现代医学电子仪器原理与设计720948.pptx

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1、第七章第七章心脏治疗仪器心脏治疗仪器与高频电刀与高频电刀电刺激治疗类仪器设计原理电刺激治疗类仪器设计原理心脏起搏器心脏起搏器除颤器除颤器高频电刀高频电刀3/13/20231简介简介简介简介电刺激器是医学电子仪器中非常重要的治疗类设备。电刺激器是医学电子仪器中非常重要的治疗类设备。电刺激器是医学电子仪器中非常重要的治疗类设备。电刺激器是医学电子仪器中非常重要的治疗类设备。心脏起搏器为心脏提供间隔的电刺激以替代心脏传心脏起搏器为心脏提供间隔的电刺激以替代心脏传心脏起搏器为心脏提供间隔的电刺激以替代心脏传心脏起搏器为心脏提供间隔的电刺激以替代心脏传导障碍造成兴奋的中断。导障碍造成兴奋的中断。导障碍造

2、成兴奋的中断。导障碍造成兴奋的中断。除颤器是治疗心律失常最有效的方法之一，特别是除颤器是治疗心律失常最有效的方法之一，特别是除颤器是治疗心律失常最有效的方法之一，特别是除颤器是治疗心律失常最有效的方法之一，特别是在挽救心脏骤停病人生命方面发挥越来越重要的作在挽救心脏骤停病人生命方面发挥越来越重要的作在挽救心脏骤停病人生命方面发挥越来越重要的作在挽救心脏骤停病人生命方面发挥越来越重要的作用。用。用。用。高频电刀是利用高密度的高频电流对局部生物组高频电刀是利用高密度的高频电流对局部生物组高频电刀是利用高密度的高频电流对局部生物组高频电刀是利用高密度的高频电流对局部生物组织的集中热效应，使组织或组织

3、成分汽化或爆裂，织的集中热效应，使组织或组织成分汽化或爆裂，织的集中热效应，使组织或组织成分汽化或爆裂，织的集中热效应，使组织或组织成分汽化或爆裂，从而达到凝固或切割等医疗手术的目的。从而达到凝固或切割等医疗手术的目的。从而达到凝固或切割等医疗手术的目的。从而达到凝固或切割等医疗手术的目的。2第一节第一节电刺激治疗类仪器设计原理电刺激治疗类仪器设计原理频率小于频率小于频率小于频率小于1kHz1kHz时的电流对时的电流对时的电流对时的电流对人体细胞组织的作用主要人体细胞组织的作用主要人体细胞组织的作用主要人体细胞组织的作用主要是以刺激效应为主。是以刺激效应为主。是以刺激效应为主。是以刺激效应为主

4、。低频电刺激是一种不安全的低频电刺激是一种不安全的低频电刺激是一种不安全的低频电刺激是一种不安全的因素，应予以高度重视。因素，应予以高度重视。因素，应予以高度重视。因素，应予以高度重视。决定组织兴奋后能否接受下决定组织兴奋后能否接受下一个刺激而产生兴奋的一个刺激而产生兴奋的关键关键是是组织绝对不应期的长短组织绝对不应期的长短。3第一节第一节电刺激治疗类仪器设计原理电刺激治疗类仪器设计原理当刺激频率大于当刺激频率大于1MHz后，几乎没有任何刺激后，几乎没有任何刺激作用了。这时人体承受作用了。这时人体承受电流的能力随频率逐步电流的能力随频率逐步增大，其产生的效应主增大，其产生的效应主要是热效应。要

5、是热效应。大多数哺乳动物动物神大多数哺乳动物动物神经肌肉组织产生刺激兴经肌肉组织产生刺激兴奋的奋的最佳频率最佳频率都是在都是在100Hz左右左右。4刺激方式与效应刺激方式与效应电刺激的类型电刺激的类型电刺激与电兴奋的基本因素电刺激与电兴奋的基本因素电刺激引起组织兴奋的原理电刺激引起组织兴奋的原理电刺激的其他效应电刺激的其他效应电刺激的常见波形电刺激的常见波形5电刺激的类型电刺激的类型电刺激系统电刺激系统脉冲发生器脉冲发生器产生使神经去极化产生使神经去极化的脉冲序列；的脉冲序列；导联线导联线把脉冲传输到刺激部位；把脉冲传输到刺激部位；电极电极把脉冲安全、有效地传输把脉冲安全、有效地传输到可兴奋组

