1、起搏系统起搏系统起搏器历史起搏器历史.1958年年10月月8日日在瑞典的在瑞典的Karolinska医院，医院，Ake Senning(心胸外科医生心胸外科医生)植入了第一台完全植入式心脏起搏器植入了第一台完全植入式心脏起搏器Arne Larsson和和他的第一台起搏器他的第一台起搏器起搏器历史起搏器历史.Rune Elmquist工程师工程师Ake Senning外科医生外科医生起搏器历史起搏器历史.Senning医生植入的第一台植入式医生植入的第一台植入式起搏器，直径起搏器，直径55mm，厚度，厚度16mm，固定固定72bpm、2V-2.0ms，可充电可充电OA 200E4-1856OA
2、200200K1K8 F8 FOC460OC460400K300DE 0.1200 turns+-起搏系统起搏系统起搏器系统起搏器系统 患者患者 导线导线 起搏器起搏器 程控仪程控仪导线导线起搏器起搏器脉冲发生器脉冲发生器 大小大小 外壳外壳 导线连接端口导线连接端口 组成部分组成部分 电路电路脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器环氧树脂环氧树脂不锈钢不锈钢钛金属钛金属脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器 钛金属钛金属 密封密封 更加轻便更加轻便 更加牢固更加牢固 不易引起过敏不易引起过敏历史上的导线连接端口历史上的导线连接端口固定螺丝固定螺丝密封环密封环连接端口的
3、卡口连接端口的卡口固定螺丝固定螺丝密封环密封环旋紧旋紧脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器脉冲发生器现在的IS-1导线连接端口现在的IS-1导线连接端口脉冲发生器脉冲发生器导线没有导线没有完全插入完全插入脉冲发生器脉冲发生器导线连接导线连接Troubleshooting起搏器组成部分起搏器组成部分起搏器组成部分起搏器组成部分起搏器组成部分起搏器组成部分簧片开关起搏器组成部分起搏器组成部分 电池技术电池技术 早期的汞锌电池早期的汞锌电池起搏器组成部分起搏器组成部分 电池技术电池技术 核电池核电池起搏器组成部分起搏器组成部分 电池技术电池技术 镍铬可充电电池镍铬可充电电池起搏器组成部分起搏器组成部分 电
4、池技术电池技术 锂电池锂电池感知感知放大器放大器逻辑逻辑电路电路输出输出电路电路通信通信电路电路导线导线起搏器电路起搏器电路感知放大器感知放大器除颤除颤保护保护导线输入导线输入过滤器过滤器放大器放大器比较器比较器输出输出逻辑逻辑电路电路起搏器电路起搏器电路脉冲发生器脉冲发生器 大小大小 外壳外壳 导线连接端口导线连接端口 组成部分组成部分 电路电路导线技术和导线技术和起搏器起搏器/导线接头导线接头概要概要 组成组成 单极和双极单极和双极 电极材料电极材料 固定机制固定机制 导线绝缘层导线绝缘层 导线接头导线接头 起搏器端口起搏器端口起搏导线的组成起搏导线的组成接头接头近侧环状电极近侧环状电极导
5、线体部导线体部主动固定机制主动固定机制缝合套管缝合套管远侧头端电极远侧头端电极单极和双极单极和双极 结构结构 基本概念基本概念 优点和缺点优点和缺点BipolarUnipolar双极和单极双极和单极单极双极单极单极 单极导体结构单极导体结构 一根线圈一根线圈 可有多股可有多股 三股、四股、五股等三股、四股、五股等 一层绝缘层一层绝缘层线圈线圈(阴极阴极)外部绝缘层外部绝缘层单极单极导线导线起搏器起搏器单极起搏单极起搏 优点优点 在体表心电图上的在体表心电图上的起搏钉大起搏钉大 缺点缺点 囊袋刺激囊袋刺激 从囊袋中取出后不能工从囊袋中取出后不能工作作单极感知单极感知 优点优点 由于有更好的自身信
6、由于有更好的自身信号强度，因此感知更号强度，因此感知更好好 缺点缺点 更易受到电磁干扰更易受到电磁干扰(EMI)、肌电干扰的影、肌电干扰的影响和发生远场感知响和发生远场感知单极起搏和感知单极起搏和感知 记住记住:起搏器机壳成为系统的一部分起搏器机壳成为系统的一部分 问题问题 将一个较大的起搏器更换成一个较小的起搏器将一个较大的起搏器更换成一个较小的起搏器 囊袋中的空气或血块可能影响起搏和感知囊袋中的空气或血块可能影响起搏和感知干的囊袋干的囊袋 起搏器和囊袋组织之间起搏器和囊袋组织之间有空气有空气 在单极配置中阻碍了正在单极配置中阻碍了正确的起搏和感知确的起搏和感知双极双极 同轴双极导体结构同轴
