1、第第2章章 心脏起搏器心脏起搏器1第二章 心脏起搏器 2发展过程发展过程第二章 心脏起搏器 3第二章 心脏起搏器 4Biomedical Measurement and Instrumentation-LTG第二章 心脏起搏器 5Biomedical Measurement and Instrumentation-LTG199119951985第二章 心脏起搏器 6第二章 心脏起搏器 7第二章 心脏起搏器 8第二章 心脏起搏器 9第二章 心脏起搏器 10Biomedical Measurement and Instrumentation-LTG第二章 心脏起搏器 11第二章 心脏起搏器 12第
2、二章第二章 心脏起搏器心脏起搏器 2.1 心脏起搏器简介心脏起搏器简介人工心脏起搏过程：人工心脏起搏过程：脉冲电流脉冲电流心脏（功能障碍、传导障碍）心脏（功能障碍、传导障碍）频率收缩频率收缩心脏起搏器功能：心脏起搏器功能：产生电脉冲（一定强度、宽度）产生电脉冲（一定强度、宽度）导线、电极导线、电极心肌。心肌。心脏起搏器结构：心脏起搏器结构：起博器起博器(脉冲发生器、控制电路脉冲发生器、控制电路)、导线、电极、电源。、导线、电极、电源。第二章 心脏起搏器 13 2.1.1 人工心脏起搏器的作用人工心脏起搏器的作用1 1用于治疗：用于治疗：病症：心律失常（高度或完全性房室传导阻滞、病症：心律失常（
3、高度或完全性房室传导阻滞、重度病态重度病态窦房结窦房结综合症等）综合症等）效果：显著，死亡率效果：显著，死亡率，大部分可从事工作。，大部分可从事工作。用者：用者：19761976年始，全世界新装约：年始，全世界新装约：20203030万人年万人年，目前依靠起搏器维持生命的目前依靠起搏器维持生命的500500万人。万人。2 2用于诊断：用于诊断：心房调搏辅助诊断心房调搏辅助诊断冠心病。冠心病。心房超速起搏法诊断心房超速起搏法诊断窦房结功能不全。窦房结功能不全。预测完全性房室传导阻滞预测完全性房室传导阻滞是否将发生心脑综合症。是否将发生心脑综合症。3 3用于研究：用于研究：心血管生理、病理，药理、
4、临床应用的实验研究。心血管生理、病理，药理、临床应用的实验研究。第二章 心脏起搏器 14 2.1.2 心脏起搏器临床应用的适应症心脏起搏器临床应用的适应症 一、长期起搏的适应症一、长期起搏的适应症 1房室房室传导阻滞：传导阻滞：度、度、度度(莫氏莫氏度度)房室传导阻滞，使：房室传导阻滞，使：心动过缓心动过缓 引起引起 脑综合症脑综合症(阿阿-斯综合症斯综合症)心律失常心律失常 症之一症之一 心力衰竭心力衰竭 2三束支阻滞伴有心脑综合症者。三束支阻滞伴有心脑综合症者。3病态病态窦房结窦房结综合症综合症(病窦综合症病窦综合症)；心动过缓及过速；心动过缓及过速 交替出现并以心动过缓为主，伴有心脑综合
5、症者。交替出现并以心动过缓为主，伴有心脑综合症者。二、临时性起搏适应症二、临时性起搏适应症 心脏病变可恢复；紧急时保护性，或诊断性应用。心脏病变可恢复；紧急时保护性，或诊断性应用。使用使用时间：几小时、几天到几星期。时间：几小时、几天到几星期。心源性因素而产生的急性脑缺血发作心源性因素而产生的急性脑缺血发作 晕厥晕厥,抽搐抽搐呼吸困难和无力呼吸困难和无力 第二章 心脏起搏器 15 2.1.2 心脏起搏器临床应用的适应症心脏起搏器临床应用的适应症 二、临时性起搏适应症二、临时性起搏适应症 1急性前壁或下壁心肌梗塞，伴有急性前壁或下壁心肌梗塞，伴有度或高度房室传导阻滞，经度或高度房室传导阻滞，经
6、药物治疗无效者。药物治疗无效者。2急性心肌炎或心肌病，伴有心脑综合症者。急性心肌炎或心肌病，伴有心脑综合症者。3药物中毒伴有心脑综合症发作者。药物中毒伴有心脑综合症发作者。4心脏手术后出现心脏手术后出现度房室传导阻滞者。度房室传导阻滞者。5电解质紊乱，如高血钾引起高度房室传导阻滞者。电解质紊乱，如高血钾引起高度房室传导阻滞者。6超速驱动起搏应用于诊断上，以及用于治疗其他治疗方法已经超速驱动起搏应用于诊断上，以及用于治疗其他治疗方法已经 无效的室性或室上性心动过速者。无效的室性或室上性心动过速者。7在必要时可应用于安置长期心外膜或心肌起搏电极之前，冠状在必要时可应用于安置长期心外膜或心肌起搏电极