6、织。到可兴奋组织。6电刺激的类型电刺激的类型按电刺激部位分为三类按电刺激部位分为三类：表面刺激；表面刺激；经皮刺激；经皮刺激；植入式刺激。植入式刺激。表面刺激表面刺激特点：特点：电刺激系统三部分都在体外，电极放电刺激系统三部分都在体外，电极放在在皮肤上皮肤上或要刺激的肌肉的或要刺激的肌肉的运动点附近运动点附近，也，也可放在可放在特定的穴位上特定的穴位上。应用：应用：神经与肌肉的医疗康复。神经与肌肉的医疗康复。局限性：局限性：不能可靠的刺激皮肤下面的组织，不能可靠的刺激皮肤下面的组织，也不能刺激深层肌肉。也不能刺激深层肌肉。7电刺激的类型电刺激的类型经皮刺激经皮刺激特点：特点：电极置于体内，并靠

7、近要刺激的部位。电极置于体内，并靠近要刺激的部位。导联线穿过皮肤连接外部脉冲发生器。导联线穿过皮肤连接外部脉冲发生器。应用：应用：短期或长期的刺激需要，但不是短期或长期的刺激需要，但不是永久性的。永久性的。植入式刺激植入式刺激特点：特点：刺激器的三部分通过外科手术永久植刺激器的三部分通过外科手术永久植入人体，植入完成后皮肤完全缝合。植入部入人体，植入完成后皮肤完全缝合。植入部分和体外部分的联系是通过非接触进行的。分和体外部分的联系是通过非接触进行的。8电刺激与电兴奋的基本因素电刺激与电兴奋的基本因素刺激波形刺激波形方波序列方波序列刺激序列参数刺激序列参数频率、幅度和脉宽频率、幅度和脉宽刺激频率

8、尽可能小以防止肌肉疲劳并节约刺刺激频率尽可能小以防止肌肉疲劳并节约刺激能量。激能量。决定刺激频率的主要因素是决定刺激频率的主要因素是肌肉的融合频率肌肉的融合频率，即可以即可以获得平滑肌响应的频率获得平滑肌响应的频率。(12Hz50Hz)对于表面电极，调节肌肉力量的常规方法是对于表面电极，调节肌肉力量的常规方法是保保持刺激脉冲的频率和脉宽不变，改变刺激脉冲持刺激脉冲的频率和脉宽不变，改变刺激脉冲的幅度的幅度。9电刺激与电兴奋的基本因素电刺激与电兴奋的基本因素实验表明，活的系统在实验表明，活的系统在一定条件下引起组织兴一定条件下引起组织兴奋与电刺激能量有关。奋与电刺激能量有关。若刺激的波形如图若刺

9、激的波形如图7-37-3所示，则引起的组织兴所示，则引起的组织兴奋的能量为：奋的能量为：10电刺激与电兴奋的基本因素电刺激与电兴奋的基本因素 1.1.强度阈强度阈若电刺激的作用时间一定，则刺激强度必须达若电刺激的作用时间一定，则刺激强度必须达到某一最低值，才能引起组织兴奋，此值称为到某一最低值，才能引起组织兴奋，此值称为刺激强度的阈值刺激强度的阈值（简称强度阈）。（简称强度阈）。2.2.时间阈时间阈若刺激强度一定，能引起组织兴奋的最短刺激若刺激强度一定，能引起组织兴奋的最短刺激时间（脉冲宽度），即称为组织兴奋的时间（脉冲宽度），即称为组织兴奋的时间阈时间阈值值。11电刺激与电兴奋的基本因素电刺

10、激与电兴奋的基本因素3.3.强度强度-时间曲线时间曲线强度阈与时间阈之间存在强度阈与时间阈之间存在一定的关系，这种关系用一定的关系，这种关系用强度强度-时间曲线来表示，时间曲线来表示，如图如图7-47-4所示。所示。(1)(1)典线上的每一点代表一个阈刺激。典线上的每一点代表一个阈刺激。(2)基强度：基强度：刺激时间无论多长，必须有一个最刺激时间无论多长，必须有一个最低的强度阈值，即基强度。低的强度阈值，即基强度。利用时：利用时：以基强度作为刺激强度引起组织兴奋以基强度作为刺激强度引起组织兴奋所需要的最短刺激时间。所需要的最短刺激时间。12电刺激与电兴奋的基本因素电刺激与电兴奋的基本因素(3)

