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1、第六章 心血管系统治疗和修复装置,人类对抗疾病的过程分为四个阶段，即：预防、诊断、治疗及康复。其中治疗除了药物治疗和手术治疗外，各种新的物理治疗方法及相应的仪器现正发挥着日益重要的作用。物理治就是利用热、光(包括辐射)、电、磁、声、机械等物理能量作用于人体，达到治疗疾病或缓解病痛的目的。,1.心脏起搏器(Pacemaker),正常状态下，由心脏窦房结产生的兴奋传导到心房，再由心房传导到心室，引起心脏的搏动。如果由于心脏疾患而使这种传导受阻(称为房室传导阻滞)，则心搏减缓，进而危及生命。心脏起搏器是用一定形式的电脉冲刺激心脏，使之按一定频率有效地收缩的一种植入式电子装置。心脏起搏技术是工程技术与
2、心脏电生理相结合形成的一门新科学。由于对心律失常治疗有良好效果，受到人们极大的重视。特别是随着微电子技术和微处理器技术以及新能源的应用，近年来心脏起搏器技术发展十分迅速。,早在1932年Hyman创制一台用针刺入心脏起搏的重达7.2公斤的仪器，命名为人工心脏起搏器以来，这个名称一直沿用至今。1952年，Zoll创造用脉冲电流经胸壁刺激起搏的方法，挽救了32名房室传导阻滞患者的生命。1958年，Furmam开创心内膜电极起搏技术，同年，由西门子公司安装了世界第一个埋藏式起搏器(固定频率型)，并成功起搏心脏，从此人工心脏起搏技术进入成熟期，并得到迅速发展。,70年代以来又出现了心房心室顺序起博的心
3、脏起搏器，更符合血液动力学及人体生理要求。之后又出现了植入人体后能被程控仪根据病人不同需求而改变不同工作参数的起搏器。随着临床医学及电子医学的发展，80年代后期起搏工业有了突飞猛进的发展。现代的起搏器已经具备能根据病人活动情况自动调节起搏频率，根据病人起搏阈值自动调节能量输出，起搏器与程控器实现了双向实施遥测，起搏器不但起到起搏心脏的功能，还可以记录心脏的活动情况，供医生诊断疾病和根据具体情况调整起搏参数。,随着起搏器功能的增加，起搏治疗适应症也在增加，除了最早用于治疗房室传导阻滞和窦房结功能不良外，现在起搏器也为心肌病、心衰、房颤、迷走神经综合症等疾病的治疗提供了更多的选择。同时起搏器的电池
4、的寿命也有了很大的改善，从最初的纽扣电池到锂碘电池，再加上自动阈值夺获功能的应用，起搏器的使用寿命可达15年以上。起搏器的体积也越做越小，目前世界上最小的起搏器为圣犹达St.Jude Medical公司生产，重量只有12.8g，体积5.9立方厘米，如一枚一元硬币。我国从1976年开始研制起搏器，至今可以生产锂电池作能源、钛钢全密封、厚膜电路按需型埋藏式心脏起搏器。,心脏起搏器的类型有：固定频率型(早期产品)；P波同步型(早期产品)；心室同步型；房室顺序型；全自动型。其中、种又称按需型。全自动型可根据心脏的工作情况自动选择和更换发送脉冲的方式，其性能已经与人体心脏生理要求相接近，可自动抗心律失常
5、，自动抑制心动过速的多余冲动，又能在正常时自动关闭。,随着电子技术的飞速发展，人工心脏起搏领域的新技术不断涌现，人工心脏起搏的适应证也不断拓宽。双心房起搏适宜于伴有房内阻滞的阵发快速房性心律失常患者，能起到治疗和减少房性心律失常发作的效果。双心室起搏应用于充血性心力衰竭伴有室内阻滞的患者，通过置入冠状静脉窦电极至血管分叉处来实现左室起搏。目前，多部位心脏起搏方式在国内刚刚起步，其远期疗效和预后以及并发症等尚需进一步观察和研究。临床上应严格掌握适应证。新型的可感知情绪变化的闭环频率反应起搏器具有感知体力和情绪变化而自动进行频率调节的功能，是更能满足生理的频率反应起搏器。,对心脏起搏器的质量要求是
