起搏基本概念

1、可植入脉冲发生器可植入脉冲发生器 (IPG)Implantable pulse generator电极线电极线 Lead wirez脉冲发生器：电源或电脉冲发生器：电源或电池池z电极或电线电极或电线z阴极（负电极阴极（负电极 cathode）z人体组织人体组织z阳极（正电极阳极（正电极 anode）脉冲发生器脉冲发生器电极电极导线导线阳极阳极阴极阴极z装有电池，为给心脏装有电池，为给心脏发送电脉冲提供能源发送电脉冲提供能源z装有控制起搏器工作装有控制起搏器工作的电路的电路电路电路电池电池z将电脉冲从脉冲发生将电脉冲从脉冲发生器传到心脏器传到心脏z感知心脏除极感知心脏除极电极电极z心内导线或经静

2、脉导线心内导线或经静脉导线 (transvenous leads)z心肌导线心肌导线/心外膜导线心外膜导线 (epicardial leads)z被动固定被动固定 passive fixation 叉齿叉齿 (tines)卡在心卡在心脏的肌小梁间（纤脏的肌小梁间（纤维网维网 trabeculae）z主动固定主动固定 active fixation 螺旋（或螺丝钉螺旋（或螺丝钉 screw-in）延伸到）延伸到心内膜组织心内膜组织 可使导线放置于心可使导线放置于心腔内的任何位置腔内的任何位置z导线可直接用于心脏导线可直接用于心脏 固定装置包括：固定装置包括：y刺入心外膜方式刺入心外膜方式 (“s

3、tab-in” or fish hook)y拧入心肌方式拧入心肌方式 (screw-in)y缝合方式缝合方式 (sutured)z与心脏组织接触的电与心脏组织接触的电极极z当电流流过时带负电当电流流过时带负电荷荷阴极阴极阳极阳极z心脏组织除极后接收心脏组织除极后接收电脉冲的电极电脉冲的电极z当电流流过时带正电当电流流过时带正电荷荷阳极阳极z人体组织和体液都是人体组织和体液都是阳极和阴极之间传导阳极和阴极之间传导路径的组成部分路径的组成部分组织组织阴极阴极阳极阳极VIPGR-电极，和组织Lead 导线导线体液体液 (回路回路)z开始于脉冲发生器开始于脉冲发生器z通过导线和阴极通过导线和阴极 (-

4、) 流动流动z刺激心脏刺激心脏z返回到阳极返回到阳极 (+)脉冲开始脉冲开始*z从顶端电极（阴极）流从顶端电极（阴极）流动动z刺激心脏刺激心脏z通过体液和组织返回到通过体液和组织返回到脉冲发生器（阳极）脉冲发生器（阳极）阴极阴极阳极阳极-+阳极阳极z通过导线末端的顶通过导线末端的顶端电极流动端电极流动z刺激心脏刺激心脏z返回导线顶端近侧返回导线顶端近侧的环形电极的环形电极阴极阴极z绝缘破裂绝缘破裂 insulation breakdown = resistance decreasesz电线断裂电线断裂 broken lead = no conductionz绝缘破裂会使电线暴露于体绝缘破裂会使

5、电线暴露于体液中，而体液的电阻低，会液中，而体液的电阻低，会引起阻抗值下降引起阻抗值下降z电流会通过绝缘破裂口流向电流会通过绝缘破裂口流向体内这样将使电池耗竭体内这样将使电池耗竭z绝缘破裂会引起阻抗值降到绝缘破裂会引起阻抗值降到 300 W W 以下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z跨越金属丝断裂所形跨越金属丝断裂所形成的阻抗值会增加成的阻抗值会增加z电流可能会太小而不电流可能会太小而不起搏起搏z电流通不过而不起搏电流通不过而不起搏z阻抗值可能超过阻抗值可能超过 3,000 W W导线金属丝断裂导线金属丝断裂电阻增加电阻增加z高阻抗减少电池的电力消耗并延长电池的寿命高阻抗减