11、(3)时值：时值：用基强度的用基强度的2 2倍作为刺激强度，所引倍作为刺激强度，所引 起组织兴奋所需要的最短刺激时间。起组织兴奋所需要的最短刺激时间。设电刺激强度设电刺激强度-时间曲线的等效方程为（近似时间曲线的等效方程为（近似双曲线关系）：双曲线关系）：式中，式中，IR、为两个常数。当时间为两个常数。当时间t时，时，I=IR R，即时值，即时值，与曲线上升部分的与曲线上升部分的斜率有关。斜率有关。13电刺激与电兴奋的基本因素电刺激与电兴奋的基本因素结论：结论：（1）为得到有效刺激，通常采用电流）为得到有效刺激，通常采用电流I=2IR R，脉宽略大于时值的信号，此时产生，脉宽略大于时值的信号，

12、此时产生兴奋所需能量最小。兴奋所需能量最小。（2 2）不同组织的强度）不同组织的强度-时间曲线形状相同，时间曲线形状相同，但各自的基强度和时值不相同。但各自的基强度和时值不相同。14电刺激引起组织兴奋的原理电刺激引起组织兴奋的原理静息状态静息状态兴奋状态兴奋状态15电刺激引起组织兴奋的原理电刺激引起组织兴奋的原理电刺激引起组织兴奋的实验研究证明，在电刺激引起组织兴奋的实验研究证明，在直流电刺激条件下，组织兴奋性或反应的产生直流电刺激条件下，组织兴奋性或反应的产生和大小与通电强度、极性有关，即和大小与通电强度、极性有关，即通电时兴奋通电时兴奋产生在阴极，而断电时兴奋发生在阳极产生在阴极，而断电时

13、兴奋发生在阳极。此结。此结论称为论称为极兴奋法则极兴奋法则。16电刺激引起组织兴奋的原理电刺激引起组织兴奋的原理17电刺激引起组织兴奋的原理电刺激引起组织兴奋的原理18电刺激的其他效应电刺激的其他效应1.刺激的电化学效应刺激的电化学效应电解液（或水）加电电解液（或水）加电氧化氧化-还原反应。包还原反应。包括可逆和不可逆机制。括可逆和不可逆机制。2.电极腐蚀电极腐蚀3.组织损伤组织损伤腐蚀只发生在刺激的阳极相。使用单相阴腐蚀只发生在刺激的阳极相。使用单相阴极波形可以避免腐蚀。极波形可以避免腐蚀。（1）工作在不可逆区域的电极会产生明显的组）工作在不可逆区域的电极会产生明显的组织损伤。（织损伤。（2

14、）不可恢复电荷的波形最可能引起）不可恢复电荷的波形最可能引起组织损伤。（组织损伤。（3）高频度的神经兴奋会引起组织）高频度的神经兴奋会引起组织损伤。损伤。19电刺激的常见波形电刺激的常见波形20植入式电刺激器的基本要求植入式电刺激器的基本要求植入式电子仪器的封装设计植入式电子仪器的封装设计导联和电极设计导联和电极设计植入式刺激器的安全设计植入式刺激器的安全设计21植入式电子仪器的封装设计植入式电子仪器的封装设计植入电路的封装使用不同的材料，包括植入电路的封装使用不同的材料，包括聚合物、聚合物、金属、陶瓷和玻璃金属、陶瓷和玻璃。封装方法在某种程度。封装方法在某种程度上取决于上取决于电路工艺电路工

15、艺。环氧封装环氧封装是植入神经肌肉刺激设计者的最初选是植入神经肌肉刺激设计者的最初选择，环氧体覆盖硅胶可以改善封装的生物相容择，环氧体覆盖硅胶可以改善封装的生物相容性。性。密封封装密封封装为植入电子电路提供针对体液渗透的为植入电子电路提供针对体液渗透的长期防护。提供密封防护的材料有长期防护。提供密封防护的材料有金属、陶瓷金属、陶瓷和玻璃和玻璃。金属封装通常使用。金属封装通常使用钛钛，它是用金属块，它是用金属块加工或金属片拉长而成的。加工或金属片拉长而成的。22导联和电极设计导联和电极设计导联必须可伸展，以允许与身体运动相关的导联必须可伸展，以允许与身体运动相关的脉冲发生器和电极之间的距离变化。

