心脏起搏历史及发展ppt课件

1、 心脏和肌肉组织电刺激实验(Luigi Galvani)1827/46 阿-斯综合征(Robert Adams, William Stokes)1882 第一次体外起搏 (Von Ziemssen)1932 制造出第一台 “pacemaker“ (Hyman)1952 胸壁起搏治疗阿-斯综合征的病人(Paul Zoll)1958 第一台植入式起搏器(Rune Elmquist, Ake Senning)1958 第一例可经静脉植入的心内膜起搏导线+体外起搏器(Furman, Robinson) VAT 起搏器+心外膜导线(Nathan, Center) 植入式起搏器+心内膜导线(Lagergr

2、en, Johansson)1963 第一台可调理频率的起搏器1964 VVI 起搏器(Sykosch, Zacouto)1967 核能钚电池起搏器1970 DVI 起搏器(Berkovits)1972 锂-碘电池起搏器1975 压电晶体传感器的频率顺应性起搏器实验(Funke, Hakan Elmqvist)1975 基于血液PH值的频率顺应性起搏器实验(Gamilli) 多程控起搏器1979 双向遥测多程控起搏器(Brownlee, Tyers)1980 DDD起搏器(Tarjan, Lesnick, Cutolo)1980 第一台ICD植入1983 第一台频率顺应性起搏器上市(Newma

3、n, Klein)1991 闭环刺激原理的频率顺应性起搏器(BIOTRONIK)2019 双腔 ICD2019 多部位起搏2000 全自动起搏器Cardiac standstillStimulation 120 ppmAlbert Hyman (1932)- Clockwork generator with manual power- Transthoracic stimulation needle- Handle turn to provide induction stimulusFurman and Robinson (1958)(1958)Rune Elmquist Engineer a

4、t Siemens-ElemaAke SenningCardiac Surgeon, Karolinska Hospital, Stockholm Sweden 2 Transistors Pulse 2 V / 1.5 ms Rechargeable battery Rate 80 ppm This unit lasted only for 8 hours The second unit functioned for about 7 weeks 55 mm , 16 mm thickOctober 8,1958 SwedenArne Larsson1986 1958 年 10 月 8 日 V

5、OO III 度房室传导阻滞，Karolinska Hospital, Stockholm, Sweden 极大改善病症 1974 年 1 月 22 日VVI 1989 年 1 月 20 日VVIR 2019 年 11 月 7 日最后一个 VVIR总计改换 20 台起搏器 2019 年 12 月 28 日死于与起搏器无关的恶性肿瘤 1915 20191958 年 43岁2019 年 86岁Chardack, Greatbatch (1960)10 个锌-汞电池Chardack, Greatbatch (1963)with a screwdriver钚电池起搏器 (1967)19632019 起

6、搏器脉冲发生器 起搏导线起搏电极 起搏导线与心内膜界面单腔双腔衔接部分衔接部分混合电路混合电路钛金属外壳钛金属外壳锂碘电池锂碘电池Size: 51 x 42 x 6 mmWeight: 26 g 电池 电路输出电路、感知电路、遥测电路、微处置器、存储器 外壳 起搏器头部与起搏导线衔接部分 传感器 最初采用锌-汞电池 电池电压为1.35V，需4-5块电池串联。电池耗竭时电池电压无任何警告 而骤然下降；产生H2，须以可渗气的环氧树脂绝缘 镍-镉电池。 要经常充电，有记忆效应，影响电池寿命 核能电池 存在辐射及平安隐患，限制运用锂-碘电池 体积小，容量大，自放电率小，电池电压下降呈渐近性，到达ERI

7、 后还可维持36个月 电池的电量用安时(Ah)表示，通常为1.01.5Ah 开路电压为2.8V，经过倍压器，可输出5V以上的电压 BOSERIEOS: 2.8V2.5V2.2V 电池内阻升高，导致电压降低，因此电池内阻是电池耗费程度 的指征。从BOS至EOS，电池内阻由100升至10K锌-汞电池锂-碘电池TimeTimeBOS = Beginning of serviceERI = Elective replacement indicatorRRT = Recommended replacement timeEOS = End of service2.52.82.21.93040506070E