6、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，甚至无夺获但可能影响起博功能，甚至无夺获z低阻抗增加电池的电力消耗并缩短电池的寿命低阻抗增加电池的电力消耗并缩短电池的寿命z起博系统阻抗值在起博系统阻抗值在 300 至至 1,000 W W 之间之间 高阻抗导线的阻抗值大于高阻抗导线的阻抗值大于 1,000 欧姆欧姆z单极导线比双极导线单极导线比双极导线的直径小的直径小 (measured in French)z单极导线在心电图上单极导线在心电图上的脉冲信号较大的脉冲信号较大Five wires per bundle for redundancyz双极导线不易过度感双极导线不易过度感知非

7、心脏信号（肌电知非心脏信号（肌电位和电磁干扰）位和电磁干扰）z起搏器的某些特殊功起搏器的某些特殊功能起作用的需要能起作用的需要(DAO, 抗房颤功能抗房颤功能)同轴导线设计同轴导线设计z生物相容生物相容 bio-compatiblez抗撕强度大抗撕强度大 anti-tearz摩擦系数小摩擦系数小 low coefficient of frictionz导线直径较小导线直径较小 smaller diameterz起搏导线植入心房起搏导线植入心房或或心室，根据需要起搏心室，根据需要起搏或感知的心腔而定或感知的心腔而定AAI / 60 VVI / 60z植入一根导线植入一根导线z单心室单心室 (ve

8、ntricle) 导线导线不提供房室不提供房室 (atrium)同同步步z如果房室传导功能有障如果房室传导功能有障碍，单心房导线不提供碍，单心房导线不提供心室支持心室支持z在心房和心室都植在心房和心室都植入导线入导线DDD / 60 / 120DDD / 60 / 120DDD / 60 / 120DDD / 60 / 120z刺激心脏使它除极刺激心脏使它除极(depolarize)z感知心脏自身活动感知心脏自身活动 (intrinsic activities)z对增加的新陈代谢需求作出反应，提供频率适对增加的新陈代谢需求作出反应，提供频率适应性起搏应性起搏(rate responsive)z

9、提供由起搏器存储起来的诊断信息提供由起搏器存储起来的诊断信息时间（毫秒）时间（毫秒）1002003004005002 相相1 相相3 相相4 相相跨膜电位跨膜电位（毫伏）（毫伏）-50050-1000 相相阈值阈值z在心脏不应期在心脏不应期(refractory period)之外连续夺获之外连续夺获 (captured)心心脏所需的最小的电刺激脏所需的最小的电刺激VVI / 60夺获夺获无夺获无夺获脉冲脉冲:z振幅振幅 Amplitude z脉宽脉宽 Pulse Widthz振幅反映脉冲的强度或高度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：脉冲的振幅必须足够大使心肌除

10、极（即：夺获心脏）夺获心脏） 脉冲的振幅必须足够大以提供适当的起搏脉冲的振幅必须足够大以提供适当的起搏安全范围安全范围z脉宽以毫秒脉宽以毫秒 (ms) 为单位为单位z脉宽必须足够长使除极扩播到周围的组织脉宽必须足够长使除极扩播到周围的组织5 V0.5 ms0.25 ms1.0 msz强度强度 - 时间曲线图画出了时间曲线图画出了振幅和脉宽的关系振幅和脉宽的关系 曲线或曲线以上的值曲线或曲线以上的值将导致夺获将导致夺获时间时间脉宽脉宽 (ms).501.01.52.0.25刺激阈值（伏）刺激阈值（伏）0.51.01.5夺获夺获z必须留出适当的安全必须留出适当的安全范围，因为：范围，因为： 起搏系

11、统有急性起搏系统有急性期和慢性期期和慢性期 阈值的每日波动阈值的每日波动夺获夺获0.51.01.5时间时间脉宽脉宽 (ms).501.01.52.0.25刺激阈值（伏）刺激阈值（伏）z延长电池使用寿命的最佳方法是在保证适当安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全范围的同时降低电压z起搏所耗能量：起搏所耗能量： z因为因为 V对对所耗能量影响最大，所耗能量影响最大， 要避免高电压要避免高电压- -短脉宽，短脉宽，而尽可能程控输出电压至而尽可能程控输出电压至 2.5 Vz常规使用二倍电压常规使用二倍电压阈值阈值作安全范围作安全范围z导线阻抗导线阻抗 (lead resist