16、脉冲发生器和电极之间的距离变化。导线使用材料有导线使用材料有不锈钢，贵金属及其合金不锈钢，贵金属及其合金。电极把电荷传向刺激组织，电极由电极把电荷传向刺激组织，电极由耐腐蚀材料耐腐蚀材料制成，如贵金属（铂和铱）及其合金。制成，如贵金属（铂和铱）及其合金。23植入式刺激器的安全设计植入式刺激器的安全设计神经肌肉植入刺激器设计的目标寿命是神经肌肉植入刺激器设计的目标寿命是使用者的寿命，至少以使用者的寿命，至少以10年计。年计。生物相容性生物相容性它们与活组织共存而不干扰组织功能、产它们与活组织共存而不干扰组织功能、产生有损组织反应或由于组织环境改变而改变其生有损组织反应或由于组织环境改变而改变其属

17、性。属性。电磁干扰电磁干扰(EMI)和静电放电和静电放电(ESD)的敏感性的敏感性生产和测试生产和测试24第二节第二节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（起搏功能障碍、房室心脏（起搏功能障碍、房室传导障碍）传导障碍）按一定频率应激收缩。按一定频率应激收缩。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、导线、电极电极心脏（心肌）。心脏（心肌）。心脏起搏系统结构：心脏起搏系统结构：心脏起博器心脏起博器(低频脉冲发生器及其控制电低频脉冲发生器及其控制电路路)、导线、刺激电极、电源。、导线、刺激电极、电源

18、。25一、人工心一、人工心脏脏起搏器的作用起搏器的作用1用于治疗：用于治疗：病症：病症：心律失常（高度或完全性房室传心律失常（高度或完全性房室传导阻滞、重度病态窦房结综合症等）导阻滞、重度病态窦房结综合症等）效效果果：显显著著，死死亡亡率率，大大部部分分可可从从事事工作。工作。用用者者：19761976年年始始，全全世世界界新新装装约约：20203030万万人人年年，目目前前依依靠靠起起搏搏器器维维持持生生命命的的500500万人。万人。26一、人工心脏电起搏器的作用一、人工心脏电起搏器的作用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

19、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是否将发生心脑综合症。脑综合症。3用于研究：用于研究：心血管生理和病理以及药理和临床应用的心血管生理和病理以及药理和临床应用的实验研究。实验研究。27二、心脏起搏器临床应用的适应症二、心脏起搏器临床应用的适应症1.长期起搏的适应症长期起搏的适应症（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）病态窦房结综合症）病态窦房结综合症(病窦综合症病窦综合症)；心动；心动过缓及过速交替出现并以心动过缓为主，伴过缓及过速交替出现并以心动过缓为主，伴有心脑综合症者。有心脑综合症者。（1）房室传导

20、阻滞：）房室传导阻滞：度或度或度度(莫氏莫氏度度)房室传导阻滞，无论是由于心动过缓或是由房室传导阻滞，无论是由于心动过缓或是由于严重心律失常而引起脑综合症于严重心律失常而引起脑综合症(阿阿-斯综合症斯综合症)或者伴有心力衰竭者。或者伴有心力衰竭者。28二、心脏起搏器临床应用的适应症二、心脏起搏器临床应用的适应症2.临时性起搏适应症临时性起搏适应症 心脏病变可恢复；紧急时保护性，或诊断心脏病变可恢复；紧急时保护性，或诊断性应用。使用时间：几小时、几天到几星期。性应用。使用时间：几小时、几天到几星期。（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，伴有度或度或高度房室传导阻滞，经药物治

21、疗无效者。高度房室传导阻滞，经药物治疗无效者。（2）急性心肌炎或心肌病，伴有心脑综合）急性心肌炎或心肌病，伴有心脑综合症者。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。主要适应症有：主要适应症有：29二、心脏起搏器临床应用的适应症二、心脏起搏器临床应用的适应症(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)电电解解质质紊紊乱乱，如如高高血血钾钾引引起起高高度度房房室室传传导导阻阻滞滞者。者。(6)超超速速驱驱动动起起搏搏应应用用于于诊诊断断上上，以以及及用用于于治治疗疗其其他治疗方法已经无效的室性或室上性心动过速者。他治疗方法已经无效的

