人工心臟起搏器治療

1、人工心臟起搏器治療一、什么是心臟起搏器特點：植入人體的替代竇房結(jié)功能定義： 人工心臟起搏器是一種植入人體內(nèi)的電子治療儀器，能發(fā)放由電池提供能量的電脈沖，通過導線電極的傳導，刺激電極所接觸的心肌，使心臟激動和收縮，從而達到治療由于心律失常或心臟病所致的心功能障礙的一種醫(yī)用電子儀器作用： 替代竇房結(jié)發(fā)放一定頻率的電脈沖，甚至替代一部分傳導纖維將電脈沖按一定順序傳遞到心臟的相應部位，刺激心肌收縮，使心肌產(chǎn)生搏動，從而維持正常的血液循環(huán) 其對于心肌的興奮性和收縮功能喪失所致的心臟停搏則不起作用。 治療一些嚴重的心律失常。心律失常是由多種病因引起的心肌電生理特性改變的一種疾病，而某些嚴重的心律失常如高度

2、或完全性房室傳導阻滯、重度病態(tài)竇房結(jié)綜合征等，藥物療效差。但安裝使用起搏器后能收到顯著效果，可大大降低死亡率。 自1976年開始，全世界每年新裝起搏器的患者約在20萬以上，目前依靠起搏器維持生命的人已超過500萬人，起搏和除顫的異同點（重點）相同點：都是利用外源性的電流來治療心律失常，兩者均為近代治療心律失常的方法。不同點：1、起搏是用一定形式的脈沖電流刺激心臟，使有起搏功能障礙或房室傳導功能障礙等疾病的心臟按一定頻率應激收縮。 2、除顫（電擊復律）時作用于心臟的是一次瞬時高能脈沖，一般持續(xù)時間是410ms，電能在40400瓦秒（焦耳）內(nèi)。起搏器的分類按放置時間： 臨時起搏器： 起搏電極放置時

3、間一般在12周內(nèi)，最長不超過1個月。脈沖發(fā)生器置于體外 永久起搏器： 起搏電極長期置于心內(nèi)膜下。 脈沖發(fā)生器置于胸前左側(cè)或右側(cè)部位胸肌膜與皮下組織之間的囊袋內(nèi)。 （埋藏式，植入式） 按起搏器的性能： 固有頻率起搏器 按需型起搏器 抗快速心律失常型起搏器永久性的適應癥（植入式）（1）高度或完全性房室傳導阻滯伴有阿-斯綜合征或暈厥發(fā)作者。無癥狀、心率50次min 或QRS波寬大畸形且心室停搏2s為相對適應證。（2）完全性或不完全性三束支和雙束支阻滯伴有間歇或陣發(fā)性完全性房室傳導阻滯，或心室率40次min者；雙束支阻滯伴有阿-斯綜合征或暈厥發(fā)作者；交替出現(xiàn)的完全性左右束支阻滯，希氏束圖證實H-V延長

4、者。（3）二度型房室傳導阻滯伴阿-斯綜合征或暈厥發(fā)作者。持續(xù)二度型房室傳導阻滯、心室率50次min而無癥狀為相對適應證。（4）病態(tài)竇房結(jié)綜合征有如下表現(xiàn)者：嚴重竇性心動過緩，心室率45次min，嚴重影響器官供血，出現(xiàn)心衰、心絞痛、頭暈、黑矇；心動過緩、竇性靜止或竇房阻滯，R - R間期2s暈厥或阿-斯綜合征發(fā)作；心動過緩-心動過速綜合征伴有暈厥或阿-斯綜合征發(fā)作。(5) 用抗心動過速起搏器或自動復律除顫器、異位快速心律失常藥物治療無效者。(6) 反復發(fā)作的頸動脈竇性昏厥和心室停跳者。 起搏器植入方法：多首選切開習慣用手對側(cè)的頭靜脈，其次依次為鎖骨下靜脈穿刺，頸外靜脈切開和頸內(nèi)靜脈穿刺。通過靜脈

5、送入導線，調(diào)整閾值，阻抗至合適，固定-現(xiàn)多采用被動固定方式，在植入導線電極同側(cè)胸大肌筋膜層做一囊袋，將已連接起搏導線的起搏器植入，用縫線固定起搏器。臨時心臟起搏器的適應癥是一種非永久植入起搏電極的臨時性或暫時性人工心臟起搏術(shù)，起搏電極放置時間一般不超過兩周，脈沖發(fā)生器均植于體外，待達到診斷和治療目的后，遂即撤出電極。適應證：藥物中毒，電解質(zhì)紊亂等引起的癥狀性心動過緩心臟手術(shù)后度-AVB急性心肌炎引起的度或度AVB急性心梗引起的度或度AVB及嚴重的竇緩性停搏藥物治療無效的由心動過緩誘發(fā)的尖端扭轉(zhuǎn)性室速，持續(xù)性室速心臟介入手術(shù)、藥物或電復律治療疑有竇房結(jié)功能障礙的快速心律失常心動過緩或雙束支阻滯患

