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1、除颤监护仪的原理及应用,江苏省人民医院临床工程处刘群,除颤器的发明,1947年，BECK等首次在临床上用交流电电击开胸后的心脏而使心室颤动终止。1952年，ZOLL教授成功装置第一台除颤器-交流电胸外除颤器并应用于临床。1962年，LOWN等证明直流电比交流电更为安全和有效。从此，成熟的直流电除颤器广泛应用于临床，挽救了成千上万病人的生命！,概述,众所周知，自1952年美国哈佛大学医学院卓尔（PUAL ZOLL）教授成功装置世界上第一台除颤器、1965年将体外电击除颤法引入临床以来，体外电击除颤技术与胸外按压、口对口呼吸法构成心肺复苏的三大要素。除颤电击能量的变化：1965年：最高能量为720
2、焦耳。70年代：最高能量为400焦耳，80年代：最高能量为360焦耳。90年代：双相波除颤技术逐步成熟，发展了最高能量只需要200焦耳的低能量除颤技术。,“生存链”,尽快联系医疗急救中心,Call 120,Dr.L.Gerber and A.Alvarez,尽早使用心肺复苏法,尽早使用除颤器,尽快进行专业治疗,LP20,LP12,M4735,M-Serial,CCT,NK,搏动的产生：,SA Node 窦房结(60-100 bpm)AV Junction房室结(40-60 bpm)Ventricles心室(20-40 bpm),正常是从窦房结开始博动,Sustained Ventricular
3、 Tachycardia-室速,心室有一个异位兴奋灶反复激动窦房结传导冲动,Ventricular Fibrillation-室颤,心室有无数个异位兴奋灶无序地激动窦房结传导冲动.,Atrial Flutter-房扑,心房有一个异位兴奋灶反复激动窦房结传导冲动,Atrial Fibrillation-房颤,心房有无数个异位兴奋灶无序地激动窦房结传导冲动.,什么是除颤?,所谓除颤就是让足够 的外加瞬间电流使所 有心肌细胞在同一时 间除极，然后同时复 极；由于窦房结兴奋 点最高，它首先发放 激动，恢复正常的博 动。,除颤的基础知识,体外除颤电击心脏使心率变为正常电击由放在病人裸胸上的电极片或手柄释
4、放体内除颤打开胸腔直接电击心脏电击能量以焦尔为单位来测量J=A(电流)x V(电压)x Sec(时间)电极种类体外手柄体内电极电极片除颤监护起搏,手动除颤完全依靠使用者分析心率准备工作将电极片置于病人的胸壁上或将带有导电糊的电极手柄置于病人的胸壁上设置能量充电放电能量设置范围广泛（2-360J),手动除颤,自动体外除颤(Auotmatde Exetmal Defibrlliator，简称AED)AED主要是供未具备高级心脏病人救护训练的初级救护人员使用 自动分析病人的心律如果需要建议使用者自动给予电击小,轻使用方便简单使用“1-2-3”快速除颤概念,“Saving a Life Is As S
5、imple As 1-2-3”,AED10,除颤波形,单相波该技术应用了40年之久电击是单向传递 从“A”到“B”一个大的能量一次性穿过病人的心脏研究表明单相波能造成患者心肌损伤双相波双相电流的通过电击的方向是从“A”到“B”然后返回”A”利用这项技术可以大大减小通过心脏的电流量利用双相波技术可以减少心肌组织的损伤,什么是起搏?,体外起搏非植入的人造的使用在体外的起搏器来刺激心脏从而达到心脏复苏的治疗无创的人造的使用在体外的自粘性的电极片来刺激心脏从而达到心脏复苏的治疗代替心脏自身的传导系统起搏方式同步式非同步式(与心脏非同步)需要:三导联线除颤电极,什么是心律失常转复?,同步转复使用同步方式