22、室性或室上性心动过速者。(7)在在必必要要时时可可应应用用于于安安置置长长期期心心外外膜膜或或心心肌肌起起搏搏电电极极之之前前，冠冠状状动动脉脉造造影影、电电击击复复律律手手术术、重重大大的的外外科科手手术术及及其其他他手手术术科科室室的的手手术术中中或或手手术术后后作作为保护性措施者。为保护性措施者。(8)(8)其他紧急抢救的垂危病人。其他紧急抢救的垂危病人。30三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介(一一)心脏起搏器的分类心脏起搏器的分类 1按照起搏器与病人的关系分类按照起搏器与病人的关系分类 (1)感应式：感应式：原理：原理：体外起搏脉冲载波

23、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。优点：优点：体内无电源，无电池使用寿命之忧。体内无电源，无电池使用寿命之忧。缺点：缺点：接受效果不佳，易受高频磁场干扰。接受效果不佳，易受高频磁场干扰。仅构成固定型起搏。仅构成固定型起搏。应用：应用：已趋于淘汰。已趋于淘汰。31三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介(2)经皮式经皮式(体外携带式体外携带式)：原原理理：体体外外（按按需需或或固固定定）起起搏搏器器电电极极经经皮肤、静脉皮肤、静脉心脏。心脏。优优点点：起起搏搏频频率

24、率、输输出出幅幅度度、脉脉冲冲宽宽度度、感感知灵敏度等均可调。知灵敏度等均可调。缺点：缺点：导线经过皮肤，易感染，携带不便，导线经过皮肤，易感染，携带不便，应用：应用：仅用于临时抢救，不宜永久佩带。仅用于临时抢救，不宜永久佩带。32三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介原理：原理：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：适合：永久起搏。目前使用大多属此类。永久起搏。目前使用大多属此类。缺点：缺点：电源使用寿命短等。电源使用寿命短等。（3）埋藏式：）埋藏式：2按照与心脏活动的按照与心脏

25、活动的P波和波和R波的关系分类波的关系分类兴奋性兴奋性即心肌受到刺激后引起反应的性能，即心肌受到刺激后引起反应的性能，又称又称应激性应激性。33绝对不应期（绝对不应期（absoluterefractoryperiod）：对任何刺激均不起反应，）：对任何刺激均不起反应，相当于心电图相当于心电图QRS波群开始至波群开始至T波波波峰前的一段时间。波峰前的一段时间。相对不应期（相对不应期（relativerefractoryperiod）:对较强的对较强的刺激引起稍低于正常时的兴奋刺激引起稍低于正常时的兴奋反应，为有效不应期之末到复反应，为有效不应期之末到复极完毕前的一小段时间，相当极完毕前的一小段时

26、间，相当于于T波终末。波终末。易激期易激期（vulnerableperiod）在）在T波波波波峰前后，有一短暂峰前后，有一短暂的兴奋性增强阶段，的兴奋性增强阶段，在此期间被刺激易在此期间被刺激易激发心动过速、扑激发心动过速、扑动或颤动。动或颤动。34三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介(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。波同步。按照起搏器与患者心脏活动发出的按照起搏器与患者心脏活动发出的P波与波与R波的关系分类有两种：波的关系分类有

27、两种：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(或右心房或右心房)，阳极，阳极(无关电极无关电极)腹部腹部皮下皮下(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，埋藏式起搏器，外壳即阳极外壳即阳极)。35三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介(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(固定在心肌固定在心肌上上)；或阴极；或阴极心内膜，阳极心内膜，阳极心腔内。心腔内。（二）各类起搏器简介（二）各类起搏器简介 1.固定型起搏器固定型

28、起搏器固定：固定：电脉冲频率、幅度（或经调节改变，与心电脉冲频率、幅度（或经调节改变，与心电非同步）。电非同步）。缺点：缺点：当当f心心f脉脉时，电脉冲成多余，与心电竞争，时，电脉冲成多余，与心电竞争，当落于易激期当落于易激期(T波波峰前附近波波峰前附近)，可能诱发室颤，可能诱发室颤或室性心动过速，危险！或室性心动过速，危险！适用：适用：完全性房室传导阻滞、永久性窦性过缓。完全性房室传导阻滞、永久性窦性过缓。优点：优点：电路简单，可靠性高，价格便宜。电路简单，可靠性高，价格便宜。36三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介2R波同步型起搏器波同步型起