7、之前，冠状 动脉造影、电击复律手术、重大的外科手术及其他手术科室的动脉造影、电击复律手术、重大的外科手术及其他手术科室的 手术中或手术后作为保护性措施者。手术中或手术后作为保护性措施者。8其他紧急抢救的垂危病人。其他紧急抢救的垂危病人。第二章 心脏起搏器 16 2.1.3 心脏起搏器的分类心脏起搏器的分类一、心脏起搏器的分类一、心脏起搏器的分类 1按照起搏器与病员的关系分类按照起搏器与病员的关系分类 （置入方式）（置入方式）p210 测测 (1)感应式：感应式：体外起搏脉冲载波发射体外起搏脉冲载波发射体内接受器体内接受器(感应线圈感应线圈)解调解调(检波检波)起搏脉冲起搏脉冲电极电极心脏。心脏
8、。优点：体内无电源，无电池使用寿命之忧。优点：体内无电源，无电池使用寿命之忧。缺点：接受效果不佳，易受高频磁场干扰。仅构成缺点：接受效果不佳，易受高频磁场干扰。仅构成固定型起搏固定型起搏。应用：已趋于淘汰。应用：已趋于淘汰。(2)经皮式经皮式(体外携带式体外携带式)：体外（按需或固定）起搏器体外（按需或固定）起搏器电极经皮肤、静脉电极经皮肤、静脉心脏。心脏。优点：起搏频率、输出幅度、脉冲宽度、感知灵敏度等均可调。优点：起搏频率、输出幅度、脉冲宽度、感知灵敏度等均可调。缺点：导线经过皮肤，易感染，携带不便，缺点：导线经过皮肤，易感染，携带不便，应用：仅用于临时抢救，不宜永久佩带。应用：仅用于临时
9、抢救，不宜永久佩带。第二章 心脏起搏器 17 2.1.3 心脏起搏器的分类心脏起搏器的分类 （3）埋藏式：埋藏式：埋植于皮下埋植于皮下(胸部或腹部胸部或腹部)，电极，电极静脉静脉心内膜或心肌表面。心内膜或心肌表面。适合：永久起搏。目前使用大多属此类，适合：永久起搏。目前使用大多属此类，缺点：电源使用寿命短等。缺点：电源使用寿命短等。第二章 心脏起搏器 18 2.1.3 心脏起搏器的分类心脏起搏器的分类2按照与心脏活动的按照与心脏活动的P波和波和R波的关系分类波的关系分类 图图2.1 2.1 心电图波形心电图波形QS绝对不应期绝对不应期相对不应期相对不应期RPT易激期易激期 横坐标横坐标时间时间
10、(0.04s格格)，纵坐标纵坐标电位差（心电激动电位差（心电激动体表）体表）(1mV10格格)。含含P、Q、R、S、T波等，据振幅、时间、形状可诊断心脏病。波等，据振幅、时间、形状可诊断心脏病。(1)非同步型非同步型(固定型固定型)起搏脉冲与起搏脉冲与P波、波、R波无关。波无关。(2)同步型起搏器同步型起搏器分为分为P波同步、波同步、R波同步等。波同步等。120第二章 心脏起搏器 19 2.1.3 心脏起搏器的分类心脏起搏器的分类3按起搏电极分类按起搏电极分类 (1)单极型：单极型：阴极阴极起搏导管起搏导管(或导线或导线)静脉或开胸静脉或开胸右心室右心室(或右或右心房心房)，阳极阳极(无关电极
11、无关电极)腹部皮下腹部皮下(体外起搏器体外起搏器)或置于胸部或置于胸部 (埋藏式起搏器，外壳即阳极埋藏式起搏器，外壳即阳极)。(2)双极型：双极型：阴极、阳极均与心脏接触阴极、阳极均与心脏接触(固定在心肌上固定在心肌上)；或阴极或阴极心内膜，阳极心内膜，阳极心腔内。心腔内。第二章 心脏起搏器 20第二章 心脏起搏器 21第二章 心脏起搏器 22 2.1.4 临床应用的起搏器简介临床应用的起搏器简介一、各类起搏器简介一、各类起搏器简介 1.固定型起搏器固定型起搏器 固定：电脉冲频率、幅度（或经调节改变，与心电非同步）固定：电脉冲频率、幅度（或经调节改变，与心电非同步）缺点：当缺点：当f心心f脉脉
12、时，电脉冲成多余，与心电竞争，当落于易激期时，电脉冲成多余，与心电竞争，当落于易激期 (T波波峰前附近波波峰前附近)，可能诱发室颤或室性心动过速，危险！，可能诱发室颤或室性心动过速，危险！适用：完全性房室传导阻滞、永久性窦性过缓。适用：完全性房室传导阻滞、永久性窦性过缓。优点：电路简单，可靠性高，价格便宜。优点：电路简单，可靠性高，价格便宜。2P波同步起搏器波同步起搏器 心房心房P波波放大放大延迟延迟120ms脉冲脉冲心室（人造房室传导）心室（人造房室传导）电极：心房电极：心房1个，心室个，心室2个个 适用：房室传导阻滞适用：房室传导阻滞 缺点：电路复杂，使用不方便。缺点：电路复杂，使用不方便
13、。按需，无竞争。能耗合理按需，无竞争。能耗合理第二章 心脏起搏器 23 2.1.4 临床应用的起搏器简介临床应用的起搏器简介3R波同步型起搏器波同步型起搏器 电脉冲受电脉冲受R波控制，分两类：波控制，分两类：（1）R波抑制型波抑制型(又称为按需型又称为按需型)脉冲受脉冲受R波控制：波控制：当当f心心f脉脉时，电脉冲停止时，电脉冲停止 当当f心心f脉脉时，电脉冲输出时，电脉冲输出 适应症：高度或完全房室传导阻滞、病态窦房综合症。适应症：高度或完全房室传导阻滞、病态窦房综合症。应用量大，应用量大，约占总量约占总量90左右。左右。（2）R波触发型波触发型(又称为备用型又称为备用型)R波出现时，脉冲落