6、可转复快速的心律失常,同步电击落在QRS波的R波起始处.通常用中等(100-150J)能量使心律失常恢复到窦性心律.为什么用R波从R波起始处开始同步转复避免落在T波上,导致室颤,突发性心脏骤停和除颤,SCA 突发性心脏骤停不可预知的,任何人 任何地点常伴有室颤(VF)心脏“传导系统”问题心脏突然停止跳动致使血压和脉搏消失不及时治疗将导致死亡室颤唯一治疗方法除颤快速完成,没有进行心肺复苏除颤太迟,CPR,CPR,CPR,除 颤,0,-,2%,生存率,2,-,8%,生存率,20%,生存率,30%,生存率,%,%,分钟,2,2,4,4,6,6,8,8,10,10,ACLS,除 颤,除 颤,除 颤,及
7、时进行心肺复苏但除颤太迟,及时进行心肺复苏除颤较快,及时进行心肺复苏除颤非常迅速高级生命支持及时,生 存 率 统 计,除颤每拖延一分钟,生还机会下降10%！,时间是影响除颤成功率首要因素,电极位置是影响除颤成功率第二因素,两个电极的安置必须使心脏（首要是心室）位于电流的路径中心。使电流能流过整个心脏。,经胸阻抗是影响除颤成功率第三因素,除颤技术着重点,2000年心肺复苏和心血管急救国际指南指出：“除颤是依靠成功地选择适当的能量，产生有效的电流通过心脏（透心肌电流）来获得除颤效果，同时，对心脏产生最小的电损伤。如果能量和电流太小，一次电击则不能终止心率失常；而如果能量和电流太大，则可能对心脏产生
8、功能性或形态学方面的损失。选择合适的电流还可以减少重复电击的次数，从而减少心肌损伤。”,除颤技术要求,心脏电击治疗,除颤需要足够的电流流过心脏经心电流（transcardiac current）当电流流过心脏时将能量释放给心脏,经心电流,经心电流,心脏电击治疗,只有5%的除颤电流可以通过心脏！其余的电流被分流了没有向心脏释放能量,除颤电流,分流电流,1。Lerman et al,Circulation Research 1990;67(6):1420-1426.,心脏电击治疗,分流情况随病人而定病人胸部阻抗越小分流越多(并联）经心电流越少除颤器设计时必须满足提供更多的除颤电流给低阻抗病人分流电
9、流变化小，而经心电流变化大,15 A,1.5 A经心电流,6.75 A,6.75 A,15 A,7.13 A,7.13 A,0.74 A经心电流,高阻抗病人,低阻抗病人,除颤电流二大要素,除颤仪的基本工作原理,心脏除颤器(defibrillator)又名电复律机，它是一种应用电击来抢救和治疗心律失常病人的医疗电子设备。用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常，使之恢复窦性心律。加在病人胸部皮肤上电极的电击，持续时间定在310ms，强度为几千伏和几十安。电击能量由操作者选择，对于大多数除颤器，范围是50360J。,除颤监护仪工作原理框图,一、除颤仪的基本原理 一般除颤仪多采用RLC阻尼放电，释放瞬
10、时高能脉冲电容C、电感L及人体(负荷)串联接通，构成RLC谐振衰减振荡电路，即阻尼振荡放电,心脏除颤器的充放电基本原理图,阻尼放电波形,除颤器工作过程,高压电容,机内阻抗,经胸阻抗,在除颤仪的高压电容器充电至选定的能量.同时按住电击开关的瞬间,将储存在高压电容器的能量,通过机内阻抗和人体胸廓放电,产生足够的电流,达到除颤的功能.,原理公式,能量=电流 x 电压 x 时间(焦耳)(安培)(伏)(秒),原理公式,电 压,阻 抗,电 流,=,阻 抗=机内阻抗+经胸阻抗,电压、阻抗与电流相互关系,Energy flow between 2 points;measured in amps.,Resist