29、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脉时，电脉冲停止脉时，电脉冲停止当当f心心f脉时，电脉冲输出脉时，电脉冲输出适应症：高度或完全房室传导阻滞、病态窦适应症：高度或完全房室传导阻滞、病态窦房综合症。应用量大，约占总量房综合症。应用量大，约占总量90左右。左右。37三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介（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，脉冲落在绝对不应期内（无波出现时，脉冲落在绝对不应期内（无效）效）R波没有时

30、，脉冲起搏（备用）波没有时，脉冲起搏（备用）优点：优点：脉冲总是存在，便于监测。脉冲总是存在，便于监测。缺点：缺点：功耗较大。应用较少功耗较大。应用较少38三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介3P波同步起搏器波同步起搏器心心房房P波波放放大大延延迟迟120ms脉脉冲冲心心室（人造房室传导）室（人造房室传导）电极：电极：心房心房1个，心室个，心室2个个适用：适用：房室传导阻滞房室传导阻滞缺点：缺点：电路复杂，使用不方便。电路复杂，使用不方便。4.房室顺序型起搏器房室顺序型起搏器脉脉冲冲心心房房延延迟迟（可可被被QRS波波抑抑制制）心室。心室。缺缺点

31、点：性性能能尚尚不不够够完完善善，房房、室室各各一一个个电极。电极。39三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介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）；心房（按需）；脉冲发生器脉冲发生器心室（按需）。心室（按需）。6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（可改变起电磁铁（可改变起搏参数、方式）新型起搏器，应用广泛。搏参数、方式）新型起搏器，应用广泛。40三、心脏起搏器的分类及临床应用的起搏器简介三、心脏起搏器的分类及临床

32、应用的起搏器简介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国际心脏病学会制定会制定字母字母序列序列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多功能多功能程程 序序 编编码码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41四、

33、心脏起搏器的几个参数四、心脏起搏器的几个参数1起搏频率起搏频率即起搏器发放脉冲的频率。即起搏器发放脉冲的频率。一般认为，能维持心输出量最大时的心率为一般认为，能维持心输出量最大时的心率为最适宜的心率，大部分患者最适宜的心率，大部分患者6090次次min较为合适较为合适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（微焦心搏所需能量（微焦级）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42四、心脏起搏器的几个参数四、心脏起

34、搏器的几个参数3感知灵敏度感知灵敏度感知灵敏度是指感知灵敏度是指起搏器被抑制或被触发所起搏器被抑制或被触发所需最小的需最小的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，路径损失剩下路径损失剩下23mV）P波同步型波同步型=0.81mV。（P波波=35mV，路，路径损失后更小）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；不感知、感知不全；过高过高误感知、干扰敏感。误感知、干扰敏感。43四、心脏起搏器的几个参数四、心脏起搏器的几个参数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）：同步型起搏器对外信号不敏感时间（

35、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波或起波或起搏脉冲后电位的误触发。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。防止窦性过速、外界干扰的误触发。速、外界干扰的误触发。44第三节第三节固定型和固定型和R波抑制型心脏起搏器波抑制型心脏起搏器多谐振荡器多谐振荡器单稳态单稳态射频输出射频输出45 一、一种固定型心脏起搏器电路分析一、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组成成：CMOS与与非非门门F1、F2、F3、RC电电路路环形多谐振荡器环形多谐振荡器波形：波形：图图7-9中中VA调节：调节：TR2

36、C1，可变，可变R2。工工作作状状态态分分析析：初初始始状状态态A点点为为低低F1输输出出为为高高F2输输出出为为低低（此此时时C1两两端端电电压压不不能能突突变变）R1C1R2对对C1充充电电至至F3输输入入端端为为低低A点点电电平平翻翻转转；反反向向过过程程同同理理。波形如图波形如图7-9中的中的VA，VB所示。所示。46 一、一种固定型心脏起搏器电路分析一、一种固定型心脏起搏器电路分析2单稳态电路单稳态电路组成：组成：与非门与非门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：作用：决定脉冲宽度。决定脉冲宽度。调节：调节：TUR3C2，可变，可变R3。工作状态

