可移植醫(yī)療儀器

1、治療儀器,利用物理因子進(jìn)行治病的儀器,物理因子,物理因子是指：熱、光（輻射）、電、磁、機(jī)械能等物理量。 治療儀器將上述物理因子作用于人體，達(dá)到治療疾病和緩解病痛的目的。各種治療儀器不僅用到了各種不同的物理能量，更重要的是，在計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代控制技術(shù)把幫助下，治療能量能得到精確、有控地釋放，治療效果更加有效，副作用更小。,治療儀器的種類(lèi),呼吸機(jī)麻醉機(jī)除顫器（普通、自動(dòng)、植入）起搏器電外科設(shè)備（包括普通電刀、氬氣電刀、射頻消融儀等）

2、輸液泵激光治療設(shè)備超聲乳化白內(nèi)障手術(shù)儀體外沖擊波碎石機(jī)各種放射治療裝置（包括直線加速器、Υ刀、X刀）前列腺治療儀微波高溫治療儀 ………,Introduction to Microelectronic Medical Implants可植入醫(yī)療器械,Ruiping WangDept. of BME, Beijing Jiaotong Univ.Oct. 2006,可植入醫(yī)療器械,器材全部或部分要植入人體或人體的自然

3、孔洞 器材本身要替換皮膚表面或眼睛表面 此類(lèi)器材須借著外科手術(shù)植入人體并停留在人體中至少30天， 且在移離人體時(shí)，僅能藉醫(yī)療或外科手術(shù)為之,artificial joints （人造關(guān)節(jié)）vascular grafts （人工血管）artificial valves （人工瓣膜）…,Implantable medical devices are Class III medical devices.,Passive implan

4、table medical devices,implantable defibrillator （電擊除顫器）implantable pacemaker （起博器）deep brain stimulator （深部腦刺激器）cochlear prosthesis （人工耳蝸）…,Active implantable medical devices (AIMD)主動(dòng)植入式醫(yī)療器械,There are generally two

5、 categories of implantable medical devices.,,動(dòng)脈瓣,,,二尖瓣,三尖瓣,肺動(dòng)脈瓣瓣,主動(dòng)脈瓣,,二尖瓣,三尖瓣,主動(dòng)脈瓣,,,,,正在植入球形人造心臟瓣膜,,,,,,,,,,Approaches to Heart Disease Therapy,,手術(shù)治療,藥物治療,器械治療,,,,,,,,房性心率失常,竇性心動(dòng)過(guò)緩,完全傳導(dǎo)阻滯,Arrhythmias: SA Block,P,QRS

6、 T,竇房結(jié)受阻,歷史,1819年,A1dini應(yīng)用直流電刺激斷頭尸體停跳的心臟，結(jié)果出現(xiàn)跳動(dòng),1929年,澳大利亞醫(yī)生Lidwell和物理學(xué)家Booth合作設(shè)計(jì)出一種起搏裝置，當(dāng)電流通過(guò)針刺心室電極時(shí)將一死嬰救活，這是人工心臟起搏史上臨床應(yīng)用的首次成功。,美國(guó)胸外科醫(yī)生Hyman研制成一種重達(dá)7.2公斤的心臟起搏裝置，能使停跳的心臟復(fù)跳，并把這種裝置稱(chēng)之謂人工心臟起搏器。,1932年,歷史,1952年,美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)生Zoll首

7、先采用體外經(jīng)皮式起搏器成功地?fù)尵攘?例完全性房室傳導(dǎo)阻滯并阿—斯綜合征的瀕死患者，從而引起了醫(yī)學(xué)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(shè)計(jì)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(fù)心室節(jié)律，以治療病理及手術(shù)所致三度房

8、室傳導(dǎo)阻滯。,Implantable Pacemaker:World FIRST implantable medical device,The first implantable pacemaker was developed through collaboration by cardiac surgeon Dr. Ake Senning and Dr. Rune Elmqvist in Sweden.Wilson Greatbat