11、ance to flow of current;measured in ohms(),Electrical Potential Between two points.,二、除颤波形 除颤是依靠成功地选择适当的能量，产生有效的电流通过心脏来获得除颤效果，低能量、高成功率和低心肌损伤是除颤技术的重点，目前除颤仪的除颤波形有单相和双相两类。单相波（第一代除颤技术）单相衰减正弦波是最经典的、最常见的单相除颤技术，其脉冲形式是以单方向释放电流，是一种延用了近四十年的除颤技术。,单相除颤技术分类,单相切角指数波单相阶梯波改良型单相除颤技术应用范围小,电流,时间（毫秒）,电流,时间（毫秒）,单相除颤技术缺点
12、,单项波除颤机理，决定了其终止室颤的电流需要50-60安培，由于电流峰值太大，心肌功能损害比较严重。假设人体的经胸阻抗都是50欧姆，对经胸阻抗的变化没有自动调整性能，高阻抗病人的除颤效果不理想。房颤转复能力差,双相波（第二代除颤技术）,双相切角指数波,双相波电流首先从一个方向通过，然后反转，向相反方向通过,简称:BTE,双相切角指数波除颤技术分类,一、高能量双相切 角指数波SURVIVALINKPHYSIO-CONTROL(现在的美敦力)ADAPTIV Biphasic Technology WelchAllyn(伟伦)二、低能量双相切 角指数波HEARTSTREAM（现在的非利浦）Smart
13、 Biphasic Technology,双相切角指数波(BTE)除颤技术优势,双相除颤技术的电击电流双向性能，除极效果更加理想。电流均值的增加，提高了除颤成功率。由于电流峰值的减少，降低了心肌功能损害程度。能感应经胸阻抗的变化，采用时间补偿或电压补偿的方式，高阻抗病人的除颤成功率有所改善。,时间(毫秒),-1,0,1,2,3,9,8,10,6,7,5,4,电压(V),0,-500,1000,1500,2000,500,根据病人阻抗调整波形(12 ms),相位 I,阻抗补偿技术,安全检查（测量阻抗）,相位 II,50,40,30,20,10,0,-10,-20,0,5,10,15,20,25,
14、30,35,40,因人而异的电击治疗,50,150 J(1),75,150 J（2）,125,150 J（3）,时间(毫秒),电流(A),150-150-150 J因分流而调整除颤电流特定的波形形态每个病人的每次除颤,双相切角指数波(BTE)除颤技术特性,一、时间补偿特性Rtotal=Ro+Rp经胸阻抗-电容电阻时间常数-放电时间自然地延长电流均值-除颤效果-,电 压,总阻抗,电 流,=,双相切角指数波(BTE)除颤技术特性,放电时间的延长部分会增加引发心脏再次颤动的概率,电流,时间（毫秒）变化范围：5-20毫秒,双相切角指数波(BTE)除颤技术特性,二、电压补偿特性 经胸阻抗增加充电电压增加
15、达到增加电流的目的,问题：经胸阻抗的测定必须使用除颤电极片在“充电”前完成。如果使用“体外除颤板”，电压补偿特性自动失效。而“体外除颤板”仍然是国内最普及的除颤方式。,最新除颤技术：双相方波除颤技术,双相方波除颤技术是美国ZOLL公司在1999年发明并注册专利的最新一代除颤技术。,电流,时 间,ICCM,WT,11/2000,双相方波除颤机理,稳定的正相电流更能充分打开钠离子通道消极作用更理想。,很低的反相电流即能达到充分的复极效果,双相方波除颤技术着重点,着重除颤的透心肌“电流”的核心作用：除颤成功与否的决定因素是“电流”！除颤的能量只是产生“电流”的手段！平均电流越高，除颤成功率越高！尖峰
16、电流越高或平均电流过大，心肌损伤程度越严重！,双相方波除颤技术着重点,着重除颤的透心肌“电流”的核心作用：双相方波除颤技术以人体的经胸阻抗值为基准，以最低的能量产生最合适的除颤“电流”，达到最佳的除颤效果和最小的心肌损伤！,双相方波除颤技术工作原理,采用数码可变电阻技术，自动测量人体阻抗，快速调节机内数码电阻值：人体阻抗高 数码内阻降低 人体阻抗低 数码内阻提高总阻抗保持基本不变,双相方波除颤技术工作原理,选择的能量决定了对应的电压。由于总阻抗保持基本不变，所以除颤电流就可以保持稳定。,电 压,机器内阻+经胸阻抗,电 流,=,合理的平均电流,Source:ZOLL Medical Corpor
