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1、起搏的基本概念Pacing Concepts,认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型,课程内容,第一节 起搏系统的组成与功能,正常的心脏传导系统,房室结传导冲动使心室收缩,窦房结发放脉冲使心房收缩;,窦房结不产生冲动窦房结产生间歇的，不规则的冲动窦房结频率适应失调房室结阻滞.,异常心脏传导组织可能出现,心动过缓治疗方法,药物治疗起搏器,不适于长期治疗,不适宜药物治疗,人工心脏起搏系统的组成,脉冲发生器,电
2、极导线,阳极,阴极,起搏器，电极导线与人体组织结合形成一个完整的回路,起搏系统,脉冲发生器 电极导线,组成：电池、电路、外壳、连接装置、传感器功能：产生并发放电刺激,电路,电池,1、脉冲发生器,2、电极导线,功能分类固定方式,电极,2.1起搏电极导线的功能,导线,起搏器,心脏,起搏,起搏,感知,感知,植入方式心内导线或经静脉导线(transvenous leads)心肌导线/心外膜导线(epicardial leads),2.2 导线的类型,2.3 导线固定方式,被动固定 passive fixation叉齿(tines)卡在心脏的肌小梁间（纤维网 trabeculae）,主动固定 activ
3、e fixation螺旋（或螺丝钉 screw-in）延伸到心内膜组织,2.3导线固定方式,心肌导线和心外膜导线可直接固定于心脏固定装置包括：刺入心外膜方式(“stab-in”or fish hook)拧入心肌方式(screw-in)缝合方式(sutured),3.起搏系统分类,传导路径：起搏心腔:,单极系统，双极系统,单腔系统，双腔系统,从顶端电极（阴极）流动刺激心脏通过体液和组织返回到脉冲发生器（阳极）,单极起搏系统Unipolar Lead System,阴极,阳极,-,+,单极起搏系统有一根只有一个电极的导线位于心脏内，在这个系统中，脉冲：,阳极,通过导线末端的顶端电极流动刺激心脏返回
4、导线顶端近侧的环形电极,双极起搏系统(bipolar system),阴极,有一根有两个电极的导线位于心脏内，在这个系统中，脉冲：,单极导线 unipolar lead,单极导线比双极导线的直径小(measured in French)单极导线在心电图上的脉冲信号较大,不易发生过感知(交叉感知)可程控为单极 不易产生肌肉和神经刺激,双极导线 bipolar lead,激素缓释电极,激素缓释(steroid eluting)电极减轻了炎症反应，急性期阈值不升高，慢性期阈值较低,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,导线成熟过程,类固醇对刺激阈值的影响,脉宽=0.
5、5 msec,0,3,6,单腔系统 Single Chamber,起搏导线植入心房或心室，根据需要起搏或感知的心腔而定植入一根导线单心腔的起搏和感知,识别起搏节律,AAI/60,识别起搏节律,VVI/60,心房和心室都植入导线,双腔系统有两根导线：,识别起搏节律,DDD/60/120,识别起搏节律,DDD/60/120,识别起搏节律,DDD/60/120,识别起搏节律,DDD/60/120,刺激心脏使它除极(depolarize)感知心脏自身活动(intrinsic activities)对增加的新陈代谢需求作出反应，提供频率适应性起搏(rate responsive)提供由起搏器存储起来的诊
6、断信息,小结：绝大多数起搏器具有四个功能：,认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型,课程内容,第二节 电学概念,电压(voltage-V)电流(current-I)阻抗(resistance-R),每种电路都具有下列特征：,V,R,I,e-,电压,电压是使电子沿电路前进的推动力在起搏系统中，电压：以伏特 volts为单位以字母 V 表示由起搏器电池提供常称作振幅(amplitude),V,R,I,电流,电
7、子在闭合电路(close/complete circuit)中的流动在起搏系统中，电流：以 mA（毫安 milli-amperes）为单位以字母 I 表示由通过电路的电子的总量决定,V,R,I,阻抗,对电流的阻力在起搏系统中，阻抗：以欧姆 ohm为单位(W)以字母 R 表示（W 表示数值）对电流全部阻力的计量,V,R,I,电压、电流和阻抗是相互依存的,三个组成部分的相互关系可以比作水从水管中流过电压代表力，用此力.使电流（水）流动通过.水管或导线，其中每个组成部分加起来形成总的阻抗：管口，代表电极(lead electrodes)管子，代表导线的金属丝(conductors),电压和电流,龙头