9、ch, in the late 1950’s, invented the first fully implantable medical cardiac pacemaker.,歷史,1962年Nathan和Centher報(bào)道埋藏式VAT起搏器應(yīng)用于臨床，這是最初型的生理起搏器。1965年，Lemberg、Castellanos和Berkovit5將VAT的感知功能應(yīng)用于心室起搏，為心室抑制型按需起搏器(VVI)的開(kāi)始。70年代程序控制

10、器問(wèn)世。1972年11月世界上第一個(gè)用鋰碘電池的起搏器植入人體獲得成功。l979年Sutton和Citron報(bào)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(dòng)過(guò)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(dāng)代最先進(jìn)的起搏器，它不僅能無(wú)創(chuàng)性程控調(diào)節(jié)，而且實(shí)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(yīng)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

11、起搏器。,,,,,Since the pacing systems were first implanted in the late 1950s, more than 2 million people have benefited from this remarkable invention.,Significant technical improvements have been made on pacemakers along th

12、e years, making them smaller, lighter and more powerful/effective.,心臟起博器的功能,能替代或補(bǔ)充正常激發(fā)和控制心臟收縮的生理電子系統(tǒng)。它通過(guò)周期性發(fā)放的電脈沖刺激心臟，引起心搏，并實(shí)現(xiàn)生物機(jī)能控制。,如果心臟原有的起搏點(diǎn)喪失其作用而使沖動(dòng)形成受擾，或者心臟固有的傳導(dǎo)系統(tǒng)不能正常工作(如竇性停止、竇房阻滯、竇性心動(dòng)過(guò)緩或某心房、心室出現(xiàn)異使節(jié)律，以及心動(dòng)過(guò)速等)，起搏器能

13、幫助心臟恢復(fù)、接近正常功能。特別是對(duì)那些藥物療效不佳，甚至于治療無(wú)效的心臟病患者，人工心臟起搏器在臨床上獲得了成功。,,,Types of Pacemaker,,按起搏的心腔數(shù)量可分為三種單腔起搏器：只提供一個(gè)心腔起搏?？煞譃樾姆科鸩鳎ˋAI）,心室起搏器（VVI）。 雙腔起搏器：可提供兩個(gè)心腔起搏右心房和右心室（如DDD 或DDDR）。能夠提供房室同步，使心臟射血量最大化，遠(yuǎn)期繼發(fā)房顫，靜脈血栓的機(jī)會(huì)少。適用于除慢性房顫

14、以外的所有適應(yīng)癥，如病竇綜合征、房室傳導(dǎo)阻滯等。三腔起搏器：（雙心室起搏）它是心臟再同步化治療在心衰病人中的應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)的右房和右室電極用于起搏右心系統(tǒng)。一根特制的經(jīng)靜脈電極通過(guò)冠狀靜脈竇送入心臟靜脈的遠(yuǎn)端以起搏左心系統(tǒng)。,,按照起搏器安放位置分心房起搏器 Atrial Pacemaker心室起搏器 Ventricular Pacemaker房室順序起搏器 AV Sequential Pacemaker按照起搏電極導(dǎo)線分單極

15、起搏器雙極起搏器按照起搏頻率的同步性來(lái)分固律起搏器同步起搏器(按需起搏器)按照起搏脈沖的形式分恒壓起搏器恒流起搏器,,起搏異常房室傳導(dǎo)正常,,房室傳導(dǎo)異常起搏正常,,房室順序按需型起搏器,起搏異常房室傳導(dǎo)阻滯,,原理和構(gòu)成,人工心臟起搏器是一個(gè)以電池為動(dòng)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(dǎo)功能有障礙但尚有興奮、收縮及心肌纖維間傳動(dòng)