14、在绝对不应期内（无效）波出现时，脉冲落在绝对不应期内（无效）(如图如图2.1所示所示)R波没有时，脉冲起搏（备用）波没有时，脉冲起搏（备用）优点：脉冲总是存在，便于监测。优点：脉冲总是存在，便于监测。缺点：功耗较大。缺点：功耗较大。应用较少。应用较少。第二章 心脏起搏器 24 4.房室顺序型起搏器房室顺序型起搏器 脉冲脉冲心房心房延迟延迟（可被（可被QRS波抑制）心室。波抑制）心室。缺点：性能尚不够完善，房、室各一个电极。缺点：性能尚不够完善，房、室各一个电极。5.双灶按需型起搏器双灶按需型起搏器 脉冲发生器脉冲发生器 心房（按需），脉冲发生器心房（按需），脉冲发生器心室（按需）心室（按需）6
15、程序控制型起搏器程序控制型起搏器 体内部分：埋藏式起搏器体内部分：埋藏式起搏器+记忆记忆+保持保持 体外部分：控制装置体外部分：控制装置+电磁铁（可改变起搏参数、方式）电磁铁（可改变起搏参数、方式）新型起搏器，应用广泛。新型起搏器，应用广泛。第二章 心脏起搏器 25结论结论纤颤纤颤第二章 心脏起搏器 26Biomedical Measurement and Instrumentation-LTG第二章 心脏起搏器 27http:/ 心脏起搏器 28 2.1.5 心脏起搏器的命名心脏起搏器的命名 起搏器命名的五字母编码法起搏器命名的五字母编码法国际心脏病学会制定（如表国际心脏病学会制定（如表2.
16、1）字母字母序列序列 12345表示起搏器表示起搏器的心脏位置的心脏位置 表示感知的表示感知的心脏位置心脏位置 表示反应表示反应模式模式 程序编码程序编码功能功能 治疗心动治疗心动过速功能过速功能 字母字母意义意义 V心室心室A心房心房D双腔双腔 V心室心室 A心房心房D双腔双腔O无感知无感知 T触发或触发或 同步输出同步输出I抑制抑制D双重双重O无反应无反应R逆转逆转 P程序程序M多功能多功能 程序编码程序编码O无程序无程序 B猝发猝发N与额定与额定 频率竞争频率竞争S频率扫描频率扫描E体外控制体外控制 起搏器起搏器 第二章 心脏起搏器 29 2.1.6 心脏起搏器的几个参数心脏起搏器的几个
17、参数 1起搏频率起搏频率 最大心输出的心率，约最大心输出的心率，约 6090次次min，小儿快些。可调节。，小儿快些。可调节。2起搏脉冲幅度和宽度起搏脉冲幅度和宽度 幅度幅度电压幅度；宽度电压幅度；宽度脉冲持续时间。脉冲持续时间。幅度幅度宽度宽度能量能量心搏所需能量（微焦级）心搏所需能量（微焦级）5V(0.51)ms 还与电极形状、面积、材料及导管阻抗等有关还与电极形状、面积、材料及导管阻抗等有关影响电池寿命。影响电池寿命。3感知灵敏度感知灵敏度 同步型起搏器感知的最小同步型起搏器感知的最小R波或波或P波的幅值波的幅值 R波同步型波同步型=1.52.5mV。（。（R波波=515mV，路径损失剩
18、下，路径损失剩下23mV）P波同步型波同步型=0.81mV。（P波波=35mV，路径损失后更小）路径损失后更小）合理选取：过低合理选取：过低不感知、感知不全；过高不感知、感知不全；过高误感知、干扰敏感误感知、干扰敏感4反拗期反拗期 反拗期（反拗期（ni）：同步型起搏器对外信号不敏感时间（）：同步型起搏器对外信号不敏感时间（=不应期）。不应期）。R波型：反拗期波型：反拗期=30050ms。防止防止T波或起搏脉冲后电位的误触发。波或起搏脉冲后电位的误触发。P波型：反拗期波型：反拗期=300500ms。防止窦性过速、外界干扰的误触发。防止窦性过速、外界干扰的误触发。第二章 心脏起搏器 30 2.2
19、固定型和固定型和R波抑制型心脏起搏器波抑制型心脏起搏器 2.2.1 2.2.1 一种固定型心脏起搏器电路分析一种固定型心脏起搏器电路分析 多谐振荡器多谐振荡器单稳态单稳态射极输出射极输出第二章 心脏起搏器 31 2.2.1 一种固定型心脏起搏器电路分析一种固定型心脏起搏器电路分析 1多谐振荡器多谐振荡器 组成：组成：CMOS与非门与非门F1、F2、F3、RC电路电路环形多谐振荡器环形多谐振荡器 波形：图波形：图2.3中中VA 调节：调节：T R2C1，可变，可变R2。2单稳态电路单稳态电路 组成：与非门组成：与非门F5、F6积分型单稳态积分型单稳态 输入：输入：VB，输出：输出：VC。作用：决