37、分析：工作状态分析：B点为低时点为低时F5输出为高输出为高R3C2充电，充电，F6与非门输入端与非门输入端B为低，为低，F6输出为高。输出为高。稳态。稳态。B点为高时点为高时F5输出为低输出为低R3C2放电，放电，F6与非门输入端与非门输入端B为高，电容为高，电容C2端电压瞬间为高，端电压瞬间为高，F6输出为低；输出为低；C2放电至放电至F6反转电平时，反转电平时，F6输出反输出反转变高。转变高。非稳态。非稳态。47 一、一种固定型心脏起搏器电路分析一、一种固定型心脏起搏器电路分析3输出电路输出电路组成：组成：Vl、V2-复合管，射极输出电路。复合管，射极输出电路。作用：作用：电流电流，输出电

38、阻，输出电阻。C隔直、隔直、DW稳压管，限幅。稳压管，限幅。输出：输出：一定幅度一定幅度(DW决定决定)的负脉冲。的负脉冲。VD。注意：注意：V2，c-e反反对调。对调。C点电平高时，点电平高时，V1，V2截止，截止，C3通过通过R4充充电；电；C点电平低时，点电平低时，V1，V2导通，导通，C3放电，放放电，放电脉冲幅度取决于电脉冲幅度取决于DW稳压管电压。稳压管电压。48二、二、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图图7-10 R波抑制型心脏起搏器的结构方框图波抑制型心脏起搏器的结构方框图 R波抑制型心脏起搏器的一般结构框图波抑制型心脏起搏器的一般结构框图如图

39、如图7-10所示。主体部分包括所示。主体部分包括感知放大器感知放大器、按需功能控制器按需功能控制器、脉冲发生器脉冲发生器三大部分。三大部分。49二、二、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：选择作用：选择R波放大，限制波放大，限制T波及干扰波，波及干扰波，辨认心脏自身搏动。辨认心脏自身搏动。目的：用以辨认心脏自身搏动。目的：用以辨认心脏自身搏动。要求：正、负感知（双向感知）；要求：正、负感知（双向感知）；放大倍数放大倍数=8001000；频宽频宽=1050Hz（3dB带宽）；带宽）；电流电流3mA（微功耗）；（微功耗）；电路稳定、可靠，抗

40、干扰强。电路稳定、可靠，抗干扰强。50二、二、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2按需功能控制器按需功能控制器作用：作用：提供稳定的反拗期，抑制脉冲，克服提供稳定的反拗期，抑制脉冲，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，间期过长）时，发出起搏脉冲。发出起搏脉冲。3脉冲发生器脉冲发生器作用：作用：产生矩形电脉冲产生矩形电脉冲要求：要求：频率频率=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。51第四节第四节心脏起搏器的能源和电极心脏起

41、搏器的能源和电极一、心脏起搏器的能源一、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)的寿命的寿命起搏器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，氧化汞，电解质电解质氢氧化钾溶液氢氧化钾溶液优点：优点：内阻低，放电性能平坦。内阻低，放电性能平坦。缺点：缺点：漏碱、涨气、自放电大、搁置寿命短。漏碱、涨气、自放电大、搁置寿命短。现状：现状：新结构寿命达新结构寿命达5年，不如锂电池。年，不如锂电池。埋藏式中已淘汰。埋藏式中已淘汰。52一、心脏起搏器的能源一、心脏起搏器的能源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

42、池结构：结构：（-）金属锂、（）金属锂、（）聚二乙烯基吡聚二乙烯基吡啶碘，电解质啶碘，电解质碘化锂。碘化锂。特点：特点：固体介质，故无泄漏、涨气等致命缺点；固体介质，故无泄漏、涨气等致命缺点；自放电很低，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：应用：目前国内外大量使用。目前国内外大量使用。53一、心脏起搏器的能源一、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：特点：非水电解质非水电解质亚硫酰氯，直接在亚硫酰氯，直接在电极上还原反应。电极上还原反应。特性：特性：放电平坦，质量、体积小，无内压放电平坦，质量、体积小，无内压升高，保用期升高，保用期