16、功能的心臟起搏，即以代替正常的起搏點(diǎn)刺激心肌，使之有效地收縮。人工心臟起搏系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器、電極導(dǎo)線和程控器三部分組成,,,起博器的結(jié)構(gòu),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。,同步起搏器,Modem Pacemakers,Asynchronous cardiac pacemaker (VOO),脈沖發(fā)生器,非同步起搏器,起博器的電極,起搏導(dǎo)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(dǎo)線與體液和組

17、織緊密接觸，導(dǎo)線材料要求耐生物老化，抗腐蝕，與血液、組織相容性好。,,Electrodes,Unipolar electrode,Bipolar electrode,Electrodes,,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(diǎn)狀電極和環(huán)狀電極采集差分信號(hào)作為放大器的輸入，外殼同樣是接地的。這樣，單極方式的兩個(gè)電極的距離較遠(yuǎn)（5-10cm），容易受到骨骼肌肌電的干擾，而

18、雙極方式的兩個(gè)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(guò)程控器選擇使用單極還是雙極方式。,,,,,,感知單元,,,同步與非同步,按照臨床上的不同需要，脈沖發(fā)生器電路的結(jié)構(gòu)也不一樣，由此可將起博器分為非同步型和同步型兩大類(lèi)。非同步型起搏器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有固定頻率的間歇振蕩器或多諧波振蕩器。同步型起搏器是根據(jù)心臟的自搏情況，自動(dòng)控制刺激脈沖的輸出。它與自搏基本同步，可避免與自主心律發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，避開(kāi)容易引起

19、心室纖顫的易損區(qū)。,Timing and Output Circuits,Asynchronous: runs at a fixed pacing rate, set by technician (70-90 BPM): these are no longer used since if a stimulus is applied during the T-wave of a normal beat, can get v. fibril

20、lation. 固定型起博器Synchronous: uses feedback from ECG and/or other sources to determine pacing rate (60-150 BPM).同步型起博器output circuit:constant current pulses: 8-10mA, 1-1.2 ms durationconstant voltage pulses: 5-5.5V, 5

21、00-600ms duration,Modem Pacemakers,Asynchronous cardiac pacemaker (VOO),同步起搏器,P波同步(感知心房搏動(dòng)) R波同步(感知心室搏動(dòng))。感知自身心搏的電信號(hào)后，起搏器的響應(yīng)方式有兩種類(lèi)型:觸發(fā)型和抑制型。,適用于各種類(lèi)型的心室率緩慢的心律失常,房室傳導(dǎo)功能正常的竇率過(guò)緩,,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

22、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(hào)后，立即發(fā)放一個(gè)刺激脈沖，但此脈沖恰好與自身的搏動(dòng)同時(shí)發(fā)生，即心臟處于絕對(duì)不應(yīng)期，所以不能應(yīng)激，使這一脈沖成為無(wú)效刺激。在這次脈沖的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，如無(wú)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(chēng)為觸發(fā)型。,同步抑制型,抑制型是指當(dāng)有自身心搏出現(xiàn)時(shí)，起搏器對(duì)其感知并取消下一個(gè)預(yù)定脈沖的發(fā)放，而且，從自身心搏開(kāi)始，重新安排起搏脈

23、沖的發(fā)放周期。在自身心搏之后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，如無(wú)自身心搏發(fā)生，則起搏器發(fā)放脈沖。也就是說(shuō)，當(dāng)病人自身心率超過(guò)起搏器頻率時(shí)，起搏器即被抑制，不發(fā)放脈沖。當(dāng)自身心率低至一定數(shù)值時(shí)，起搏器方才發(fā)放脈沖、使心臟起搏。此型又稱(chēng)為按需型。這樣既可避免發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)心律，又可節(jié)省起搏器的能源,Demand Synchronous Pacing按需起搏器,after each stimulus, timing circuit resets, and wai

24、ts a certain time interval, T (1 sec).if amplifier detects naturally occurring R-wave during this interval, timing circuit reset again.timing circuit keeps resetting with each naturally occurring beat as long as it occ