8、（电压）变大（高流量）,龙头（电压）变小（低流量）,全开,半开,电阻和电流,正常电阻,低的电阻,高的电阻,低电流,高电流,欧姆定律(Ohms Law),I 和R 成反比例-如果V不变，R 增大，电 流减少。-如果V不变，想电流增加，R要减少，。,是起搏的基本原理，它描述了电压、电流和电阻三者之间的关系,如果您将电压减半，电流也跟着减半如果您将电阻减半，电流则加倍如果阻抗增大，电流会变小,当运用欧姆定律时，您会发现：,欧姆定律可用来求出通过起搏器电路的电流总量,如果：电压=5 V阻抗=500 W电流等于多少？I=V/RI=5 V 500 W=0.010 安培(mA)0.010 x 1000=10
9、 毫安(mA),V=5 V,R=500,I,在本例中，电压降为一半,如果：电压=2.5 V阻抗=500 W电流=?I=V/RI=2.5 V 500 W=0.005 安培0.005 x 1000=5 毫安,在本例中，阻抗降为一半,如果：电压=5 V阻抗=250 W电流=?I=V/RI=5 V 250 W=0.020 安培0.020 x 1000=20 毫安,例子,如果：起搏电流=8 mA 成熟过程中的阻抗从 300 W 增加一倍 起搏电压要增加多少？V=I R植入时的阈值电压=8 mA x 300 W=2.4V电极成熟期需要的电压=8mA x 600 W=4.8V因此在本例中，电极成熟期起搏电压
10、要加倍才能保证夺获心脏。,阻抗变化影响起搏器的功能和电池的寿命,高阻抗减少电池的电力消耗并延长电池的寿命，但可能影响起搏功能，甚至无夺获低阻抗增加电池的电力消耗并缩短电池的寿命起搏系统阻抗值在 300 至 1,000 W 之间高阻抗导线的阻抗值大于 1,000 欧姆,起搏系统阻抗,1、导线阻抗：连接器，导线，传导体2、身体组织阻抗：电极头与组织的接触界面和周围纤维化3、极化阻抗：与多种因素相关：导线面积，极性，材 料，电流幅度及脉宽等,导线阻抗值随下面的因素而变化：,绝缘破裂=resistance decreases电线断裂=no conduction,导线金属丝周围的绝缘破裂会引起阻抗值下降
11、,绝缘破裂会使电线暴露于体液中，而体液的电阻低，会引起阻抗值下降电流会通过绝缘破裂口流向体内这样将使电池耗竭绝缘破裂会引起阻抗值降到 300 W 以下,绝缘破裂,降低电阻,金属丝在绝缘护套内断裂会引起阻抗值上升,跨越金属丝断裂所形成的阻抗值会增加电流可能会太小而不能起搏电流通不过而不能起搏阻抗值可能超过 3,000 W,导线金属丝断裂,电阻增加,认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型,课程内容,第三节 刺
12、激 Stimulation,刺激过程,2 相,1 相,3 相,4 相,跨膜电位（毫伏）,0 相,阈值,刺激阈值(stimulation threshold),心脏不应期(refractory period)之外连续夺获(captured)心脏所需的最小的能量,VVI/60,夺获,无夺获,脉冲:振幅 Amplitude 脉宽 Pulse Width,两个用来保证夺获的设置：,1 振幅(Amplitude)-是由起搏器发送到心脏的电压总量,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：夺获心脏）脉冲的振幅必须足够大以提供适当的起搏安全范围,2 脉宽(pulse width)-是起搏
13、脉冲的时间（持续时间）,脉宽以毫秒(ms)为单位脉宽必须足够长使除极扩播到周围的组织,5 V,0.5 ms,0.25 ms,1.0 ms,3 强度-时间曲线图(strength duration curve),强度-时间曲线图画出了振幅和脉宽的关系曲线或曲线以上的值将导致夺获,时间脉宽(ms),刺激阈值（伏）,0.5,1.0,1.5,夺获,基强度,时值,强度-时间曲线图的临床用途,程控必须留出适当的安全范围起搏系统有急性期和慢性期阈值的每日波动,夺获,0.5,1.0,1.5,时间脉宽(ms),.50,1.0,1.5,2.0,.25,刺激阈值（伏）,电压：2：1,脉宽：3：1,为什么程控时选择
14、固定脉宽，改变电压值？-为什么MDT设置脉宽出厂值为0.4ms？,强度-时间曲线图的完整理解,E=VIT,病人安全是首要的，第二个重要目标是延长电池的寿命,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振幅值比起搏器电池的容量大时需要一个电压增倍器，从而缩短了电池的使用寿命,导线阻抗(lead resistance)振幅和脉宽设置(amplitude and pulse width)起搏事件与自身事件的百分比(pacing and intrinsic events ratio)频率适应模式设为 ON(shorten life),影响电池使用寿命的因素包括：,电极设计也可能影响刺激