6、极高的，要求其工作要极端地可靠。其中关键的技术问题一是材料问题，它的电极、导线及外壳材料不能与肌肉组织发生有害化学反应；二是电池寿命问题，电池寿命也就是起搏器的寿命，一定要长寿命。现在使用锂电池，寿命可达810年；三是体积尽可能要小，可使用大规模集成电路以缩小体积，现在其厚度可小至1016mm，重量仅4060克；四是控制技术，一般采用微处理器，进行按需式程序控制。,起搏器安装手术由心内科医生施行，通常在局麻下进行。方法是，将电极导线从手臂或锁骨下方的静脉插入，在X线透视下，将其插入预定的心腔起搏位置，固定并检测。然后在胸部埋入与电极导线相连接的起搏器，缝合皮肤，手术即可完成。,目前的心脏起搏器
7、功能类型,1.心室按需(VVI)型：电极置于心室。起搏器按规定的周期或频率发放脉冲起搏心室，如果有自身的心搏，起搏器能感知自身心搏的QRS波，起抑制反应，并重整脉冲发放周期，避免心律竞争。但这种起搏器只保证心室起搏节律，而不能兼顾保持心房与心室收缩的同步、顺序、协调，因而是非生理性的。2.心房按需(AAI)型：电极置于心房。起搏器按规定的频率发放脉冲起搏心房，并下传激动心室，以保持心房和心室的顺序收缩。如果有自身的心房搏动，起搏器能感知自身的P波，起抑制反应，并重整脉冲发放周期，避免心房节律竞争。,3.双腔(DDD)起搏器：心房和心室都放置电极。如果自身心率慢于起搏器的低限频率，导致心室传导功
8、能有障碍，则起搏器感知P波触发心室起搏。如果心房(P)的自身频率过缓，但房室传导功能是好的，则起搏器起搏心房，并下传心室(呈AAI工作方式)。这种双腔起搏器的逻辑，总能保持心房和心室得到同步、顺序、协调的收缩。,4.频率自适应(R)起搏器：起搏器的起搏频率能根据机体对心排血量(即对需氧量)的要求而自动调节适应，起搏频率加快，则心排血量相应增加，满足机体生理需要。目前使用的频率自适应起搏器，多数是体动型的，也有一部分是每分钟通气量型的。具有频率自适应的VVI起搏器，称为VVIR型；具有频率自适应的AAI起搏器，称为AAIR型；具有频率自适应的DDD起搏器，称为DDDR型。以上心房按需起搏器、双腔
9、起搏器、频率自适应起搏器都属于生理性起搏器。,5.起搏器的程序控制功能：指埋藏在体内的起搏器，可以在体外用程序控制器改变其工作方式及工作参数。埋植起搏器后，可以根据机体的具体情况，规定一套最适合的工作方式和工作参数，使起搏器发挥最好的效能，资金节省而能保持最长的使用寿限，有些情况下还可无创性地排除一些故障，程控功能的扩展，可使起搏器具有贮存资料、监测心律、施行电生理检查的功能。,起搏方式的选择,VVI（心室按需型）方式：是最基本的心脏起搏方式，优点是简单、方便、经济、可靠。适用于：(1)一般性的心室率缓慢，无器质性心脏病，心功能良好者；(2)间歇性发生的心室率缓慢及长R-R间隔。但有下列情况者
10、不适于应用：(1)VVI起搏时血压下降20mmHg以上；(2)心功能代偿不良；(3)已知有起搏器综合征。,AAI（心房按需型）方式：简单、方便、经济、可靠等优点可与VVI方式比拟，适合我国国情，适用于房室传导功能正常的病窦综合征。不适宜应用者：(1)有房室传导障碍，包括有潜在发生可能者；(2)慢性房颤；(3)心房应激性低下(阈值1.5伏)；(4)心房内电信号幅度过低(2.5毫伏)。,DDD方式：双腔起搏器中对心房和心室的起搏和感知功能最完整者，故称为房室全能型。但不如单腔起搏器那么方便、经济，适用于房室传导阻滞伴或不伴窦房结功能障碍。不适宜应用者：慢性房颤-房扑。,频率自适应(R)方式：提高机