25、urs within T seconds of previous beat.if no naturally occurring beat occurs after T seconds, output circuit stimulates.,Rate-responsive Pacing頻率適應(yīng)性起搏器,ECG R-wave areaRespiratory rate and/or volumeRate of change of ri

26、ght ventricular pressureBlood temperatureBlood pHBody vibration,Sensoring variables may include:,Bandpass Filter of Sensoring Circuit,Measured frequency of an R-wave is 10 to 30 Hz.Measured R-wave amplitudes are typi

27、cally 5–25 mV.Measured slew rates of the signals are between 0.75 and 2.50 V/s.,輸出單元,產(chǎn)生向心肌發(fā)出電壓脈沖的電路。適當(dāng)強(qiáng)度的電脈沖可以刺激心肌產(chǎn)生可發(fā)布的動(dòng)作電位，并最終心肌收縮和心臟搏動(dòng)。能產(chǎn)生這樣的電位波形的最小電能量稱(chēng)為刺激閾。電能量的大小取決于脈沖幅度和脈沖持續(xù)時(shí)間輸出單元通過(guò)對(duì)電容充電儲(chǔ)存電能，當(dāng)控制電路決定發(fā)放脈沖時(shí)電容放電。現(xiàn)代起

28、搏器使用2.8V電池，通過(guò)對(duì)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。,起搏器電池的要求,體積小容量大緩慢釋放能量密封性能好性能可靠,鋰－碘電池,優(yōu)點(diǎn)：高能量密度、高內(nèi)阻、自身放電率低，不會(huì)內(nèi)部短路、不產(chǎn)生氣體和漏液，能被密封以保護(hù)起搏器電路元件。連續(xù)使用壽命10年以上。鋰是陽(yáng)極，碘是陰極。當(dāng)釋放電能時(shí)，電池的內(nèi)部阻抗緩慢升高，其值可通過(guò)遙測(cè)獲得。電池阻抗升高能引起電池電壓近似線性下降，表現(xiàn)為起搏頻率的逐漸下

29、降，因而起搏頻率可反映電池狀態(tài)。新電池輸出電壓是3.5伏（V），當(dāng)電池電壓下降到2.2-2.4V時(shí)就需要更換。,人工心臟起搏器的輸出參數(shù),頻率 脈寬 脈幅 電流 阻抗 感知靈敏度 反拗期,人工心臟起搏器的標(biāo)識(shí)碼,心室非同步起搏（VOO）,固定頻率起搏，產(chǎn)生與自身節(jié)律無(wú)關(guān)的刺激。VOO模式被稱(chēng)為“固定頻率”的或者非同步的起搏，只有當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)性刺激落在自身心搏后的心室絕對(duì)不應(yīng)期之外時(shí)，才能奪獲心室。VOO模式現(xiàn)在已經(jīng)不用了，僅在起

30、搏器上放置磁鐵進(jìn)行起搏器測(cè)試時(shí)用。,心室抑制型起搏（VVI）,按需型起搏，它可感知心腔內(nèi)的心室去極或腔內(nèi)電圖，后者時(shí)通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)起搏導(dǎo)線（陽(yáng)極和陰極）之間的電勢(shì)差（電壓）記錄到的電活動(dòng)。VVI 起搏器有一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘或下限頻率定時(shí)周期，它由一個(gè)起搏心室事件（VP）或感知心室事件（VS）開(kāi)始，定時(shí)周期的起始部分由心室不應(yīng)期構(gòu)成，期間起搏器不能感知任何信號(hào)。更明確地講，在心室不應(yīng)期內(nèi)地任何信號(hào)都不能啟動(dòng)一個(gè)新的下限頻率間期。,心室觸發(fā)型起搏（

