起搏器基础资料解读

1、人工心脏起搏器是治疗缓慢性心律失常的最有效办法，随着心脏起博器的不 断发 展完 善，使 越来 越多 的患 者受 益。目 前，起搏 器在 我国的 应用也是越来越广泛。通过此课件的学习，使学员了解起搏器的发展历史、基本构造和在使用过程中的注意事项。一、起博器的发展史起搏器最早植入人体是 1958年。设 计第一例起搏器的工程师名叫Elmqvist。最早 植入起 搏器 的医 生是Ake Senning。植 入起搏 器的 第一例 患者 名叫 ArneLarsson。 Arne Larsson生于 1915年，在1958年时 因患 度 房室 阻 滞，心率极 度缓 慢，这种 患者 如果 不及 时 治疗， 8

2、0%以上 会在 一两 年内 死 掉。 而这 时 Ake Senning 和 Elmqvist 已经 研发出了第一代的植入性的起搏器 。因此在 1958 年 10 月 8 号，为Larsson 植入 了全 球第一 例的心脏 起搏 器 。当 时植 入的 起搏 器是 VOO 的工 作方 式， 极大 的 改善 了 Larsson 的症状 。植入人体的首例起博器1974 年，将 Larsson的起 搏器 更换 成 VVI。 1989 年更换了 VVIR（带有 自动调 节起 搏频 率的 起搏器）。截 止到1996 年他更换的最后一台起搏器，他这一生共更换20 台起搏器。更换最后一个起搏器 5 年之 后，

3、Larsson86 岁时 去世 ，死于 腹腔 的癌 症。 Larsson 43 岁时得了当时被认为是不治之症的 度房室阻滞，而其有幸植入了人类第一台起搏器，又幸运的活了 43 年。正是因为起搏器，使他的缓慢性的心率失常得到了根治。起搏器包括 2 大部分：第一部分是脉冲发生器，可以植入到病人体内，定时 的监 测病 人的 心 率，发 放电 的脉 冲；另外 一部 分是 和它 相连接 的电极导线。电极导线系统是连接脉冲发生器和人体心肌的重要的桥梁。脉冲发生器是起搏器的核心构成部件，在起搏器工作过程中起着极其重要的作用。请问：脉冲发生器都有哪些类型，优缺点各是什么？二、脉冲发生器脉冲发生器绝大部分的重量

4、是电池。目前使用的电池为锂电池，以前 曾经 用过 汞电 池、锌 汞电 池、镍镉 电池、锂碘 电池 。最终 随着电子工业化的进展，人们认识到锂电池电容量大，电的性能稳定，因此起搏器目前用的都是锂电池。另外的重要的一部分是电路系统。在一平方厘米的电路系统里，包含着将近 5 千个元器件。因此起搏器是一个很精确的电路系统的集 成。在电 路系 统里，最主 要的 有两 大 部分 ：一 部分 是用 来感知 病人的心脏的电活动；另外一部分是发放电脉冲，来刺激心脏进行起搏。还有 一部 分是 和电 极 导线 相连 接处，一般 有螺 丝扣 固定，和它 相连 的是电极导线。（一）脉冲发生器的历史截止现 在，脉冲 发生

5、 器已 经发生 了天 翻地 覆的 变化。第一 ，体积越来越小；第二，电池容量越来越大；第三，电路结构越来越复杂。复杂到可以调出体内电信号很多种的参数，并且能够进行复杂的运算分析，然后 再自 动的 计算输 出电 的脉 冲。截 止现 在，已经 发展 到数字 化的起搏 器。（二）脉冲发生器的分类脉冲发生器一般分成单腔起搏器、双腔起搏器以及三腔起搏器，现在还有四腔起搏器。1. 单腔起搏器所谓单腔起搏器，是指起搏器上只有一个孔，能够连接一根电极导线。电极导线植入心房或植入心室。植入到心室内，起搏心室；植入心房，起搏心房，根据需要起搏或感知的心腔而定。单 腔的起搏器电极 导线 的顶 端有 两 个电 极，接