7、双极导体结构 两根线圈两根线圈 可有多股可有多股 三股、四股、五股等三股、四股、五股等 两层绝缘层两层绝缘层外部绝缘层外部绝缘层外层线圈外层线圈(阳极阳极)内部绝缘层内部绝缘层内层线圈内层线圈(阴极阴极)双极双极导线导线起搏器起搏器双极起搏双极起搏 优点优点 没有囊袋刺激没有囊袋刺激 缺点缺点 心电图上的起搏钉小心电图上的起搏钉小双极感知双极感知 优点优点 不易受到肌电干扰、不易受到肌电干扰、EMI的影响和发生远场的影响和发生远场感知感知 缺点缺点 如果如果PVC向量垂直于向量垂直于“+”和和“-”电极向量，那么电极向量，那么起搏器可能检测不到这起搏器可能检测不到这些些PVC导线导线起搏器起搏
8、器双极感知双极感知异位灶异位灶单极导线单极导线 优点优点 更小的尺寸更小的尺寸 更容易植入更容易植入 体表心电图上大的起搏体表心电图上大的起搏钉钉 缺点缺点 囊袋刺激的可能囊袋刺激的可能 肌电抑制的可能肌电抑制的可能 容易受到容易受到EMI影响影响 容易发生交叉感知容易发生交叉感知双极导线双极导线 优点优点 扭矩控制扭矩控制 减少噪音干扰减少噪音干扰 程序灵活程序灵活 没有囊袋刺激没有囊袋刺激 缺点缺点 更大的直径更大的直径 更硬更硬 体表心电图上的起搏钉体表心电图上的起搏钉小小电极电极 材料材料 极性极性 阻抗阻抗 起搏阈值起搏阈值 类固醇类固醇电极材料电极材料 材料必须不易被腐蚀或降解，材
9、料必须不易被腐蚀或降解，铂及其合金目前已被广泛应铂及其合金目前已被广泛应用用 有铂有铂-铱合金的钛铱合金的钛(St.Jude Medical)铂合金和镀铂的铂铂合金和镀铂的铂(Medtronic)铂铂-铱合金铱合金(Guidant,Biotronik)电极电极 极化信号极化信号/后电位后电位 起搏器刺激之后，电极或附近的离子聚集起搏器刺激之后，电极或附近的离子聚集电极极化电极极化+电极极化电极极化高极化信号低极化信号起搏脉冲起搏脉冲起搏脉冲起搏脉冲极化极化极化极化氮化钛氮化钛(TiN)在头端电极和环状电极在头端电极和环状电极(双极双极)上上的氮化钛涂层的氮化钛涂层 增加表面积增加表面积(10,
10、000倍倍)，提高，提高感知感知 使极化信号降低使极化信号降低94%粗糙的表面易于组织长入粗糙的表面易于组织长入 生物相容性好被用于牙科生物相容性好被用于牙科植入植入 头端电极和环状电极为黑色头端电极和环状电极为黑色导线阻抗导线阻抗 阻抗的定义阻抗的定义:在一个电路中所有阻碍电流流动的力量总和在一个电路中所有阻碍电流流动的力量总和 影响阻抗的几个因素影响阻抗的几个因素 导丝的电阻导丝的电阻 电极之间的组织电极之间的组织 电极组织接触面电极组织接触面导线阻抗导线阻抗 正常范围正常范围 300-1500 高阻抗导线高阻抗导线 由高电阻导体组成的导线由高电阻导体组成的导线 阻抗能到阻抗能到2000范
11、围范围 好处是耗用电流较低好处是耗用电流较低 欧姆定律欧姆定律电极电极 小的或大的头端小的或大的头端 感知表面积大感知表面积大 阻抗降低阻抗降低 极化降低极化降低 感知表面积小感知表面积小 阻抗升高阻抗升高 极化升高极化升高导线导线 今天的技术今天的技术 多孔头端导线多孔头端导线 允许组织长入导线内允许组织长入导线内 优点是刺激用小的头端，感知用大的表面积优点是刺激用小的头端，感知用大的表面积 高阻抗高阻抗 氮化钛涂层降低极化氮化钛涂层降低极化起搏阈值起搏阈值 能够稳定引起心房和能够稳定引起心房和/或心室除极和心脏收缩所需的最小电或心室除极和心脏收缩所需的最小电刺激能量刺激能量纤维化纤维化可兴
12、奋组织可兴奋组织可兴奋组织可兴奋组织起搏阈值起搏阈值 我们如何降低炎症反应以获得更低的阈值我们如何降低炎症反应以获得更低的阈值?类固醇类固醇3.53.02.52.01.51.00.504812162024 26 28323640444852l ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll l振幅(V)周起搏阈值起搏阈值3.53.02.52.01.51.00.504812162024 26 28323640444852l ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll ll l起搏阈值起搏阈值振幅(V)伴类固醇