11、体运动耐量的效益优于非频率自适应方式的起搏器，适用于：(1)心肌变时能力不良者；(2)需要从事中至重度体力活动者，可根据具体情况选用VVIR、AAIR、DDDR方式。但心率加快后心慌等症状加重，或诱发心衰、心绞痛症状加重者，不宜应用频率自适应起搏器。,最佳起搏方式选用原则,(1)窦房结功能障碍而房室传导功能正常者，以AAI方式最好。(2)完全性房室传导阻滞而窦房结功能正常者，以VVI方式最好。(3)窦房结功能和房室传导功能都有障碍者，DDD方式最好。(4)有心脏变时功能障碍者，考虑加用频率自适应功能。,起搏器技术的新进展1.激素缓释电极：电极头端装有1mg地塞米松，缓慢释放，减轻局部心肌炎性和
12、纤维化反应，起搏阈值保持稳定不升高，节省电能，延长起搏器使用年限。2.导线 VVI：心房电极与心室电极制于一条电极导线，安装手术类似VVI起搏器手续，比安放心房、心室两根电极导线方便得多，适用于完全性房室传导阻滞而窦房结功能正常的患者。3.导线DDD：心房电极与心室电极制于一根电极导线，心房电极虽不紧贴心房肌，但也能起搏心房和感知心房电信号。,4.搏方式自动转换：DDD起搏方式时如果发生心房快速心律，起搏器自动转变为VVI方式，对心房心律不跟随。心房快速心律终止后，起搏器又自动转变为DDD方式。5.搏输出自适应(auto-capture)：起搏器每8小时自动测定起搏阈值，自动规定用高于起搏阈值
13、0.3伏的输出强度起搏。可大为节省电能，延长起搏器寿限。6.开胸ICD(PCD)：ICD的起搏和电击电极制于一根心内电极导线，安装ICD不用开胸手术，类同于安装VVI起搏器的手续。,2.心脏除颤器,心脏除颤器是一种能将脉冲电流输入到心脏，以消除心脏颤动，使之恢复窦性心律的近代医疗电子仪器。心脏发生纤维性颤动(分心房纤维性颤动和心室纤维性颤动，简称房颤和室颤)，特别是发生室颤时非常危险，不及时抢救就会死亡。而一种有效的抢救方法就是对心脏进行电除颤(defibrillation)。心脏起搏与心脏除颤的区别是：后者除颤时将一次瞬时高能脉冲作用于心脏，一般持续时间是410ms，电能在40400焦耳（瓦
14、秒）内。,除颤器的电源用交流电或直流电(镍镉蓄电池)。高压发生器将交流电整流滤波后所得的+l5V直流电或蓄电池的+l5V直流电通过DC/DC(直流/直流)变换电路变成直流高电压，即将+l5V直流电通过电子开关变为交变脉冲电压，再通过升压变压器升压，并经高压整流后变成直流高压，向高压电容器C充电。因为除颤器是非常重要的抢救用仪器，所以现代除颤器大多是便携式和交直流两用的，内有镍镉可充电电池，平常充电或一直处于充足电状态，以便随时急用。,3.电刺激器,电刺激治疗仪的电路结构形式很多，现代的电刺激治疗仪都采用微机控制，由可编程波形发生器产生各种刺激波形，刺激脉冲的宽度、频率、幅度以及刺激的起始时间及
15、持续时间等也都用微机控制。既可以恒压输出又可恒流输出，恒压输出最大可达160V，恒流输出最大可达100mA。,电流检测电路的用途是检测输出刺激电流的大小，以进行恒流输出反馈控制以及微机实时显示刺激电流的实际大小。其原理是在脉冲变压器输出回路中串联一个测流电阻，在这个电阻上可得到与刺激电流成正比的脉冲电压信号，此信号经光电耦合后送A/D转换器，由微机实时采集电流大小，再由微机根据刺激电流的大小实时调节D/A输出，从而调节刺激电流保持恒定，这也就是通过微机自动控制刺激电流的大小及恒定，而不是采用电流负反馈电路自动调节。另一方面，微机将电流大小送显示数码管实时显示。,电流检测的另一个目的是过载保护，当刺激电流超过一个设定的安全值时，过载保护电路会停止刺激脉冲合成电路的输出，从而保证了由于意外情况对病人造成的伤害。电刺激治疗仪采用光电隔离和变压器隔离保护措施，以保证人身的电气安全。,Thanks for coming!,
