起搏治疗的电学基础

1、起搏治疗的电学基础 上海交通大学学院附属仁济医院心内科 毛家亮心室心室窦房窦房 (sa) 结结房室房室 (av) 结结心房心房心脏自身有一个“起搏器系统”心脏能够产生生物电脉冲，这种生物电脉冲沿特定的传导路径传输这种传导过程使心脏能够有效地泵送血液心室心室窦房窦房 (sa) 结结房室房室 (av) 结结心房心房心脏的病变窦房结产生生物脉冲障碍、生物脉冲传导障碍脉冲发生器：集成电路及电池电极或电线阴极（负电极）阳极（正电极）人体组织脉冲脉冲发生发生器器电极电极阳极阳极阴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

2、器在心脏中的工作原理脉冲开始脉冲开始*起搏器节律识别ddd / 60 / 120起搏器节律识别ddd / 60 / 120起搏器节律识别ddd / 60 / 120起搏器节律识别ddd / 60 / 120每种电路都具有下列特征电压 (voltage - v)电流 (current - i)阻抗 (resistance - r)vrie-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电流电子在闭合电路 (close/complete circuit) 中的流动在起搏系统中，电流：以 ma（毫

3、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 (lead electrodes)管子，代表导线的金属丝(conductors)电阻和电流正常电阻正常电阻低的电阻低的电阻高的电阻高的电阻低电流低电流高电流高电流起搏阈值的定义及意义如果：起搏

4、电流 = 8 ma， 成熟过程中的阻抗从 300 w 增加一倍 起搏电压要增加多少 ？v = i r植入时的阈值电压 = 8 ma x 300 w = 2.4v电极成熟期需要的电压= 8ma x 600 w = 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。定义：在心脏不应期之外连续夺获心脏所需的最小的电刺激夺获夺获无夺获无夺获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 1,000 w 之间高阻抗导线的阻抗值大于 1,000 欧姆起搏系统阻抗

5、变化的意义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，电流幅度及脉宽等导线阻抗值随下面的因素而变化：绝缘破裂 = resistance decreases电线断裂 = no conduction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 300 w 以下绝缘破裂绝缘破裂降低电阻降低电阻低的电阻低的电阻金属丝在绝缘层内断裂会引起阻抗值上升金属丝断裂所形成的阻抗值会增加电

6、流通不过而不能起搏阻抗值可能超过 3,000 w导线金属丝断裂导线金属丝断裂电阻增加电阻增加腋静脉穿刺腋静脉穿刺锁骨下静脉穿刺锁骨下静脉穿刺感知 (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生本位曲折心腔内电图的两个特征是：信号振幅斜率 (slew rate)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）说明感知越好电压电压时间时间倾斜倾斜斜率斜率电压的变化电压的变化电压变化电压变化的持续时间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灵敏度振幅振幅 (mv)时间时间5.02.51.25感知不良 . 起搏器不能“看见”自身搏动，因而不能正确反应未感知出未感知出自身搏动自身搏动预定的起搏发出预定的起搏发出vvi / 60过感知测出设计的 p 波或