15、阈值,导线成熟过程,导线成熟过程,在导线植入后，电极的周围形成纤维“包裹”,认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型,课程内容,第四节 感知 Sensing,感知(sensing),感知是起搏器感知到心脏自身的除极活动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,心腔内电图(intracardiac electrogram)记录从心内膜里面获取的波形,当除极波直接从电极下通过时在心腔内
16、电图上会发生本位曲折心腔内电图的两个特征是：信号振幅斜率(Slew rate),心腔内电图信号反映电压的变化与时间变化的关系,信号从波峰移到另一个波峰的时间越长：斜率越小信号越平坦斜率越大（mV 数）说明感知越好以每秒的伏特数度量,电压,时间,倾斜,斜率,电压的变化,电压变化的持续时间,起搏器必须能够感知心脏自身节律并对其作出反应,精确的感知能够使起搏器判断心脏自身是否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,感知灵敏度,振幅(mV),时间,5.0,2.5,1.25,5 mV,2 mV,1mV,Amplitude(mV),Time,5.0,2.5,1.25,感知灵敏度过
17、低，数值过高,5 mV,2 mV,1mV,Amplitude(mV),Time,5.0,2.5,1.25,感知灵敏度过高，数值过低,5 mV,2 mV,1mV,Amplitude(mV),Time,5.0,2.5,1.25,感知灵敏度正常，数值合时,精确的感知.,保证不会发生 的情况-起搏器不会错过应该能够感知的 P 波或 R 波保证不会发生 的情况-起搏器不会将心脏以外的活动误认为自身心脏事件提供适当的起搏脉冲时间-适当感知的事件会重设起搏器的时间间期顺序,感知不良,过感知,感知不良(under sensing or low sensitivity),起搏器不能“看见”自身搏动，因而不能正确
18、反应,未感知出自身搏动,预定的起搏发出,VVI/60,过感知(over-sensing or too sensitive),探测到 P 波或 R 波以外的电信号,标记道显示 自身活动,虽然没有活动存在,精确的感知要求将误感知的信号过滤掉,感知放大器(amplifier)使用滤波器(filter)，能够正确地感知 P 波和 R 波并拒绝不正确的信号通常不需要感知的信号绝大多数是：T 波远场事件（由心房通道感知的 R 波）骨骼肌电位（例如，胸肌电位）,精确的感知取决于.,心肌的电生理学属性电极的特征及其在心脏内的位置起搏器的感知放大器,可影响感知的因素有：,导线的极性（单极或双极）导线的完整性绝缘
19、破裂金属丝断裂电磁干扰,单极感知,能产生大的电位差，因为：阴极和阳极之间的距离比双极系统的大,_,双极感知,产生较小的电位差因为极间的距离短心脏以外的电信号如肌电位被感知的可能性很小,金属丝断裂,绝缘破裂可引起感知不良或过感知,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处被减弱并且振幅不再符合设定的感知值当内外导体间歇接触时会发生过感知信号被误认为 P 波或 R 波,认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感
20、器的必要性及其类型,课程内容,第五节 电磁干扰 Electromagnetic Interference(EMI),电磁干扰(EMI),干扰可能由体外干扰源的电磁能量引起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医院里的电磁干扰，家里或办公室很少有电磁干扰,电磁干扰会产生下面的问题：,过感知(over sensing)短暂的模式变化（噪音反转 Noise reversion）重置（电重置或 Power Off Reset，POR）,当电磁干扰信号被误认为 P 波或 R 波时会发生过感知,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 P 波时心室频率将加快