6、 触心 肌处 有一 个，在 该电 极之 后 1cm 左右的地方有个环状的电极。这两个电极就可以采集心腔内的电机动信号，同时发放电的脉冲，叫做双极的单腔起搏。还有一种情况，没有后面的环状电极，只有顶端的电极。起搏要经过脉冲发生器和电极顶端之间形成的一个大的回路。双极和单极各有利弊 。比如双极电极导线要涉及到 2 条的电路，所以要比单极的粗一些。电极比较复杂，容易发生断路、短路等情况。另外 它的 柔软 度不 如 单极 的好，所以 并发 症的 发生 也要 高于 单 极。单 极电极导线除了有比较柔软的优势之外，也有它的劣势。一是它比较软，植入起来不容易到位。另外一点是由于单极起搏器和脉冲发生器之间的大

7、回 路，病 人发 生起 搏器 囊袋 抽搐 的比 例要高 于双 极起 搏。还 有它 感知到的 电场 是一 个大 的 电场，所以 也容 易发 生一 些干 扰，尤 其在 电的 噪音或者肌肉的噪音下。单腔起搏系统的优点是植入一根导线就可以了，缺点是单心室的导 线不 提供 房室 的 同步，不管 心房 的收 缩状 态如 何，只 是心 室的 感知和起搏，有可能会发生起搏器综合征，也叫单腔起搏器综合征。再者，如果 病人 的房 室传 导 功能 有障 碍，这 时候 ，单一 心房 起搏 不能 够提 供心室的 起搏 支持。比如 病人 一直 用的 是单 腔的心 房起 搏，突 然由 于炎 症或心肌缺血，房室间传导功能丧失

8、，发生 了 度 房室阻滞，那么心室就会很慢，这时起搏器也只起搏心房，病人也会出危险。2. 双腔起博器双腔起搏一般来说既能起搏心室，又能起搏心房。也 有一种特殊的双腔起搏，可以两个电极都起搏心房或心室。双腔起搏系统在心房和心室都有电极导线。因此，根据自身的心房和心室有没有脉冲，来发放脉冲。单 腔的心房起搏，相当 于给病人安了一个窦房结 ，单腔的心室起搏相当于给病人在心室安了一个抑波点。而双腔的起搏相当于给病人既安了一个 窦房结也安了一个房室结。当病人自身的房室结不能下传时，可以通过起搏电极导线沿着起搏器发放的脉冲来下传心室。如果病人心房的频率尚可，而房室结功能不良，房室不能下传，等到一定的 PR

9、 间期，自己的房室结没有下传，心室起搏 。如果病人的心房波和心室波都按时发放，那么心房的起搏、心室的起搏都得到了抑制，所以这时只有感知而没有起搏。如果病人心房、心室的频率都不够，房室传导也不好，这时心房起搏，经过起搏器的房室周期以后心室起搏，这是真正的双腔起搏。如果植入双腔起搏器以后，病人的房室结功能恢复了，每一次心房波都经过自身的房室结下传心室，而心房的频率不够、太慢、停搏或者窦房阻滞，表现出来的是单纯的心房起搏和心室的感知。3. 三腔 起搏三腔起搏是除了右心室的起搏之外，还通过冠状静脉送入一个电极能 够起 搏左 心室，是为 了保 证左 右心 室的同 步起 搏。主 要用 于严 重的心衰 的病

10、 人，尤 其是 伴有 单侧 束支 阻滞 的病人，左右 心室 明显 的收 缩不同步，会对心功能产生非常不好的影响。经过双心室的同步起搏之后，心功能会有明显的改善。三、电极导线电极导线主要是连接脉冲发生器和心肌的一个桥梁。脉冲发生器的电脉冲一定要依赖于电极导线才能够传导到心脏。另一方面，它能够感知到心脏的电活动，并反馈到脉冲发生器。电极导线，有双极的和单极的。 双极导线顶端是阴极，环状电极是阳极。单极的起搏导线，顶端是阴极，脉冲发生器就变成了阳极。人体的组织包括血液、体液等是阴极和阳极之间传导路径的很重要的 一部 分。根据植入途径可分为心内膜或经静脉导线和心外膜导线；根据极性可分为单极和双极；根据

11、固定方式可分为主动固定和被动固定。1. 心内膜导线和心外膜导线下图中前两种都是靠后面带的尾翼来被动的固定在心脏的肌小梁上 面，而 使顶 端面 积紧 贴着 心肌 的组 织。后边 的一 种是 通过 主动 的用螺旋电极把电极导管固定在了心肌的部位，所以前两种叫被动固定电极，最后一种叫主动固定电极。经静脉导线被动固定电极导线是利用叉齿卡在了心肌的肌小梁上边，把电极导管给它固定住了。被动 固定主动固定的电极导线可以放置到心腔内的任何位置。因为其可以通 过电 极导 管的 尾 端旋 转，然 后使 主动 固定 的电 极伸 出来，旋到 心肌里。对于极少数心内膜电极不能够植入的病人，有可能需要开胸，或者是采用电

