一种植入心脏的新型“起搏器”通过对心肌细胞进 行转化，能够有效地改善心脏组织跳动节奏。 目前，科学家对豚鼠体内注射一种转基因病毒，能够使它的心脏部分 成为一个新的工作状态起搏器。 人类心脏是由数十亿个细胞构成，但是能够控制心脏跳动的细胞却不 足1万个细胞。衰老和疾病将导致心脏泵血过快或过慢，甚至导致完全 停止，这就是我们所说的心脏骤停。 美国雪松-西奈心脏研究所研究小组通过建立新起搏器细胞来恢复心脏 跳动，他们使用病毒感染带有Tbx18基因的心肌细胞，心肌细胞被病 毒感染，心肌细胞会变得更小、更纤薄，从而具备了起搏器独特的特 征。研究小组实验显示，这种病毒植入7只豚鼠体内，有5只已

15、出现新 型“心脏起搏器”效果 美成功借病毒将动物心脏打造成“心脏起搏器” LOGO 最新研究成果技术功能改善 心脏起搏器有望体内3D打印 我国科研人员首次提出利用微型注射器完成植入式医疗电子器件在 体内的3D打印成型技术。这一创新成果将使心脏起搏器等植入式医 疗器械在体内“塑形”，使患者免受开胸之苦。 由刘静研究员领导的中科院理化技术研究所、清华大学联合小组报 道了一种基于液态金属的可植入式生物医学电子器件体内3D打印成 型技术。 科研人员首先将生物相容的封装材料注射于体内固化形成特定结构， 在此区域内进一步将导电性金属墨水、绝缘型墨水乃至配套的微/纳 尺度器件等顺次注射后形成目标电子装置，通

16、过控制微注射器的进 针方向、注射部位、注射量、针头移位及速度等3D打印步骤，在目 标组织处按预定形状及功能构建出终端器械。由于全部器件均采用 基于微针的液相注射方式实现，因而整个手术过程达到了高度的微 创性。 LOGO 美敦力是世界上最大的起搏器研发厂商，目前仅心脏 节律部门就有超过12000名员工在世界120多个国家为患者和 医生服务。在中国，美敦力拥有中国最完善的售后服务团队， 覆盖31个省市自治区，累积已经有超过15万患者植入美敦力 的起搏器。 在起搏器的发展史上，作为心脏起搏器的鼻祖，美敦力创造了 很多世界之最，以及无数的第一和唯一： Medtronic 美敦力 LOGO Medtro

17、nic 美敦力 第一个研发了便携式体外电池供电起搏器，使心脏传导阻 滞及其他心脏疾病的治疗产生了一次飞跃。 第一个研发了治疗心衰的可植入起搏器装置。 第一个将心脏再同步疗法（CRT）及第一款三腔起搏器产 品（Insync 8040）引入中国。 拥有唯一的全数字化起搏器产品系列Vitation。 第一个推出了心脏疾病远程网络管理系统：Carelink。 拥有唯一能通过监测肺水肿预测心力衰竭的OptiVol功 能，用于心衰疾病的辅助诊断、监测及辅助医生进行患者 疾病管理。该功能已经应用在InSyncSentry、 ConcertoCRT-D及VirtuosoICD等产品上。 LOGO Medtronic 美敦力 第一个专门为中国市场开发了2010中文程控仪。 第一个并且是唯一在中国拥有培训中心，并有条件与专业 医师协会合作提供医生继续教育培