6、者，接受全麻及大手術(shù)時的保護性起搏診斷性心臟電生理檢查根據(jù)電極導線植入的部位分成： 單腔起搏器： VVI起搏器：電極導線的頭部放置在右室心尖部的肌小梁處； AAI起搏器：電極導線頭部放置在右心耳的梳狀肌內(nèi)。 雙腔起搏器：兩支電極導線常分別放在右心耳（心房）和右室心尖部（心室），進行房室順序起搏。 三腔起搏器： 雙房（左房+右房）+右室的三腔起搏（治療和預防陣發(fā)性房顫）；右房+雙室（右室+左室）的三腔起搏（治療頑固性心衰）。 四腔起搏器：雙房+雙室（治療患者同時有心衰和陣發(fā)性房顫） 臨床目前應用的起搏器99%以上都是單腔或雙腔起搏器，起搏器功能特點及分代自1958年10月在瑞典斯德哥爾摩植入人類

7、第一例永久性人工心臟起搏器，起搏器功能日趨完善。根據(jù)起搏器功能和特點，可將人工心臟起搏器分成4代第三代生理性起搏器在起搏與感知基本功能的基礎上，又增加了很多生理性功能。例如頻率適應性起搏功能，這一功能使起搏器的起搏功能更加接近人體正常竇房結(jié)。竇房結(jié)不僅是人體心臟的最高級頻率的起搏點，而且還有良好的變時性。在機體代謝率不同時竇性心率則有相應變化，睡眠時竇率低，活動時竇率快，這種特點稱為竇房結(jié)的變時性。具有頻率適應性起搏功能的生理性起搏器也有這種變時性，其通過脈沖發(fā)生器內(nèi)置的感知器可以感知和了解佩帶者的活動狀態(tài)，隨之起搏頻率自動調(diào)整和變化。分代名稱時間基本功能第一代固律型1958年起搏第二代按需型

8、1967年起搏、感知第三代生理性1978年起搏、感知、各種生理功能第四代自動化起搏器1994年起搏、感知、各種生理功能、自動化功能起搏器的歷史第一部導線經(jīng)由靜脈植入的人工心臟起搏器(1958年)起搏器的進步起搏器的歷史歷史1819年A1dini應用直流電刺激斷頭尸體停跳的心臟，結(jié)果出現(xiàn)跳動1929年澳大利亞醫(yī)生Lidwell和物理學家Booth合作設計出一種起搏裝置，當電流通過針刺心室電極時將一死嬰救活，這是人工心臟起搏史上臨床應用的首次成功。美國胸外科醫(yī)生Hyman研制成一種重達7.2公斤的心臟起搏裝置，能使停跳的心臟復跳，并把這種裝置稱之謂人工心臟起搏器。1932年歷史1952年美國哈佛大

9、學醫(yī)學院醫(yī)生Zoll首先采用體外經(jīng)皮式起搏器成功地搶救了2例完全性房室傳導阻滯并阿斯綜合征的瀕死患者，從而引起了醫(yī)學界與工程技術(shù)界的重視。l958年10月l5日在瑞典斯德哥爾摩，由Senning安裝了世界上第一只埋藏式心臟起搏器，設計者是Elmgvist，它僅是由2只晶體管構(gòu)成的固定頻率刺激器。1959年Greatbatch和Chardack也相繼將起搏器系統(tǒng)(VOO)全部埋入人體內(nèi)并取得成功，此系統(tǒng)致力于恢復心室節(jié)律，以治療病理及手術(shù)所致三度房室傳導阻滯。歷史1962年Nathan和Centher報道埋藏式VAT起搏器應用于臨床， 這是最初型的生理起搏器。1965年，Lemberg、Cast