12、ance)z振幅和脉宽设置振幅和脉宽设置 (amplitude and pulse width)z起搏事件与自身事件的百分比起搏事件与自身事件的百分比 (pacing and intrinsic events ratio)z频率适应模式设为频率适应模式设为 ON (shorten life)z起搏器诊断功能所需电量消耗起搏器诊断功能所需电量消耗z导线成熟过程导线成熟过程z在导线植入后，电极的周围形成纤维在导线植入后，电极的周围形成纤维“包裹包裹”如果：如果：起搏电流起搏电流 = 8 mA 成熟以后的阻抗从成熟以后的阻抗从 300 W W 增加一倍增加一倍 起搏电压增加多少起搏电压增加多少 ？V

13、 = I R新植入时的电压阈值新植入时的电压阈值 = 8 mA x 300 W = 2.4W = 2.4V成熟期后所需电压成熟期后所需电压 = 8mA x 600 W W = 4.8V电极成熟后电极成熟后,需要需要双倍双倍的电压以夺获心脏的电压以夺获心脏z激素缓释激素缓释(steroid eluting) 电极减轻电极减轻了炎症反应，急性了炎症反应，急性期阈值不升高，慢期阈值不升高，慢性期阈值较低性期阈值较低多孔，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z类固醇对刺激阈值的影响类固醇对刺激阈值的影响脉宽脉宽 = 0.5 msec036植入时间（周）植入时间（周）织物金属电极

14、织物金属电极平滑金属电极平滑金属电极12345激素电极激素电极01245789101112伏特z感知是起搏器感知是起搏器“看见了看见了” 心脏自身的除极活心脏自身的除极活动动 起搏器通过测量阳极和阴极之间的心肌细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胞的电位变化来感知心脏除极活动z保证不会发生感知不良的情况保证不会发生感知不良的情况 - 起搏器不会错过起搏器不会错过应该能够感知的应该能够感知的 P 波或波或 R 波波z保证不会发生过感知的情况保证不会发生过感知的情况 - 起搏器不会将心脏起搏器不会将心脏以外的活动误认为自身心脏事件以外的活动误认为自身心脏事件z提供适

15、当的起搏脉冲时间提供适当的起搏脉冲时间 - 适当感知的事件会重适当感知的事件会重设起搏器的计时间期顺序设起搏器的计时间期顺序z当当除极除极波直接从电极下波直接从电极下通过时在心腔内电图上通过时在心腔内电图上会发生本位曲折会发生本位曲折z心腔内电图的两个特征心腔内电图的两个特征是：是： 信号振幅信号振幅 斜率斜率 (Slew rate)z信号从波峰移到另一个波信号从波峰移到另一个波峰的时间越长：峰的时间越长： 斜率越小斜率越小 信号越平坦信号越平坦z斜率越大（斜率越大（mV 数）说明感数）说明感知越好知越好 以每秒的伏特数度量以每秒的伏特数度量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

16、电压变化电压变化的持续时间的持续时间z精确的感知能够使起搏器判断心脏自身是否搏动精确的感知能够使起搏器判断心脏自身是否搏动z起搏器通常设置为只有在心脏不能产生自身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时才以起搏脉冲刺激z起搏器不能起搏器不能“看见看见”自身搏动，因而不能正确自身搏动，因而不能正确反应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 / 60z探测到探测到 P 波或波或 R 波以外的电信号波以外的电信号标记道显示标记道显示 自身活动自身活动 虽然没有虽然没有自身活动存在自身活动存在 IIIIIIIIIToo sensitiveNot

17、 sensitive enough振幅振幅 (mV)时间时间5.02.51.25振幅振幅 (mV)时间时间5.02.51.25振幅振幅 (mV)时间时间5.02.51.25IIIz感知放大器感知放大器(amplifier) 使用滤波器使用滤波器 (filter)，能，能够正确地感知够正确地感知 P 波和波和 R 波并拒绝不正确的信号波并拒绝不正确的信号z通常感知的不需要的信号绝大多数是：通常感知的不需要的信号绝大多数是： T 波波 远场事件（由心房通道感知的远场事件（由心房通道感知的 R 波）波） 骨骼肌电位（例如，胸肌电位）骨骼肌电位（例如，胸肌电位）z心肌的电生理学属性心肌的电生理学属性z