17、ation,低阻抗病人：电流足以终止室颤关键要控制过高的电流，避免造成过大的心肌损伤。,合理的平均电流,Source:ZOLL Medical Corporation,高阻抗病人：关键要产生较大的电流，避免除颤失败，增加除颤次数。,双相方波除颤的放电时间比例,不管是高阻抗还是低阻抗病人，双相除颤时间比例保持6毫秒：4毫秒：既可确保最低的能量阈值，还可避免阻抗的增加延长电击时间，降低除颤电流！造成除颤失败！,Mittal et al.Journal of American College of Cardiology 1999;34:1595-1601.,对室颤的治疗有更好的成效,首次电击成功率统
18、计,双相方波除颤技术的临床性能,除颤成功率,对高阻抗室颤的治疗有更好的成效,Mittal et al.Journal of American College of Cardiology 1999;34:1595-1601.,99%,95%,60%,80%,100%,90 欧姆,90 欧姆,120J ZOLL 双相方波,200J 单相波,100%,63%,p=0.02,双相方波除颤技术的临床性能,双相方波除颤技术-唯一能测定病人阻抗值、除颤电流 及真实能量的除颤技术！,最新科研统计数据,平均电流是除颤的有效成分，平均电流越高，除颤有效率越高。能量和电流峰值是除颤所导致心肌功能损伤的主要因素。终止
19、VF的电流有效时间不超过12毫秒，大于12毫秒的电流对除颤效果的改善没有意义，反而会增加心肌功能的损伤程度和导致室颤的再次发生。,三、电极,体外除颤电极是金属的，表面积在70100cm2之间。使用时它们必须用一种导电材料和皮肤耦合以便达到电极皮肤间的低电阻。,手持式 粘贴式,手持式除颤器电极图,四、同步,同步电路的作用是除颤放电时与患者自主的R波同步，触发电路确保在ECG的QRS波期间施加电击。操作者选择除颤器的“同步”模式后，除颤器便自动检测QRS波并在QRS波期间施加电击；而且在ECG显示器上电击与QRS同步显示,五、自动体外除颤器,自动体外除颤器(AED):在紧急情况下使用，可以自动或半
20、自动识别和快速治疗心律不齐。操作者不需要知道在哪些ECG波形出现时需要电击 在全自动模式下，AED可以完全靠自控。而在半自动模式下，操作者必须确认来自AED的电击请求再提供电击,除颤器的类型,非同步型除颤器:这种除颤器在除颤时与患者自身的R波不同步，可用在心室颤动和扑动(因为这时没有振幅足够高、斜率足够大的R波)。同步型除颤器:这种除颤器在除颤时与患者自身的R波同步。一般是利用电子控制电路，用R波控制电流脉冲的发放，使电击脉冲刚好落在R波的下降支，这样使电击脉冲不会落在易激期，从而避免心室纤颤。,体内除颤器:这种除颤器是将电极放置在胸内直接接触心肌进行除颤的。体外除颤器：这种除颤器是将电极放在胸外，间接接触除颤。,除颤器的主要性能指标,最大储能值 指在除颤器电击前，必须先向除颤器内的电容器储存电能(用充电方法实现)释放电能量 指除颤器实际向病人释放电能的多少，负载为50时，最大允许误差为15或4J(取较大值)。释放效率 这是指释放能量和储存电能之比 15%（持续为30s或在除颤仪自动放电时间内）。最大储能时间 指电容充电到最大储能值时所需要的时间，充电时间15s。最大释放电压 指除颤器以最大储能值向一定负荷释放能量时在负荷上的最高电压值,谢谢！,