20、定脉冲宽度。作用：决定脉冲宽度。调节：调节：TU R3C2，可变，可变R3，3输出电路输出电路 组成：组成：VTl、VT2复合管，射极输出电路，复合管，射极输出电路，作用：电流作用：电流，输出电阻，输出电阻。C隔直、隔直、DW稳压管，限幅。稳压管，限幅。输出：一定幅度输出：一定幅度(DW决定决定)的负脉冲。的负脉冲。VD。第二章 心脏起搏器 32 多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生矩形波发生器器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。“多谐多谐”指矩形波中除了指矩形波中除了基波
21、基波成分外，还含有丰富的成分外，还含有丰富的高次谐波高次谐波成成分。分。多谐振荡器没有稳态，只有多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态两个暂稳态。在工作时，电路的状态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间在这两个暂稳态之间自动地周期性地交替变换自动地周期性地交替变换，由此产生矩形波，由此产生矩形波脉冲信号，脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。多谐振荡器：利用深度正反馈，通过阻容耦合使多谐振荡器：利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交两个电子器件交替导通与截止替导通与截止，从而，从而自激产生方波自激产生方波输出的振荡器。常用作输出的振荡器
22、。常用作方波发方波发生器生器。v脉冲是突然变化的、间断的电压或电流。脉冲是突然变化的、间断的电压或电流。1.脉冲发生器脉冲发生器第二章 心脏起搏器 33v怎样产怎样产生方波：生方波：若使非门周期性地开通若使非门周期性地开通和关闭，便和关闭，便可在它的可在它的输出端得到输出端得到矩形波。矩形波。v怎样控制怎样控制非门的开通和关闭非门的开通和关闭：电路中引入电路中引入1个反个反馈环节，馈环节，实现对门实现对门状态的控制。状态的控制。v反馈环反馈环节节必须满足两个条件：必须满足两个条件：产生延迟：保证高低电平都有一定的停留时间，产生延迟：保证高低电平都有一定的停留时间，以得以得到到矩形波。矩形波。反
23、反馈信号馈信号Uf和原输入信号和原输入信号Ui的相位必须相反。的相位必须相反。D第二章 心脏起搏器 34带RC回路的环形多谐振荡器原理123RA RSuo1uouo2C第二章 心脏起搏器 35uo1 RC12 uo2uiA2.积分型单稳态电路原理起搏脉冲宽度起搏脉冲宽度第二章 心脏起搏器 36 2.2.2 R波抑制型心脏起搏器的一般结构原理波抑制型心脏起搏器的一般结构原理 1感知放大器感知放大器 作用：作用：选择选择R波放大波放大，限制限制T波波及干扰波，辨认心脏自身搏动。及干扰波，辨认心脏自身搏动。要求：正、负感知（双向感知）；放大倍数要求：正、负感知（双向感知）；放大倍数=8001000；
24、频宽频宽=1050Hz（3dB带宽）；电流带宽）；电流3mA（微功耗）；（微功耗）；电路稳定、可靠，抗干扰强。电路稳定、可靠，抗干扰强。2按需功能控制器按需功能控制器 作用：提供稳定的反拗期，作用：提供稳定的反拗期，抑制脉冲抑制脉冲，克服，克服“竞争心律竞争心律”。反拗期后无反拗期后无R波（波（R-R间期过长）时，发出起搏脉冲。间期过长）时，发出起搏脉冲。3脉冲发生器脉冲发生器 作用：产生矩形电脉冲，作用：产生矩形电脉冲，要求：频率要求：频率=30120次次min，脉宽，脉宽=1.11.5ms；易起振，稳定，可靠，易起振，稳定，可靠，可调：频率、脉宽、幅度。可调：频率、脉宽、幅度。心室电极心室
25、电极按需功能按需功能控制器控制器脉冲脉冲发生器发生器感知感知放大器放大器第二章 心脏起搏器 37 2.2.3 QDX-2型体外按需起搏器的电路分析型体外按需起搏器的电路分析图图2.5 QDX-22.5 QDX-2型按需体外起搏器电路图型按需体外起搏器电路图感知放大器感知放大器单稳态触发器单稳态触发器脉冲发生器脉冲发生器充电充电放电放电第二章 心脏起搏器 38 2.2.3 QDX-2型体外按需起搏器的电路分析型体外按需起搏器的电路分析 属于属于R波抑制型，电路结构如图波抑制型，电路结构如图2.5。1各单元电路分析各单元电路分析 (1)感知放大器感知放大器 组成：组成：VTl、VT2放大，放大，V