10、ellanos和Berkovit5將VAT的感知功能應用于心室起搏，為心室抑制型按需起搏器(VVI)的開始。70年代程序控制器問世。1972年11月世界上第一個用鋰碘電池的起搏器植入人體獲得成功。l979年Sutton和Citron報道了VDD起搏器(心房同步心室按需起搏器)的埋藏起搏療法。80年代雙腔起搏器及抗心動過速起搏器研制成功，這種房室順序收縮雙腔觸發(fā)抑制型起搏器(DDD)是當代最先進的起搏器，它不僅能無創(chuàng)性程控調(diào)節(jié)，而且實現(xiàn)了房室均可被感知和雙腔起搏。90年代以后，性能更高的頻率自適應起搏器、雙心室/雙心房同步三腔起搏器，以及具有除顫功能的起搏器。 第二節(jié) 基本構(gòu)造和工作原理原理和構(gòu)

11、成原理：人工心臟起搏器是一個以電池為動力的、體積小而能植入體內(nèi)、可產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)定的電脈沖的裝置。人工心臟起搏發(fā)出的一定形式的微弱脈沖電流，能刺激心臟的起搏功能或誘導功能有障礙但尚有興奮、收縮及心肌纖維間傳動功能的心臟起搏，即以代替正常的起搏點刺激心肌，使之有效地收縮。組成：人工心臟起搏系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器、電極導線和程控器三部分組成 現(xiàn)代起搏器不僅是一個單純發(fā)出電脈沖的裝置，起搏器首先要檢測心臟本身的電活動，包括心房的P波和心室的R波，控制單元根據(jù)檢測到的信號控制工作單元-脈沖輸出單元，在需要的時候發(fā)出電脈沖。起搏脈沖發(fā)生器的電子電路由控制單元、感知單元和脈沖輸出單元組成脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器中有電池

12、，有負責各種功能的電路等。盡管體積很小，但其內(nèi)部含有幾萬個元件，組成多種高集成電路，分別負責起搏器的各項功能。脈沖發(fā)生器埋植在胸大肌上方的皮下組織中。電極導線：電極導線的頂部及體部有起搏和感知的金屬電極，負責起搏器的起搏和感知功能。電極導線經(jīng)周圍靜脈植入，放置在相應的心腔，緊貼心內(nèi)膜，其尾部與脈沖發(fā)生器的連接孔相連。脈沖發(fā)生器（起搏器）：外殼多由鈦鑄成電路電池-現(xiàn)主要使用鋰-碘電池。電極導線：電極頭-陰極主要材料為鉑銥合金和Elgilog(鈷、鐵、鉻、鉬等金屬合金)，而陽極主要材料為鉑銥合金和鈦，導線：由導體和絕緣體構(gòu)成 程控器的作用是在體外通過射頻與體內(nèi)的脈沖發(fā)生器進行數(shù)據(jù)交換，包括向脈沖發(fā)

13、生器發(fā)送或修改控制參數(shù)和從脈沖發(fā)生器接受運行狀態(tài)信號和檢測的生理信號。一、脈沖發(fā)生器電路 現(xiàn)代起搏器不僅是一個單純發(fā)出電脈沖的裝置，起搏器首先要檢測心臟本身的電活動，包括心房的P波和心室的R波，控制單元根據(jù)檢測到的信號控制工作單元-脈沖輸出單元，在需要的時候發(fā)出電脈沖。 起搏脈沖發(fā)生器的電子電路由控制單元、感知單元和脈沖輸出單元組成感知單元檢測放大器 單極方式采用單端放大器，電極直接與心肌接觸，起搏器的外殼作為電路的接地。 雙極方式采用的是差分放大器，由點狀電極和環(huán)狀電極采集差分信號作為放大器的輸入，外殼同樣是接地的。 比較：單極方式的兩個電極的距離較遠（5-10cm) ，容易受到骨骼肌肌電的

14、干擾，而雙極方式的兩個電極距離為2cm，采用差模輸入，可能有助于消除干擾。很多新型起搏器能夠通過程控器選擇使用單極還是雙極方式。 依據(jù)信號波形的寬度和幅度可有助于進行判別R波或T波 ，曲線上部的信號才是符合條件的。通常R波的頻率為10-30Hz；T波比較平緩，小于5Hz；而肌電在10- 200Hz之間。 感知單元通過設計帶通濾波器和調(diào)整檢測靈敏度來確保檢測到有用信號 ， 從信號的幅度考慮，通過選擇合適的檢測靈敏度（即放大器的增益）和窗口比較器的閾值（參考電壓），使得在閾值范圍內(nèi)的信號才被檢測?？刂茊卧刂茊卧淖饔檬歉鶕?jù)控制模式?jīng)Q定何時發(fā)送起搏脈沖，或者是否需要改變控制模式，以及是否需要保存數(shù)