31、VVT）,在感知自身心室激動(dòng)后立即釋放心室刺激。VVT方式即確保起搏器發(fā)放刺激而不是抑制。現(xiàn)在，觸發(fā)模式很少用來(lái)作為首要的起搏模式。,心房抑制型起搏器(AAI),與VVI方式一樣，所不同的是起搏及感知都在心房?jī)?nèi)。由于心房電圖小于心室電圖，所以AAI起搏器需要更高的感知靈敏度（sensitivity）。,DDD 模式,(雙腔起搏，雙腔感知，雙腔觸發(fā)抑制型起博器)：又稱(chēng)為房室順序收縮雙腔觸發(fā)抑制型起搏器即全自動(dòng)起搏器。DDD起搏器能模擬人類(lèi)

32、竇房結(jié)和房室結(jié)的生理功能，按順序起搏心房和心室，又能感知心房和心室 自身的電活動(dòng)。感知之后的反應(yīng)方式有觸發(fā)型和抑制型兩種，根據(jù)電生理情況而自動(dòng)選擇。,DDD起搏器的多種功能,它能根據(jù)心臟的電生理情況而自動(dòng)選擇和更換發(fā)放脈沖的方式。如病人有自身的心房和心室搏動(dòng)，則起搏器全部被抑制，停止起搏脈沖的發(fā)放。如無(wú)自身的心房搏動(dòng)，或心房率過(guò)緩，起搏器便發(fā)放脈沖起搏心房。起搏心房的脈沖發(fā)出之后，經(jīng)過(guò)一段預(yù)定的A-V延遲性間期(約0.12—0.20s)

33、。如心室無(wú)自身搏動(dòng)出現(xiàn)。則起搏器發(fā)出脈沖，激動(dòng)心室：如心室有自身搏動(dòng)出現(xiàn)，則心室的電極感知之后，起博器不再發(fā)出刺激心室的脈沖。如病人有心房的自身搏動(dòng)，DDD起搏器感知之后可以有兩種反應(yīng)方式：①以抑制型的方式工作，抑制刺激心房的電脈沖的發(fā)放，從而避免發(fā)生房性節(jié)律的競(jìng)爭(zhēng)。②心房的自身激動(dòng)發(fā)生之后，如在規(guī)定的A-V延遲時(shí)間內(nèi)無(wú)自身的心室激動(dòng)發(fā)生，則起搏器以觸發(fā)型的方式工作，被觸發(fā)而釋放刺激心室的電脈沖，使心室起搏。,VDD 模式,除心房輸出被

34、關(guān)閉外，VDD模式的功能與DDD模式一樣，保存了DDD模式的所有基本參數(shù)，只是少了心房輸出，因而當(dāng)缺乏心房激動(dòng)時(shí)，VDD模式持續(xù)以VVI模式有效起搏，而這是VDD模式的主要缺陷，因?yàn)楦]性心動(dòng)過(guò)緩患者中，只以VVI模式起搏，患者可能耐受不良，還有可能會(huì)導(dǎo)致起搏器綜合癥。,頻率適應(yīng)性起搏器,任何一個(gè)起搏器的頻率適應(yīng)性系統(tǒng)有兩個(gè)部分所組成。其一是傳感器，用來(lái)直接或間接檢測(cè)或感知與代謝需要相關(guān)的物理或生理變化。另一個(gè)部分則是用來(lái)將檢測(cè)到的上述變

35、化換算成合適的起搏頻率的計(jì)算方法或算式，這種算式?jīng)Q定起搏器頻率適應(yīng)的特點(diǎn) 常用傳感器：體動(dòng)傳感器 、每分鐘通氣量傳感器 、Q-T 間期傳感器,,The End,The microelectronic implant industry has today spun out into a wide array of devices.,,,心肌纖維性顫動(dòng),當(dāng)心肌因種種原因不能同步收縮而代之以蠕動(dòng)樣顫動(dòng)時(shí)，心臟的泵血功能就完全喪失，心房肌肉的