26、T3射极输出器。射极输出器。输入：心导管电极来的心电或输出反馈。输入：心导管电极来的心电或输出反馈。目的：检测目的：检测R波（或）或输出脉冲。波（或）或输出脉冲。元件：元件：C10耦合；耦合；VD2C5放电管；放电管；R1+RPl衰减，可调感知灵敏度；衰减，可调感知灵敏度；C1+R2+R4微分；微分；C1还限制还限制T、P波波；VD1抑制负向输出；抑制负向输出；C4+R7微分。微分。特性：放大并输出正向信号；特性：放大并输出正向信号；为减功耗，为减功耗，VTlVT3工作点近截止区；工作点近截止区；高频截止高频截止fT 50Hz；波形：如图波形：如图 2.6所示所示 图图2.6 2.6 输入波及
27、微分后波形输入波及微分后波形第二章 心脏起搏器 39第二章 心脏起搏器 40RC微分电路vRC微微分电路是脉冲分电路是脉冲技术技术中常用中常用电路之电路之一。一。v微分微分电路的电路的特点是能够特点是能够突出反映输入信号的跳突出反映输入信号的跳变部分。可把信号中的变部分。可把信号中的跳变跳变部部分转变为尖脉冲分转变为尖脉冲加以利用。加以利用。第二章 心脏起搏器 41 2.2.3 QDX-2型体外按需起搏器的电路型体外按需起搏器的电路分析分析(2)按需功能控制电路按需功能控制电路 组成：组成：VT4、VT5互补型单稳态触发器互补型单稳态触发器 过程：稳态：过程：稳态：VT4、VT5截止截止VT4
28、e0VT6截止截止 暂态：正脉冲到暂态：正脉冲到VT4、VT5饱和饱和*VT4eVT6饱和饱和 C5充电，电流充电，电流（定时，反拗期）（定时，反拗期）VT4、VT5截止截止VT4eVT6截止截止 C5放电（通过放电（通过VD2、Rl0）*注：注：VT4、VT5、C5构成正反馈构成正反馈 第二章 心脏起搏器 42 2.2.3 QDX-2型体外按需起搏器的电路分析型体外按需起搏器的电路分析(3)脉冲发生器脉冲发生器 组成：组成：VT7、VT8、VT9等等 VT7、VT8构成正反馈回路，互补式张弛振荡器构成正反馈回路，互补式张弛振荡器 过程：当过程：当VT6截止：截止：E对对C7充电（经充电（经R
29、12、R13等）等）VT7、VT8饱和饱和VT8e输出高输出高 C7放电（经放电（经R13、VT7、VT8）VT7、VT8截止截止VT8e输出低输出低 （经（经VT6）VT6饱和饱和VT4eVT4、VT5饱和饱和VT3 eVT1、VT2放大放大 C5充电，电流充电，电流（定时，反拗期（定时，反拗期）VT6截止截止VT4eVT4、VT5截止截止第二章 心脏起搏器 43 2.2.3 QDX-2型体外按需起搏器的电路分析型体外按需起搏器的电路分析 可见：可见：C7充电慢、放电快，形成锯齿波。充电慢、放电快，形成锯齿波。起搏脉冲：起搏脉冲：周期反拗期周期反拗期+锯齿波充电期锯齿波充电期 宽度宽度R13
30、C7 幅度幅度由由RP3微调微调 VT4与与VT5；及；及VT7与与VT8 同时通断，且短通长断，故功耗很小。同时通断，且短通长断，故功耗很小。第二章 心脏起搏器 44v2按需功能按需功能的实现的实现当当f心心f脉脉时，如图时，如图2.7(a)患者固有心律患者固有心律,周期周期t1(b)起搏器输出起搏器输出,周期周期t2(c)单稳输出波单稳输出波(t3即反拗期即反拗期)(d)C7充放电波形充放电波形,充电期充电期t4t2t3t4(f)心脏被起搏器起搏后心律心脏被起搏器起搏后心律由由(a)(b)可见：可见：f心心f脉脉，(t1t2)图图2.7自主心率低于起搏频率自主心率低于起搏频率t1t4t3t
31、2t2t2第二章 心脏起搏器 45v当第一当第一个起搏脉冲，刺激个起搏脉冲，刺激心肌，心脏被起搏时，心肌，心脏被起搏时，患者心脏将在被起搏后按自主固有心律在患者心脏将在被起搏后按自主固有心律在t1时间发时间发出自搏。由于出自搏。由于t2(=t3+t4)t1，起搏器先于心脏发，起搏器先于心脏发出起搏脉冲，心脏被提前起搏，自主固有心律被出起搏脉冲，心脏被提前起搏，自主固有心律被抑制。抑制。v以后以后每次均如此，患者每次均如此，患者的心率按起搏器的频率。的心率按起搏器的频率。v心电图中心电图中QRS波群前均有起搏脉冲图形，如图波群前均有起搏脉冲图形，如图(f)所示。所示。第二章 心脏起搏器 46v(