13、洗提 周类固醇释放方法类固醇释放方法类固醇SJM公司类固醇释放公司类固醇释放 Passive Plus DX TIN 型号型号 1336T Tendril DX 型号型号 1388 Tendril SDX 型号型号 1488 和和 1688 IsoFlex S 型号型号 1646固定机制固定机制 被动被动 翼状翼状 鳍状鳍状 J型型 主动主动 固定螺旋固定螺旋 可伸缩螺旋可伸缩螺旋 J型型固定机制固定机制 被动被动 更便宜更便宜 简单简单 创伤最小创伤最小 较低的阈值较低的阈值?主动主动 易于选择部位起搏易于选择部位起搏 可以重新放置可以重新放置 低脱位可能性低脱位可能性 慢性期仍可取出慢性期
14、仍可取出 经常被选择在心房中使用经常被选择在心房中使用固定机制固定机制主动固定主动固定螺旋导线螺旋导线被动固定被动固定翼状头端翼状头端被动固定被动固定鳍状头端鳍状头端主动固定主动固定 类固醇洗提伴可伸缩类固醇洗提伴可伸缩内部视野内部视野心房心房“J”型导线型导线心房心房“J”型导线型导线PA位侧位导线绝缘层导线绝缘层聚亚胺酯聚亚胺酯硅树脂硅树脂导线绝缘层导线绝缘层 医用等级的聚亚胺酯医用等级的聚亚胺酯 80A 经常失败经常失败 90A 最强最强 55D 较强，但较硬较强，但较硬 较不易发生绝缘层破损较不易发生绝缘层破损/降解降解 操作较困难操作较困难导线绝缘层导线绝缘层 硅树脂硅树脂 涩涩/除
15、非有涂层除非有涂层 较厚较厚 软软 容易划伤容易划伤聚亚胺酯聚亚胺酯 滑滑 较细较细 硬硬 不易划伤不易划伤 ESC MIO聚亚胺酯聚亚胺酯 环境应力裂纹环境应力裂纹(ESC)，主要有两种应力主要有两种应力:制造时的应力制造时的应力 人体内的应力人体内的应力聚亚胺酯聚亚胺酯 金属离子氧化金属离子氧化(MIO)在液体进入导线时发生在液体进入导线时发生 当金属离子催化绝缘层氧化时，一种电化学环境会发展，当金属离子催化绝缘层氧化时，一种电化学环境会发展，导致材料失效导致材料失效MIOOptim绝缘材料绝缘材料 Optim导线绝缘材料是硅树脂和导线绝缘材料是硅树脂和聚亚胺酯的共聚体，专为心脏导聚亚胺酯
16、的共聚体，专为心脏导线应用而设计，具有长期的生物线应用而设计，具有长期的生物稳定性、抗磨损性和柔韧性，易稳定性、抗磨损性和柔韧性，易于操控于操控硅树脂硅树脂 抗弯折性好抗弯折性好 生物稳定性生物稳定性聚亚胺酯聚亚胺酯 光滑光滑 耐久力耐久力Optim绝缘材料绝缘材料 为什么为什么Optim绝缘层比硅绝缘层比硅树脂和聚亚胺酯绝缘层好树脂和聚亚胺酯绝缘层好?改善了光滑度改善了光滑度!Optim比硅树脂和聚亚胺酯比硅树脂和聚亚胺酯55D的摩擦系数更小、更光的摩擦系数更小、更光滑，容易在一根静脉中植入滑，容易在一根静脉中植入多根导线多根导线*Jenney C,Tan J,Karicherla A,Bu
17、rke J,Helland J,A New Insulation Material for Cardiac Leads with Potential for Improved Performance,HRS 2005,Heart Rhythm,2,S318-S319(2005).*Elast-Eon and SPC indicate early-development names for Optim insulation.Optim绝缘材料绝缘材料 改善柔韧性改善柔韧性!在模仿起搏在模仿起搏/除颤导线除颤导线施加在心内膜的最大施加在心内膜的最大压力的基准测试中，压力的基准测试中，Optim导线