8、RIEOS months V TimeVoltageBIOTRONIK公司的电池是由德国LITRONIK公司提供的，这是一家专门为BIOTRONIK起搏器和ICD提供电池研发和制造的机构电池的冷热效应 起搏器的保管温度为555C 起搏器暴露于低温环境会导致锂-碘电池的理化性能下降，内阻添加， 电压降低，触发ERI 起搏器置于过热环境，可导致电池爆炸。因此建议在火化前应将起搏 器取出双腔起搏器电路起搏器电路体积的演化 集成电路 (integrated circuit, IC) 互补金属氧化物半导体技术 (complementary metal-oxide semiconductor, CMOS)

9、 超大规模集成电路 (very large-scale integrated, VLSI) 分立单元：较大电容器、二极管、传感器、传输线圈 分立单元与集成电路合并在一同，构成混合电路 功能分区：逻辑和控制、存储、计时、感知、输出、数据传输及程控逻辑控制部分存储器诊断数据记录器程控和数据传输单元备用频率界限备用起搏控制器RC振荡器电压放大器输出单元加速度计信号处置器模数转换器感知放大器黄片开关晶体振荡器输出开关输出开关天线外壳环状电极头端电极V输入放大器V输出放大器干扰探测器奔放维护控制单元模拟丈量储存功能频率控制电路传感器ERI 检测电源发送和接纳逻辑遥测线圈A输出放大器A输入放大器干扰探测器

10、奔放维护心房心室由微处置器或逻辑电路控制的电容器和开关组成。电荷泵经过一系列小电容器的充放电将电荷转存于另一较大电容器中，然后输出经起搏导线传输給心脏，因此可输出高于电池电压的电压遥测天线起搏器的遥测及通讯功能：讯问起搏器：将起搏器的型号、序号、程控参数、存储数据等信息调出程控及程控确认：更改起搏参数并传输給起搏器，同时接纳起搏器的反 馈信息模拟遥测：丈量导线阻抗、电池形状、脉冲电压、脉冲振幅、脉冲电流 、脉宽等数据起搏测试：丈量起搏阈值、P/R波振幅、室房逆传等实时传送心内电图IEGM无创电生理检查：经过起搏器释放程序刺激，到达电生理的诊断和治疗 目的感知电路：用来对心内信号进展放大和滤波。

11、为了防止起搏器感知非心 内信号，感知电路要判别信号的振幅和频率能否符合要求 X= programmedsensitivityAmplifier and FilterSignal processingSignal recording05101520251351030 501003001000VESR-waveT-waveAmplitudeFrequency (Hz)P-waveMyopotentials(mV)Filtering of Intracardiac Signals 起搏器的感知特性已设计成最适宜感知心内信号的特性，但绝对 的抗干扰是不能够的。 内源信号：肌电位、远场感知 外源信号：挪

12、动、大型电器设备、强电磁场、某些医学检查 和治疗 干扰能量的衰减与间隔的平方成正比 低感知灵敏度和双极感知可降低受干扰的几率 EMI方式：固定频率，无感知功能直到干扰消逝频率顺应性起搏器：起搏器可根据病人的活动情况，调理起搏频率。适用于 变时功能不全的病人传感器的作用：感知与运动相关的参数，并将其转换为电信号，经起搏器处 理后转换为起搏频率体动传感器压电晶体传感器加速度计传感器每分通气量传感器Q-T间期传感器PH值传感器血液温度传感器血样饱和度传感器闭环刺激传感器(CLS) 压电晶体传感器任务原理： 压电晶体放置于起搏器的外壳内，经过感知肌肉作用于起搏器外壳上 的压力，并将压力转化为电信号，从

13、而调理起搏频率 加速度计传感器任务原理： 利用微机械技术，感知病人运动时的加速度，经快速傅立叶转换成电 信号来调理起搏频率。直接加压和叩击外壳不会引起频率变化优点：构造简单，耐用，无须电源，无须特殊起搏导线，反响速度高缺陷：非生理性，身体振动与代谢需求无直接关系，故特异性差，易受 身体振动影响SNNS2.94 mm1.5 mm2.0 mmPacesetter 公司任务原理：根据病人的每分通气量潮气量和呼吸频率，调理起 搏频率。每分通气量与胸廓阻抗呈相关性，吸气时阻抗 添加，呼气时阻抗减小，故经过丈量胸廓阻抗来获知病 人的每分通气量丈量方法：起搏器经起搏导线释放一系列微小电脉冲，丈量脉冲发 生器