32、2)自主心律不齐自主心律不齐,图图2.8所示所示假定：如图假定：如图(a)、(b)患者第一心动周期：患者第一心动周期：t1t2；患者第二心动周期：患者第二心动周期：t1t2，起搏器第一个脉冲，使心脏起搏。起搏器第一个脉冲，使心脏起搏。并抑制自并抑制自主心率主心率，周期开始。，周期开始。因第一心动周期因第一心动周期t1t2，t1后，患者自搏。后，患者自搏。自搏自搏R波经感知放波经感知放大触大触发单稳电路，发单稳电路，形成反拗期，形成反拗期，使使VT6导通，导通，C7放电，放电，从而抑制起搏器的第二个脉冲。从而抑制起搏器的第二个脉冲。(若不抑制，将易造成竞争心律若不抑制，将易造成竞争心律)。由于第
33、二心动周期由于第二心动周期t1t2，起搏器发出脉冲，心脏再次被起搏器发出脉冲，心脏再次被起搏。起搏。t1t2t2t1t2t1t1t2第二章 心脏起搏器 47v(3)当当f心心f脉脉时，即时，即t1t2某次搏动某次搏动(自搏或第一次起搏自搏或第一次起搏)后，后，由于由于t1t2，t1时间后，患者自搏。时间后，患者自搏。自搏自搏R波经感知放大后，触发单稳波经感知放大后，触发单稳态电态电路，抑制起搏脉冲发路，抑制起搏脉冲发放。放。又过又过t1时间后，患者再次时间后，患者再次自搏，再次自搏，再次抑抑制起搏脉冲发放。制起搏脉冲发放。起搏脉冲起搏脉冲均被均被抑制，全为自搏。抑制，全为自搏。如如(f)所示。
34、心电图均无起搏脉冲。所示。心电图均无起搏脉冲。可见：可见：任何一次搏动后，任何一次搏动后，自身心率快于起搏节律，则自搏，自身心率快于起搏节律，则自搏，抑制起搏脉冲；抑制起搏脉冲；自身心率慢于起搏节律，则起搏，自身心率慢于起搏节律，则起搏，抑制自身波。抑制自身波。t2t1t1第二章 心脏起搏器 48 2.3 心脏起搏器的能源和电极心脏起搏器的能源和电极 2.3.1 心脏起搏器的能源心脏起搏器的能源 （埋藏式）起搏器能源（埋藏式）起搏器能源(电池电池)的寿命起搏器的寿命的寿命起搏器的寿命1锌汞电池锌汞电池 结构：（结构：（-）锌，（）锌，（）氧化汞，电解质氧化汞，电解质氢氧化钾溶液氢氧化钾溶液 优
35、点：内阻低，放电性能平坦。优点：内阻低，放电性能平坦。缺点：漏碱、涨气、自放电大、搁置寿命短。缺点：漏碱、涨气、自放电大、搁置寿命短。现状：新结构寿命达现状：新结构寿命达5年，不如锂电池。埋藏式中已淘汰。年，不如锂电池。埋藏式中已淘汰。2锂电池锂电池 锂电池类型有多种：锂电池类型有多种：(1)锂碘电池锂碘电池 结构：（结构：（-）金属锂、（）金属锂、（）聚二乙烯基吡啶碘，聚二乙烯基吡啶碘，电解质电解质碘化锂。碘化锂。特点：固体介质，故无泄漏、涨气等致命缺点；自放电很低，特点：固体介质，故无泄漏、涨气等致命缺点；自放电很低，10年不超过年不超过10，可靠性高，寿命长。，可靠性高，寿命长。应用：目
36、前国内外大量使用。应用：目前国内外大量使用。第二章 心脏起搏器 49 2.3.1 心脏起搏器的能源心脏起搏器的能源 (2)锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池 特点：非水电解质特点：非水电解质亚硫酰氯，直接在电极上还原反应。亚硫酰氯，直接在电极上还原反应。特性：放电平坦，质量、体积小，无内压升高，保用期特性：放电平坦，质量、体积小，无内压升高，保用期10年。年。缺点：电压滞后，高温储存后不会有大电流放电。缺点：电压滞后，高温储存后不会有大电流放电。应用：目前国内外已大量生产使用。应用：目前国内外已大量生产使用。(3)锂铬酸银电池锂铬酸银电池 结构：（结构：（-）锂铬酸银和石墨粉混合物，隔膜三种聚丙烯毡
37、。锂铬酸银和石墨粉混合物，隔膜三种聚丙烯毡。特性：前一段特性：前一段3.2V，占容量，占容量70，后一段，后一段2.5V，占容量，占容量25。没有气体产生，自放电可忽略不计，可靠性很高。没有气体产生，自放电可忽略不计，可靠性很高。应用：国外已普遍使用。应用：国外已普遍使用。(4)锂碘化铅电池锂碘化铅电池 结构：（结构：（+）碘化铅和铅粉混合物，电解质碘化铅和铅粉混合物，电解质固态碘化锂和固态碘化锂和 二氧化铅混合物。由三组二氧化铅混合物。由三组(每组每组7个单体并联个单体并联)串联组成。串联组成。特性：使用中电压缓慢下降，安全，可在温度特性：使用中电压缓慢下降，安全，可在温度150时使用。时使