43、10年。年。缺点：缺点：电压滞后，高温储存后不会有大电电压滞后，高温储存后不会有大电流放电。流放电。应用：应用：目前国内外已大量生产使用。目前国内外已大量生产使用。54一、心脏起搏器的能源一、心脏起搏器的能源(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，锂铬酸银和石墨粉混合物，隔膜三种聚丙烯毡。隔膜三种聚丙烯毡。特性：特性：前一段前一段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，。没有气体产生，自放电可忽略不计，可靠性很高。自放电可忽略不计，可靠性很高。应用：应用：国外已普遍使用。国外已普遍使用。55一、心脏起搏器的能源一、

44、心脏起搏器的能源(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，电解碘化铅和铅粉混合物，电解质质固态碘化锂和二氧化铅混合物。固态碘化锂和二氧化铅混合物。由三组由三组(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：特性：使用中电压缓慢下降，安全，可在温使用中电压缓慢下降，安全，可在温度度150时使用。时使用。应用：应用：目前在国外生产使用。目前在国外生产使用。56一、心脏起搏器的能源一、心脏起搏器的能源3核素电池核素电池种类：种类：钚钚233热电式，热电式，钜钜147电压式。电压式。特点：特点：寿命最长，达寿命最长，达20年，被誉为终身能源，年，被誉为终身能源，适

45、合青年患者。适合青年患者。缺点：缺点：价格昂贵，放射线要严格防护，体积、价格昂贵，放射线要严格防护，体积、重量大。重量大。应用：应用：采用者较少。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）葡萄糖葡萄糖氧化氧化+化学能化学能电能电能特点：特点：体积微小，可作终身电源。体积微小，可作终身电源。57一、心脏起搏器的能源一、心脏起搏器的能源缺点：缺点：易感染、反应物影响血液成分、电特易感染、反应物影响血液成分、电特性不均匀等。性不均匀等。应用：应用：目前仍在试验阶段。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

46、搏动等)（电磁（电磁能转换器、压电晶片）能转换器、压电晶片）电能电能缺点：缺点：电压输出低，性能不稳定。电压输出低，性能不稳定。应用：应用：还不能临床使用，只处于实验研究阶还不能临床使用，只处于实验研究阶段。段。58二、心脏起搏器的电极二、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）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，使起搏要求：形状、材料好，电极面积小，使起搏阈值低，减少能耗。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

47、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，形式：心导管形式，也称心内膜导管电极，简称导管电极。简称导管电极。置入：切开并经体表周围静脉置入心腔内置入：切开并经体表周围静脉置入心腔内膜，与心内膜接触。膜，与心内膜接触。59二、心脏起搏器的电极二、心脏起搏器的电极 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，电极不易缺点：对静脉畸形、心腔过大者，电极不易固定，不宜采用。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，置入：需要手术开胸，缝扎于心外膜表面，接触心

48、外膜。接触心外膜。缺点：与心外膜间极易纤维增生，短期内导缺点：与心外膜间极易纤维增生，短期内导致起搏阈值增高。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。60二、心脏起搏器的电极二、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，电极头刺入心置入：手术开胸植入心肌内，电极头刺入心壁心肌。壁心肌。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、或静脉畸形、心腔过大，心内膜电极不宜者外，其心腔过大，心内膜电极不宜者外，其他较少用。

49、他较少用。61二、心脏起搏器的电极二、心脏起搏器的电极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。埋藏关电极）可放在皮肤下任何部位。埋藏式起搏器金属外壳无关电极。式起搏器金属外壳无关电极。双极心内膜电极双极心内膜电极形式：两个电极，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、纵如：经胸外壁起搏电极、食道心房电极、纵隔心房电极等。隔心房电极

50、等。62二、心脏起搏器的电极二、心脏起搏器的电极(三三)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，次，每年每年3680万次）万次）要求：强度，光洁柔软，耐腐蚀，电极头电要求：强度，光洁柔软，耐腐蚀，电极头电阻小，导线绝缘好。阻小，导线绝缘好。材料：导线外套材料：导线外套多用硅橡胶；导体多用硅橡胶；导体用爱尔用爱尔近合金近合金(Elgiloy)或镍合金等材料；或镍合金等材料；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、形状：有勾头、盘状、柱状、环状、螺旋状、伞状等不同类型