36、顫動(dòng)稱(chēng)為房顫，心室肌肉的顫動(dòng)為室顫。,電擊除顫,電擊除顫就是利用足夠大的電流流過(guò)心臟來(lái)刺激心肌，使所有的心肌細(xì)胞同時(shí)去極化，然后同時(shí)進(jìn)入不應(yīng)期，從而促使顫動(dòng)的心肌恢復(fù)同步收縮狀態(tài)，使心肌恢復(fù)正常。只有一定幅度和一定的持續(xù)時(shí)間的電流才能起到除顫作用。電擊除顫是由除顫器來(lái)完成的。,Fibrillation & Defibrillators,Defibrillators are devices used to supply a s

37、trong electric shock (often referred to as a countershock) to a patient in an effort to convert excessively fast and ineffective heart rhythm disorders to slower rhythms that allow the heart to pump more blood.,Mechanism

38、 of Defibrillation,Strength-duration curves for current, energy, and charge.,除顫器,直流除顫器自七十年代開(kāi)始己在醫(yī)院廣泛普及?，F(xiàn)己是手術(shù)室和急救科的必備設(shè)備。現(xiàn)代直流除顫器可分為常規(guī)的和自動(dòng)的，自動(dòng)除顫器又可分為體外的和植入體內(nèi)的。,除顫器產(chǎn)生足夠大的電能量，通過(guò)除顫電極引入到病人的心臟，從而達(dá)到除顫目的。交流電流和直流電流都能用于除顫。直流除顫器不僅能比

39、交流除顫器更有效地去除室顫，還能用于消除房顫和其它類(lèi)型的心律失常，即電擊復(fù)律。,除顫電極,Electrodes used in Defibrillators,Excellent contact with the body. Safe for the operator. Handheld Pre-applied adhesive,70-100 cm2,,Electrodes used in Defibrillators,,,除顫器原

40、理,Capacitive Discharge Circuit,(a) Basic circuit diagram for a capacitive–discharge type of cardiac defibrillator.(b) A typical waveform of the discharge pulse. The actual wave shape is strongly dependent on the values

41、of L, C, and the torso resistance RL.,Block Diagram of a Typical Defibrillator,電感器的主要作用,是為了防止在放電的起始階段釋放的電流過(guò)大或電壓過(guò)高，從而降低峰值電壓，但是盡管如此，直流除顫器在放電時(shí)的電壓峰值仍可達(dá)到3kV以上。,除顫器的輸出波形 (2)單峰波形，常見(jiàn)于一些便攜式除顫器。 (3)雙峰波形，由于釋放的能量與放電波形所包圍

42、的面積成正比，對(duì)相同的釋放能量，雙峰比單峰的除顫器的除顫峰值電壓要降低許多。 (4)梯形波(方波)，在同樣的能量釋放時(shí)，它的峰值電壓可以更低，用可控硅及時(shí)間控制電路可以通過(guò)改變放電的持續(xù)時(shí)間來(lái)改變釋放能量的大小，而放電波形的高度基本不變。(5)雙向方波。,Synchronization of Defibrillators,Most defibrillators for trans-chest use have the fe

43、ature of synchronization, which is an electronic sensing and triggering mechanism for application of the shock during the QRS complex of the ECG.Inadvertent application of a shock during the T wave of the ECG often prod

44、uces ventricular fibrillation.,除顫器分類(lèi),按是否與R波同步來(lái)分非同步型除顫器:這種除顫器在除顫時(shí)與患者自身的R波不同步，可用在心室顫動(dòng)和撲動(dòng)（因?yàn)檫@時(shí)沒(méi)有振幅足夠高、斜率足夠大的R波）。同步型除顫器:這種除顫器在除顫時(shí)與患者自身的R波同步.一般是利用電子控制電路，用R波控制電流脈沖的發(fā)放，使電擊脈沖剛好落在R波的下降支，這樣使電擊脈沖不會(huì)落在易激期，從而避免心室纖顫?？捎糜诔氖翌潉?dòng)和撲動(dòng)以外的所有快