38、用。应用：目前在国外生产使用。应用：目前在国外生产使用。第二章 心脏起搏器 50 2.3.1 心脏起搏器的能源心脏起搏器的能源 3核素电池核素电池 种类：钚种类：钚233热电式，钜热电式，钜147电压式。电压式。特点：寿命最长，达特点：寿命最长，达20年，被誉为终身能源，适合青年患者。年，被誉为终身能源，适合青年患者。缺点：价格昂贵，放射线要严格防护，体积、重量大。缺点：价格昂贵，放射线要严格防护，体积、重量大。应用：采用者较少。应用：采用者较少。4“生物燃料生物燃料”电池（生物能源）电池（生物能源）血液中：氧血液中：氧+葡萄糖葡萄糖（催化）（催化）葡萄糖氧化葡萄糖氧化+化学能化学能电能电能
39、特点：体积微小，可作终身电源。特点：体积微小，可作终身电源。缺点：易感染、反应物影响血液成分、电特性不均匀等。缺点：易感染、反应物影响血液成分、电特性不均匀等。应用：目前仍在试验阶段。应用：目前仍在试验阶段。生理活动机械能生理活动机械能(心包搏动等心包搏动等)（电磁能转换器、压电晶片）（电磁能转换器、压电晶片）电能电能 缺点：电压输出低，性能不稳定。缺点：电压输出低，性能不稳定。应用：还不能临床使用，只处于实验研究阶段。应用：还不能临床使用，只处于实验研究阶段。第二章 心脏起搏器 51 2.3.2 心脏起搏器的电极心脏起搏器的电极 一、导线（又称为起搏导管）和电极的作用一、导线（又称为起搏导管
40、）和电极的作用 作用：起搏脉冲作用：起搏脉冲心脏；心脏；R波、波、P波波起搏器。起搏器。要求：形状、材料好，电极面积小，使起搏阈值低，减少能耗。要求：形状、材料好，电极面积小，使起搏阈值低，减少能耗。二、电极类型二、电极类型 1依其安置及用途的不同分类依其安置及用途的不同分类 心内膜电极心内膜电极 形式：心导管形式，也称心内膜导管电极，简称导管电极。形式：心导管形式，也称心内膜导管电极，简称导管电极。置入：切开并经体表周围静脉置入心腔内膜，与心内膜接触。置入：切开并经体表周围静脉置入心腔内膜，与心内膜接触。优点：不必开胸，手术损伤小。优点：不必开胸，手术损伤小。缺点：对静脉畸形、心腔过大者，电
41、极不易固定，不宜采用。缺点：对静脉畸形、心腔过大者，电极不易固定，不宜采用。应用：临床上应用最多，约占应用：临床上应用最多，约占90。心外膜电极心外膜电极 置入：需要手术开胸，缝扎于心外膜表面，接触心外膜。置入：需要手术开胸，缝扎于心外膜表面，接触心外膜。缺点：与心外膜间极易纤维增生，短期内导致起搏阈值增高。缺点：与心外膜间极易纤维增生，短期内导致起搏阈值增高。应用：目前多为心肌电极代替。应用：目前多为心肌电极代替。第二章 心脏起搏器 52 2.3.2 心脏起搏器的电极心脏起搏器的电极 心肌电极心肌电极 置入：手术开胸植入心肌内，电极头刺入心壁心肌。置入：手术开胸植入心肌内，电极头刺入心壁心肌
42、。优点：可减少起搏阈值增高的并发症。优点：可减少起搏阈值增高的并发症。缺点：需开胸，手术较大。缺点：需开胸，手术较大。应用：除年轻患者应用：除年轻患者(活动量大活动量大)或静脉畸形、心腔过大，心或静脉畸形、心腔过大，心 内膜电极不宜者外，其他较少用。内膜电极不宜者外，其他较少用。2按心内膜使用的电极分类按心内膜使用的电极分类 单极心内膜电极单极心内膜电极 形式：一个电极接触心脏。另一个电极（无关电极）可放在形式：一个电极接触心脏。另一个电极（无关电极）可放在 皮肤下任何部位。埋藏式起搏器金属外壳皮肤下任何部位。埋藏式起搏器金属外壳无关电极。无关电极。双极心内膜电极双极心内膜电极 形式：两个电极
43、，或均固定在心肌上；形式：两个电极，或均固定在心肌上；或阴极接触心内膜，阳极在心肌内。或阴极接触心内膜，阳极在心肌内。特殊电极特殊电极 如：经胸外壁起搏电极、食道心房电极、纵隔心房电极等。如：经胸外壁起搏电极、食道心房电极、纵隔心房电极等。第二章 心脏起搏器 53 2.3.2 心脏起搏器的电极心脏起搏器的电极 3电极的结构及形状电极的结构及形状 状况：浸于体液，随心脏跳动（每分钟状况：浸于体液，随心脏跳动（每分钟70次，每年次，每年3680万次）万次）要求：强度，光洁柔软，耐腐蚀，电极头电阻小，导线绝缘好。要求：强度，光洁柔软，耐腐蚀，电极头电阻小，导线绝缘好。材料：导线外套材料：导线外套多用
44、硅橡胶；导体多用硅橡胶；导体用爱尔近合金用爱尔近合金(Elgiloy)或或 镍合金等材料；镍合金等材料；电极头电极头用爱尔近合金或铂铱合金等。用爱尔近合金或铂铱合金等。形状：有勾头、盘状、柱状、环状、螺旋状、伞状等不同类型。形状：有勾头、盘状、柱状、环状、螺旋状、伞状等不同类型。图图2.15：(a)柱状电极，柱状电极，(b)锚型心内膜单电极，锚型心内膜单电极，(c)螺旋形心肌电极。螺旋形心肌电极。寿命：埋藏式起搏器寿命已达寿命：埋藏式起搏器寿命已达812年，更换时常不希望同时更换年，更换时常不希望同时更换 导管电极，故要求其寿命最好为导管电极，故要求其寿命最好为23倍（倍（2030年）。年）。