15、據(jù)?？刂茊卧暮诵氖嵌〞r器，早期起搏器的控制單元只是一個簡單的RC定時器，現(xiàn)在一般采用品體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖。通過時鐘脈沖產(chǎn)生的精確定時，控制單元決定何時觸發(fā)起搏脈沖，決定消隱和不應期的間期，確定房室（AV）時延和是否復位計時器。 起搏器的控制模式可分成3種基本類型：非同步、同步和頻率適應（rate-adaptive）。 非同步起搏即是固定頻率起搏，又稱為按時起搏，這種模式不需要顧及心臟的狀態(tài)或個體的生理需要，實質(zhì)上是一個具有固定頻率的間歇振蕩器或多諧波振蕩器電路簡單。同步起搏又稱為按需起搏，需要檢測心臟的電活動，即檢測P波或R波，然后再作出某種響應：同步刺激或同步抑制。它與自搏基本同步，可

16、避免與自主心律發(fā)生競爭，避開容易引起心室纖顫的易損區(qū)。 同步起搏器P波同步(感知心房搏動) R波同步(感知心室搏動)。感知自身心搏的電信號后，起搏器的響應方式有兩種類型:觸發(fā)型和抑制型。同步型心臟起搏器根據(jù)其同步方式不同，又可分為R波觸發(fā)心室同步型R波抑制心室同步型P波延遲心房同步型等其中R波抑制心室同步型使用較為廣泛。同步觸發(fā)型觸發(fā)型是指起搏器感知自身心博的電信號后，立即發(fā)放一個刺激脈沖，但此脈沖恰好與自身的搏動同時發(fā)生，即心臟處于絕對不應期，所以不能應激，使這一脈沖成為無效刺激。在這次脈沖的規(guī)定時間內(nèi)，如無自身心搏發(fā)生，則起搏器發(fā)放脈沖，刺激心臟起搏，故此型又稱為觸發(fā)型。同步抑制型抑制型是

17、指當有自身心搏出現(xiàn)時，起搏器對其感知并取消下一個預定脈沖的發(fā)放，而且，從自身心搏開始，重新安排起搏脈沖的發(fā)放周期。在自身心搏之后的規(guī)定時間內(nèi)，如無自身心搏發(fā)生，則起搏器發(fā)放脈沖。也就是說，當病人自身心率超過起搏器頻率時，起搏器即被抑制，不發(fā)放脈沖。當自身心率低至一定數(shù)值時，起搏器方才發(fā)放脈沖、使心臟起搏。此型又稱為按需型。這樣既可避免發(fā)生競爭心律，又可節(jié)省起搏器的能源頻率適應起搏除需要檢測心臟電活動以外，還需要檢測血壓、血氧、體溫、代謝水平等指標，在綜合考慮人體生理實際需要的基礎上自動確定起搏脈沖的發(fā)送頻率，是一種更接近理想的控制模式。在這些基本模式的基礎上，根據(jù)檢測部位、刺激部位等的不同，可

18、以發(fā)展出很多種實用的起搏器類型和模式。 輸出單元產(chǎn)生向心肌發(fā)出電壓脈沖的電路。適當強度的電脈沖可以刺激心肌產(chǎn)生可發(fā)布的動作電位，并最終心肌收縮和心臟搏動。能產(chǎn)生這樣的電位波形的最小電能量稱為刺激閾。電能量的大小取決于脈沖幅度和脈沖持續(xù)時間輸出單元通過對電容充電儲存電能，當控制電路決定發(fā)放脈沖時電容放電?，F(xiàn)代起搏器使用2.8V電池，通過對電容并聯(lián)充電，串聯(lián)放電可以使輸出脈沖的電壓幅度高于電池電位。二、起搏電極導線功能：將電脈沖傳導心臟，刺激心臟收縮，同時也將心臟激動的電信號傳送給起搏器，進行分析處理按照接觸心肌的方式分：心外膜起搏導線、心內(nèi)膜起搏導線、心肌起搏導線材料要求：耐老化、抗腐蝕，與血液組織相容性較好。 外層絕緣材料選用高純硅橡膠或醫(yī)用聚氨酯起搏導線兼有起搏刺激和感知的功能，要求有良好的電性能。起搏導線與體液和組織緊密接觸，導線材料要求耐生物老化，抗腐蝕，與血液、組織相容性好。 起搏導線材料要求化學性能穩(wěn)定。有以下幾種材料： （1）鉑、鉑銥合金： （2）埃爾基（Elgilog）合金： （3）高純度的熱解碳（玻璃碳，vitreous carbon) ： 近年，又有激素緩釋起搏導線問世，其電極頭端內(nèi)置1 mg地塞米松，在植入心內(nèi)膜后緩慢