18、电极的特征及其在心脏内的位置电极的特征及其在心脏内的位置z起搏器的感知放大器起搏器的感知放大器z导线的极性（单极或双极）导线的极性（单极或双极）z导线的完整性导线的完整性 绝缘破裂绝缘破裂 金属丝断裂金属丝断裂z电磁干扰电磁干扰z能产生大的电位差，能产生大的电位差，因为：因为： 阴极和阳极之间的阴极和阳极之间的距离比双极系统的距离比双极系统的大大_z产生较小的电位差因为极产生较小的电位差因为极间的距离短间的距离短 心脏以外的电信号如肌心脏以外的电信号如肌电位被感知的可能性很电位被感知的可能性很小小z当内外导体连续接触时会发生感知不良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

19、处被减弱并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且振幅不再符合设定的感知值z当内外导体间歇接触时会发生过感知当内外导体间歇接触时会发生过感知 信号被误认为信号被误认为 P 波或波或 R 波波z干扰可能由体外干扰源的电磁能量引起干扰可能由体外干扰源的电磁能量引起z影响起搏器的电磁场是射频波影响起搏器的电磁场是射频波 50-60 Hz 是与起搏器干扰关系最密切的波是与起搏器干扰关系最密切的波z家里或办公室很少有电磁干扰但医院有家里或办公室很少有电磁干扰但医院有z过感知过感知 (over sensing)z短暂的模式变化（噪音反转短暂的模式变化（噪音反转 Noise reve

20、rsion） z重置（电源重置或重置（电源重置或 Power Off Reset POR）z起搏频率会由于电磁干扰而改变：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如果在双腔系统中被感知为 P 波时频率将波时频率将加快（对加快（对 P 波跟随）波跟随） 如果在单腔系统感知或被双腔系统心室导如果在单腔系统感知或被双腔系统心室导线感知，频率就降低或受到线感知，频率就降低或受到抑制抑制起搏器感知的起搏器感知的“噪音噪音”本应起搏本应起搏VPVPSRSRSRSR感知的噪音低限频率间期VVI/60z连续在噪音取样期感知将引起以低限频率或传感器驱连续在噪音取样期感知将引起以低限频率或传感器驱

21、动的频率起搏动的频率起搏 z起搏器将返回到电源重置（起搏器将返回到电源重置（POR或或“支持支持”模式）模式） 电源重置会表现为模式和频率改变，与择期更电源重置会表现为模式和频率改变，与择期更换指征换指征(ERI elective replacement indicator) 的的现象一样现象一样 在某些情况下，重新设定的参数可能是永久的在某些情况下，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：新的技术也会造成新的、不希望的电磁干扰源：z 蜂窝电话（数字）蜂窝电话（数字） Digital Cellular Phonesz干扰起搏器工作的电磁干扰源包括外科手术干扰起搏器工

22、作的电磁干扰源包括外科手术/治疗设备如：治疗设备如： 电烙术电烙术 electrocautery 经胸除颤经胸除颤 external defibrillator 体外冲击波碎石体外冲击波碎石extra corporeal lithotripsy 放射性治疗放射性治疗 radiation therapy 射频治疗射频治疗 经皮电针刺激神经仪经皮电针刺激神经仪 核磁共振核磁共振 MRIz家、办公室、购物场所家、办公室、购物场所z有高压电输出的工业场所有高压电输出的工业场所z有高电能暴露的或有大功率雷达或无线电发射的运输系统有高电能暴露的或有大功率雷达或无线电发射的运输系统 发动机或地铁的制动系统发动机或地铁的制动系统 机场雷达机场雷达 飞机发动机飞机发动机z电视和无线电发射站点电视和无线电发射站点z后果后果 过感知抑制过感知抑制 感知不良（噪音反转）感知不良（噪音反转） 电源重置电源重置 永久失去起搏器输出（如永久失去起搏器输出（如果电池电压低的话）果电池电压低的话）z预防措施预防措施 将模式重设为将模式重设为 VOO/DOO， 或将磁铁放到起搏器上或将磁铁放到起搏器上 策略地放置接地板策