45、图图2.15 2.15 几种电极头几种电极头第二章 心脏起搏器 54 2.4 起搏器的评价：植入起搏器的评价：植入随访步骤随访步骤 2.4.1 2.4.1 植入植入 评价程序：植入前：对起搏器的性能确定。评价程序：植入前：对起搏器的性能确定。植入中：对电极置放的电学评价。植入中：对电极置放的电学评价。离开前：起搏器的整个系统的功能的认可等。离开前：起搏器的整个系统的功能的认可等。一、起搏器的测试一、起搏器的测试 起搏系统分析仪：测量刺激阈值起搏系统分析仪：测量刺激阈值心内信号、起搏器系统性质。心内信号、起搏器系统性质。起搏参数起搏参数 测量单位测量单位 常用值常用值 脉冲幅度脉冲幅度 通过已知
46、负载的峰值电压通过已知负载的峰值电压(V)或电流或电流(mA)通过通过500电阻为电阻为5V或或10mA 脉冲间歇脉冲间歇 起搏刺激或等效值速率之间的间歇起搏刺激或等效值速率之间的间歇 857ms 脉冲宽度脉冲宽度 人为刺激的间歇人为刺激的间歇(ms)0.5ms 感知放大器感知放大器 按需型起搏器的抑制或触发脉冲发生器按需型起搏器的抑制或触发脉冲发生器电路所要求的信号值电路所要求的信号值 2mV 第二章 心脏起搏器 55 2.4.1 植入植入二、起搏器程序装置二、起搏器程序装置 作用：证实程序控制起搏器的工作是否正常。作用：证实程序控制起搏器的工作是否正常。导联导联(导管导管)位置测试：确保电
47、极与有活力的心肌接触。位置测试：确保电极与有活力的心肌接触。阈和心电图的典型数值如下表阈和心电图的典型数值如下表2.3所示所示 参数参数 测量项目测量项目 标准值标准值 阈阈 连续产生心脏去极化所需要最小电压和连续产生心脏去极化所需要最小电压和电流导联的阻抗可由电压和电流阈值电流导联的阻抗可由电压和电流阈值 0.6V，1.2mA心内心内 心房或心室内心电图的心房或心室内心电图的 12mV(心室心室)心电图心电图 幅度幅度(mV)和旋转率和旋转率(V/s)4mV(心房心房)0.52.0V/s 第二章 心脏起搏器 56 2.4.1 植入植入用常规电子设备测量：用常规电子设备测量：（但是由于需要电气
48、绝缘，故使用时很不方便）（但是由于需要电气绝缘，故使用时很不方便）示波器：示波器：电池供电，最好有存储装置。电池供电，最好有存储装置。用于显示心房和心室的心腔内心电图。用于显示心房和心室的心腔内心电图。示波照相机：示波照相机：直接装在示波器的前板上，以获取永久性记录。直接装在示波器的前板上，以获取永久性记录。心电图记录仪：心电图记录仪：用于取得永久性心腔内心电图。用于取得永久性心腔内心电图。因为受频响限制，大多数心电图记录仪记录的信号因为受频响限制，大多数心电图记录仪记录的信号 振幅，要比见之于示波器上的减少振幅，要比见之于示波器上的减少2050%。第二章 心脏起搏器 57 2.4.1 植入植
49、入三、系统的有效性三、系统的有效性测试测试 目的：鉴定起搏器与导联完整性，确保正常运行。目的：鉴定起搏器与导联完整性，确保正常运行。时机：导联与起搏器连接后，覆盖起搏器皮肤缝合之前。时机：导联与起搏器连接后，覆盖起搏器皮肤缝合之前。测试仪器：测试仪器：起搏器程序控制器：起搏器程序控制器：调整起搏器参数（对患者最有利），调整起搏器参数（对患者最有利），肯定该系统对程序控制起反应。肯定该系统对程序控制起反应。心电图记录仪：心电图记录仪：证实合理的起搏、感受、俘获的期间。证实合理的起搏、感受、俘获的期间。磁试验：磁试验：如果患者的固有节律抑制了起搏器时，则有必要在脉如果患者的固有节律抑制了起搏器时，
50、则有必要在脉 冲发生器上安放一块永久性磁铁冲发生器上安放一块永久性磁铁。第二章 心脏起搏器 58 2.4.2 随访随访 多数起搏器通过脉率和脉冲宽度能预报电源耗用情况。多数起搏器通过脉率和脉冲宽度能预报电源耗用情况。一般，当电压下降约一般，当电压下降约25%时，电能减少约时，电能减少约10%。另外，许多起搏器，脉冲宽度出现进行性增加可作另外，许多起搏器，脉冲宽度出现进行性增加可作为电源衰竭的第二个指标。为电源衰竭的第二个指标。一些起搏器中还包括遥感装置，可将起搏器的各种一些起搏器中还包括遥感装置，可将起搏器的各种现实参数与植入时起搏器参数对比，以发现功能异常，现实参数与植入时起搏器参数对比，以