12、视胸 腔镜 或者 心 包镜 来放 入心 外膜 的方式。心外 膜方 式，一种 是拧入的方式，用主动固定的螺丝，采取主动固定的方式；另外 一种就是开胸直视下缝合，缝合在心肌的外膜。心外膜方式2. 单极导线和双极导线单极导线要比双极导线的直径小，而单极导线在心电图上的脉冲 信号 比较 大，因 为电 场比 较大，单极 导线 是电 极的 头端 和脉冲 发生器之 间的 一个 大的 电 场。这 些电 线外 边包 含了 一层 绝缘 层。这 个绝 缘层就保 证了 电极 没有 短 路。不会 因为 电脉 冲外泄 引起 其他 部位 的电的 激动。双极导线最大的优势就是不容易过度感知一些非心脏的信号，如电磁信号、肌电位

13、信号等。但它是由外层导丝和内层导丝两层组成，而且两层之间还有绝缘层，所以它的直径总体来说要比单极电极导线粗一些 。3. 除颤 电极如果植入起搏器的目的，不仅是为了起搏，还有促使高危病人复律的问题，就要 安装除颤器，这时就要有除颤的电极。除 颤电极比较粗，而且它有一个弹簧圈，这个弹簧圈就是一个比较大的除颤电极。应用除颤电极可以进行高电压的治疗和起搏。对于心动过缓的病人，可以适时的发放电刺激脉冲达到起搏，改善 心动过缓的作用。对于心 动过 速的 病人 ，可以 通过 电极 导线 ，发放 程序 扫描 的刺 激，能 够帮助终止连续性的心动过速。对于一些不能用抗心动过速起搏来终止的快速的 恶性 的心 律失

14、 常 ，可以 通过 同步 直流 电复 律，或 者是 电除 颤的 方式来达到转复的目的。四、连接器脉冲发生器和电极导线之间有一个固定的链接。现在所有的厂家 都已 经把 它规 范 到了 IS-1 统一 标准。所以不 同厂 家的 起搏 器和 电极导线都可以互换。五、起搏阈值植入起搏器以后，首先要测起搏阈值。阈值是指在心脏不应期之外连续夺获心脏所需的最小的电刺激。测起 搏阈值时，有两个指标：一个是脉冲的振幅；另一个是脉冲的宽度，叫脉宽。脉冲的振幅必须足够大才能保证心室的除极，才能够提供适当的安全起搏的范围。脉宽 是指 起搏 脉冲 所 持续 的时 间，一 般以 毫秒 为单 位。脉 宽必 须足 够的长，使

15、除极能够传播到周围的组织。在测试阈值之后，就要设置输出的能量，一般是所测阈值的 2 4 倍。现代 化的 起搏 器已 经有 自动 阈值 管理的 功能，能够 定时 的测 定起搏的阈值，保证安全起搏的时候以最小的能量输出，来保证充分起搏。六、电池的使用寿命有以下几个因素能够影响起搏器的电池的使用寿命。1. 振幅 和脉 宽设 置。如 果设 定的 起搏 振幅 太高，那么 电池 的寿命就短。另外一个脉宽，脉宽设置的越大，越费电。2. 导线 阻抗 。在一 定的 电极 导线 阻抗 的范 围内，这个 起搏 器才既省 电， 又安 全。3. 起搏 事件 与自 身事 件的 百分 比 。起搏 事件 占整 体心 脏活 动

16、的百分比是多少。4. 频率 适应 模式 设为 ON 。把频 率适 应模 式打 开和 关闭也 会影响到 起搏 器的 使用 寿 命。如 果把 频率 适应 模式 设为 开，起 搏器 就能 够根据心 率的 情况 来自 动 调整 它的 心率 水平 。比如 在打 球、运动 、爬山 、激动的时候，需要心跳加快，这时候起搏的频率也会加快。而 在休息、睡梦中时，需要一个低的起搏频率，能够减少症状，而且省电。需要强调的是病人安全是最重要的，其次才是延长电池寿命。另外，延长 电池 寿命 的最 佳方 法是 保证 适当的 安全 范围 的同 时 ，降低 电压。如 果能 够使 用自 动阈 值变 压就 更好。输出 电压 值如