14、与双极导线之间的阻抗值，从而获得胸廓阻抗的变 化 每分通气量 = 潮气量呼吸次数优点： 生理性，每分通气量与运动量呈线性相关缺陷： 反响慢，需双极起搏导线，易受通气要素影响 ，需与其 他传感器混合运用任务原理：运动时血中儿茶酚胺浓度添加，儿茶酚胺浓度上升，导致 Q-T间期缩短，安静时Q-T间期延伸。经过丈量病人的Q-T 间期来调理起搏频率丈量方法：经过心室起搏导线丈量起搏脉冲发放后至T波感知的时间优点： 生理性，无需特殊起搏导线，丈量简单缺陷： 只感知心室起搏的T波，故需心室起搏，反响延迟，需与其 他传感器混合运用，易受药物影响，T波感知问题任务原理：心脏负荷添加时心肌收缩力会添加，起搏器根据

15、心肌收 缩力的变化调理起搏频率。心肌收缩力又与心肌阻抗呈 线性相关，故丈量心肌阻抗就可获知心肌收缩力的情况丈量方法：在心室激动后，经过心室起搏导线释放数个微小脉冲， 获得心肌阻抗曲线，将当前的阻抗曲线与静态时的阻抗 曲线进展对比，根据差别调理起搏频率优点： 直接采集心脏固有的生理参数，第一类生理性传感器， 对脑力和膂力活动均可产生频率反响缺陷： 交融波任务原理：活动时，耗氧添加，血氧饱和度下降，血液颜色变暗丈量方法：起搏导线头部安装有氧传感器，发射红光和红外线，经 光检测器测定反射率优点： 生理性缺陷： 反响慢，技术还不非常成熟被动固定导线自动固定导线单极 Unipolar双极 Bipolar

16、Polyrox(PX)Elox(EX)Retrox(RX)CX LALV-SLV-PLV-HCOROX系列导线ELCMapox导线插头 IS-1 或 5mm远端电极(头端电极)近端电极(环状电极)起搏导线体固定套管叉齿双极-同轴缠绕单极-多股并行缠绕双极-并行缠绕不锈钢，铂目前采用MP35N MP35N铬19% chrome镍37 % nickel钼10,5% molybdenum钴33 % cobalt其他0.5 % (Mn, Si, Ti) 头端面积越大，感知到的幅度高，起搏阈值高，阻抗低 头端面积越小，感知到的幅度低，起搏阈值低，阻抗高 起搏导线的开展：电极减小，微孔，高阻抗，低极化BI

17、OTRONIKPolyrox: 3.5mm2Merox / Synox: 1.3mm2铱碎片涂覆技术 Basic material:Platinum IridiumSurface:fractally structuredIridium 电极头资料：铂，铂-铱合金，钛，氧化钛，氮化钛，钛合金 涂覆资料：铱 优点 可使电极外表积增大上千倍 低极化效应 高R波振幅、高斜率、低起搏阈值 1 mg的地塞米松磷酸钠作用：降低急性期电极-组织界面的炎性反 应，抑制纤维化构成优点：低起搏阈值，低感知阻抗硅橡胶silicone聚胺酯polyurethanePellethane2363-80APellethane

18、2363-55D优点生物相容性好不易老化抗拉性高摩擦系数低低致血栓性缺点易被刀、缝线损坏抗拉性低摩擦系数高易老化易老化比80A硬，易穿孔 3,2 mmBipolarIS-1 BIUnipolarIS-1 UNI+-+ 1,6 mm5 mmSealing rings5 mm接头的规格：5 mm ；6 mm； VS-1 3.2 mm小截面(voluntary standard)： VS-1A； VS-1B；VS-1国际规范接头(International standard)：IS-1可将任何单极起搏导线转换成 IS-1的插头+-单极起搏系统aVFaVLaVRIIIIII- -+ + +- -单极导线优点导线细, 易于操控脉冲易于在ECG上识别可修补缺陷抗干扰性低如肌电位、交叉感知等易引起神经/肌肉刺激双极导线优点抗干扰性高不易发生远场感知交叉感知不易引起神经/肌肉刺激缺陷导线粗，较单极导线硬脉冲不易在 ECG上识别易于出现绝缘问题不能修复 美国 571 法国 552 德国 440 澳大利亚 345 日本 158 香港 100