18、的头端硬度导线的头端硬度明显小于明显小于55D聚亚胺酯，聚亚胺酯，跟硅树脂相近似跟硅树脂相近似*Jenney C,Tan J,Karicherla A,Burke J,Helland J,A New Insulation Material for Cardiac Leads with Potential for Improved Performance,HRS 2005,Heart Rhythm,2,S318-S319(2005).*Elast-Eon and SPC indicate early-development names for Optim insulation.Optim绝缘材料
19、绝缘材料 改善了抗磨损性能改善了抗磨损性能 Optim比硅树脂更能有比硅树脂更能有效抵抗导线之间的相效抵抗导线之间的相互磨损互磨损*Jenney C,Tan J,Karicherla A,Burke J,Helland J,A New Insulation Material for Cardiac Leads with Potential for Improved Performance,HRS 2005,Heart Rhythm,2,S318-S319(2005).*Elast-Eon and SPC indicate early-development names for Optim in
20、sulation.Optim绝缘材料绝缘材料 被证实的生物稳定性被证实的生物稳定性能能!植入植入2年后观察：年后观察：Optim的生物稳定的生物稳定性接近或高于性接近或高于55D Optim的材料退化的材料退化情况是最小的情况是最小的*Jenney C,Tan J,Karicherla A,Burke J,Helland J,A New Insulation Material for Cardiac Leads with Potential for Improved Performance,HRS 2005,Heart Rhythm,2,S318-S319(2005).*Elast-Eon a
21、nd SPC indicate early-development names for Optim insulation.Low Magnification of SEM Images of Worst-Case ESC(环境应力裂纹环境应力裂纹)聚亚胺酯聚亚胺酯 55DOptim 绝缘层绝缘层(SPC)*心外膜导线心外膜导线心外膜导线心外膜导线缝合缝合非缝合非缝合 导线导线/起搏器接头起搏器接头 今天的标准今天的标准 过去的标准过去的标准 适配器适配器今天的导线接头今天的导线接头 IS-1(国际标准国际标准)3.2 毫米直径毫米直径 密封环密封环 短的尾端插头短的尾端插头 单极和双极单极和双
22、极IS-1双极导线接头双极导线接头密封环密封环尾端插头尾端插头近端环近端环今天的起搏器端口今天的起搏器端口 VS-1B IS-1兼容兼容 短孔短孔 密封环密封环VS 1B/IS-1 今天的起搏器端口今天的起搏器端口 VS-1A IS-1兼容兼容 长孔长孔 没有密封环没有密封环VS 1A/IS-1 游戏规则游戏规则 必须有密封环必须有密封环 在起搏器端口在起搏器端口 在导线上在导线上 或者或者 两者都有两者都有过去的导线接头过去的导线接头 6mm 单极单极 6mm 同轴双极同轴双极 5mm 单极单极 5mm 分叉双极分叉双极 3.2mm 小外径、单小外径、单/双极、密封环双极、密封环 3.2mm
23、 小外径、单小外径、单/双极、无密封环双极、无密封环过去的导线接头过去的导线接头过去的导线接头过去的导线接头 更换选择更换选择 使用一个有合适端口的起搏器使用一个有合适端口的起搏器 使用一个适配器使用一个适配器适配器适配器SJM公司公司 M/S起搏器接头起搏器接头 与与5mm或或6mm导线一起使用导线一起使用 所有所有较老型号的较老型号的5mm和和6mm导线都有密封环导线都有密封环 单极接头单极接头 5mm 塞子保留在里面塞子保留在里面 6mm 移去塞子移去塞子SJM M/S起搏器端口起搏器端口塞子在里面塞子在里面SJM M/S起搏器端口起搏器端口塞子取出塞子取出单通导线单通导线 使用于使用于VDD/R系统系统 不与心房接触，因此只能感知不与心房接触，因此只能感知 心室可以起搏和感知心室可以起搏和感知单通导线系统单通导线系统总结总结 组成组成 单极和双极单极和双极 电极材料电极材料 固定机制固定机制 导线绝缘层导线绝缘层 导线接头导线接头 起搏器端口起搏器端口