21、如果在单腔系统感知或被双腔系统心室导线感知，频率就降低或受到抑制,电磁干扰,起搏器感知的“噪音”,本应起搏,噪音反转,VP,VP,SR,SR,SR,SR,感知的噪音,VVI/60,连续在噪音取样期感知将引起以低限频率或传感器驱动的频率起搏,电磁干扰会导致起搏参数的意外重新设定,起搏器将返回到电源重置（POR或“支持”模式）电源重置会表现为模式和频率改变，与择期更换指征(ERI elective replacement indicator)的现象一样在某些情况下，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：蜂窝电话（数字）Digital Cellular Phones
22、移动电话要距离起搏器15公分以上,移动电话,电磁干扰源在医院的环境中最常见,干扰起搏器工作的电磁干扰源包括外科手术/治疗设备如：电烙术 electrocautery 经胸除颤 external defibrillator体外冲击波碎石extra corporeal lithotripsy放射性治疗 radiation therapy射频治疗 经皮电针刺激神经仪 核磁共振 MRI,不经常有电磁干扰源的地方：,家、办公室、购物场所有高压电输出的工业场所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机场雷达飞机发动机电视和无线电发射站点,电刀是最常见的起搏器医院电磁干扰源,
23、后果过感知抑制感知不良（噪音反转）电源重置永久失去起搏器输出,预防措施将模式重设为 VOO/DOO，或将磁铁放到起搏器上 策略地放置接地板将电烙脉冲限制在每隔 10 秒有 1 秒的脉冲使用双极电烙镊子,经胸除颤,后果不适当地重新设置脉冲发生器(POR)损坏起搏器电路,预防措施将除颤电极板放于心尖和后背部（前后位）并尽可能远离起搏器和导线,核磁共振(MRI)一般不适用于带起搏器的病人,后果极高的起搏频率转变为到非同步起搏,预防措施将起搏器的输出调低至形成持久的无夺获、ODO 或 OVO 模式,碎石冲击波也能影响起搏器系统,双腔模式的后果：心室起搏被抑制对频率适应性起搏器的后果高起搏频率压电晶体损
24、坏,预防措施:将起搏器程控设为 VVI 或 VOO 模式碎石器焦点离起搏器的距离应大于 6 英寸在整个过程中仔细监视心脏的活动,射线能量会造成永久的损坏,某些类型的射线可能对半导体电路造成损坏用于乳腺癌或肺癌治疗的电离射线损坏是永久性的并要求更换起搏器,治疗射线量会造成严重的损坏,后果：起搏器电路损坏无输出频率奔放,预防措施:将起搏器累积吸收的放射线控制在 500 拉德以下，要求屏蔽在每次射线治疗后检查起搏器的功能是否有变化,起搏器防止干扰的措施,起搏器感知电路放大，滤波处理或拒绝进入的信号,认识起搏系统的组成部分及它们相应的功能规定基本电学术语的定义描述时间-强度曲线图中振幅和脉宽之间的关系
25、解释感知的重要性讨论电磁干扰源及与这些干扰源相关的病人/临床医生应掌握的指导方针理解在频率适应性起搏中使用传感器的必要性及其类型,课程内容,第六节 频率适应性起搏 Rate Responsive Pacing,频率自适应,频率适应性（也称频率调节 rate adaptive）起搏器当窦房结不能提供适当的频率时，给病人提供改变心率的能力。频率适应性起搏适用于：患变时性功能不良的病人（在活动时心率不能达到适当的水平或满足其他新陈代谢的要求）患慢性心房颤动并且心室率缓慢的病人,频率适应性起搏,心输出量(cardiac output CO)由心脏跳动量(stroke volume SV)和心率(hea
26、rt rate HR)联合决定SV x HR=CO心输出量的变化取决于 HR 和 SV 对新陈代谢要求作出反应的能力,频率适应性起搏,心脏每搏排血量的储备可使心输出量增加达 50%心率储量能适应新陈代谢的要求将总的心输出量增加到三倍,频率适应性起搏,当氧合血液需求增加时，起搏器保证心率加快以提供更多的心输出量,调节心率以适应活动,正常心率,频率适应性起搏,固定频率起搏,每日活动,有许多频率适应传感器,市场上最受欢迎的传感器有：体动传感器(body motion)，检测身体活动并根据活动的程度增加频率每分钟通气量传感器(minute ventilation)，通过经胸阻抗读数测量呼吸频率和潮气量
27、的变化加速计(accelerometer),频率适应性起搏,体动传感器用一个压电晶体(piezoelectric)检测运动引起的机械信号晶体将机械信号变成电信号，电信号又接着加快起搏器的频率,压电晶体,频率适应性起搏,每分钟通气量(MV)是单位时间内进入肺的空气量MV 有两个组成部分：潮气量(tidal volume)-一个呼吸周期内吸入肺的空气量呼吸频率(respiratory rate)-每分钟呼吸的次数,频率适应性起搏,每分钟通气量可以通过测量经胸腔的电阻抗的变化来计算一段时间内肺容量的变化来测量,起搏系统组成与功能电学的概念刺激阈值感知电磁干扰(EMI)频率适应性起搏,起搏基本概念模块总结,休息！休息！,