17、 果比 起搏器 电池电压大的时候，需要电压放大器，而且会缩短电池的使用寿命。因此，起搏器成功的很重要的目标就是了解电池的电量的情况以及根据病人的具 体的 情况 调整 适 当的 电压 ，既 省电 ，又安 全。现在 有了 自动阈 值管理的 起搏 器，会自 动的、定时 的监 测起 搏 阈值 ，然 后根 据测 得的起 搏阈值的 情况，适当 的调 高一 点起 搏电 压就 可以了，这样 可以 以很 低的 能量起搏 ，省 电。并且 如果有 一次 起搏 没有 起 来，就会 立即 自动 的检测 和识别以及干预处理，能够保证病人的安全。起搏器出了起搏功能外，另一大功能就是感知，感知在起搏器发挥作用过程中具有不可替

18、代的作用。请问：感知功能障碍都包括哪些？七、感知起搏器除了起搏之外，感知是另外一大功能。感 知分为单极感知和双极感知。所谓单极感知就指起搏器的顶端和脉冲发生器之间的大的电场的感知，因为电场比较大，所以容易受外界信号的干扰。双极感知就是顶端电极和环状电极之间的感知，电场比较小，因此肌电信号、电磁波信号的干扰很难被双极起搏电极导线感知到。起搏器一定要有良好的起搏功能和精准的感知功能，保证不发生感 知不 良。也就 是说，能够 感知 到心 房波和 心室 波，不能 错过、漏过 。另外也保证不发生过感知，不能把心脏以外的事件，如肌电干扰、电磁波，甚至把本身的一些 P 波等都误认为是 QRS 波。所以起搏器

19、要能够精准 的判 断心 脏是 不 是有 搏动，只有 在心 脏没 有自 身搏 动时，才发 放脉冲刺 激。感知灵敏度的程控非常的重要。如果感知度不合适，就要进行适当的调整。如感知过度，能够感知到 T 波或者肌电，就要采取一定的措 施。如果 感知 不足，根本 感知 不到 心 房波 心室 波，就会 出 现竞 争性心率，也要采取一定措施。（一）感知过度感知过度的常见原因1. 感知灵敏度程控不适当2. 感知不应期程控短3. 电极绝缘层破裂4. 电极 移位5. 电磁 干扰（二）感知不足感知灵敏度设置的太高，而自身的心电信号又小的时候，就更容易发 生感 知不 足。当 然电 极导 线发 生了 脱位、电极 断裂

20、、绝 缘层的 破裂等都会引起感知不足。（三）感知灵敏度的调整感知灵敏度可以通过人工测试 P 波、 R 波的振幅，然后通过医生的手动设置或者起搏器的自动的建议值设置。适宜的感知比的范围在心房双极感知大概是 4:1 6:1，心房 单极 感知 是2.8:1 4:1，心室或 者是 双极 电极 的 感知 是 2.8:14:1 。当然精确的感知取决于心肌的电生理学属性，取决于电极的特征，其在心脏中的位置以及起搏器的感知放大器。（四）影响感知度的因素有很 多因 素可以 影响 到感 知。如导线 的极 性，是双极 还是 单极 ；导线的完整性，有没有绝缘层的破裂；有 没有电极里的电线的断裂；有没有 电磁 干扰 等

21、。起 搏器 有很 多的 开关，参数 的设 置等 都是 要靠单 簧片的开 关来 控制，也就 是说 体外 通过 一个 磁铁就 能够 控制，因此 起搏 器怕磁。 磁化 杯、 半导 体 收音 机等 不能 离起 搏器太 近， 至少 要在 20 cm 以外。如果 做电 切，电 凝会 影响 起搏 器的 感 知。另外 做核 磁共 振一定 要慎重，因 为它 会影 响到 起搏 器的 感知。起搏 器的 感知 也取 决于 心肌的 电生理特性、电极的特征以及起搏器的感知放大器。如果电极导线的绝缘层破裂会引起阻抗值的下降。绝缘破裂会使电 线暴 露于 体液 中 ，而体 液的 电阻 低；引起 阻抗 值下 降电 流会通 过绝缘破裂口出，使电池消耗增加；绝缘破裂会引起阻抗值 <300 。金属丝断裂会引起阻抗值上升。电子在导丝内传导形成的阻抗会增加；电极 顶端 释放 的电 流 会减 小，甚至 无法 激动心