45、速性心律失常，如室速、心房顫動(dòng)和撲動(dòng)等。按電極板放置的位置來(lái)分體內(nèi)除顫器:這種除顫器是將電極放置在胸內(nèi)直接接觸心肌進(jìn)行除顫的。早期除顫主要用于開(kāi)胸心臟手術(shù)時(shí)直接心肌電擊，這種體內(nèi)除顫器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?，F(xiàn)代的體內(nèi)除顫器是埋藏式的，這與早期體內(nèi)除顫器不大相同，它除了能夠自動(dòng)除顫以外，還能自動(dòng)進(jìn)行心電的監(jiān)護(hù)、心律失常的判斷、療法的選擇。體外除顫器:這種除顫器是將電極放在胸外，間接接觸心肌除顫。目前臨床使用的除顫器大都屬于這一類(lèi)型。,同步除顫

46、定義：除顫脈沖的發(fā)放在時(shí)間上與心電同步。一般是在心電R波的下降期或下降期的中部時(shí)釋放電擊能量，以避開(kāi)心臟的易損期。,,心臟的易損期：T波的中部，此時(shí)外加的刺激很容易引起室顫。,最佳的放電時(shí)間：R波的下降期或下降期的中部，這時(shí)整個(gè)心室肌纖維正處于絕對(duì)不應(yīng)期，有利于心律的恢復(fù)、又可以避免電擊不落在T波段。,同步除顫順序,從病人身上取得心電信號(hào)檢測(cè)出R波30ms延遲觸發(fā)放電由于正常人室壁激動(dòng)時(shí)間小于30ms，所以這時(shí)除顫脈

47、沖大約是在R波的下降期中部。,,,,除顫器充放電電路 心電放大與顯示電路 R波檢測(cè)、延遲電路。,同步除顫的原理框圖,電路分成三大部分:,同步除顫安全使用的特殊考慮,為病人的安全起見(jiàn)，一般要求除顫器在剛接通電源時(shí)，自動(dòng)置非同步狀態(tài)，以便搶救時(shí)使用。因室顫比房顫更危險(xiǎn)。目前新型的除顫器都是用微處理芯片組成的電路來(lái)完成邏輯控制功能。,自動(dòng)除顫,,自動(dòng)體外除顫器(Automated External Defibrillator,AED)：

48、具有心律分析能力，可分為全自動(dòng)和半自動(dòng)兩類(lèi)。,植入式除顫器即自動(dòng)植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)/除顫器（AICD）：這種儀器能檢測(cè)室速或室顫，并能自動(dòng)連續(xù)釋放25至30焦耳的電脈沖。對(duì)于非常嚴(yán)重的，經(jīng)常室速或室顫發(fā)作甚至從死亡線上救回的而且無(wú)法用藥物控制的病人，可防止忽然發(fā)作死亡.,自動(dòng)體外除顫器植入式除顫器,,,What is ICD?,An ICD is an electronic device that constantly monitors

49、your heart rate and rhythm.If it detects an abnormal heart beat it delivers energy to the heart muscle,Two Parts,Generatorhouses the battery and a tiny computer. Energy is stored in the battery until it is needed. The

50、 computer receives information from the leads to determine what rhythm is occurring.,Leadmonitors the heart rhythm, delivers energy used for pacing, and/or defibrillation.,,AICD由脈沖發(fā)生器和二對(duì)電極組成，脈沖發(fā)生器內(nèi)包含有鋰電池和電子元件，大約能進(jìn)行三年的檢測(cè)

51、和大約100次放電，其重290克，可以植入在病人的腹部皮下或者胸部皮下。AICD有二對(duì)電極，其中一對(duì)電極既用于心臟轉(zhuǎn)復(fù)除顫也用于探測(cè)心電波密度。陽(yáng)極通常是彈簧形的管形電極，一半安放在上腔靜脈右心房結(jié)上面，一半安放在下面，陰極是軟性的導(dǎo)線織成的正方形片狀電極，安放在左心室的心尖部。而有些裝置則是用第二個(gè)軟性片狀電極安放在右心房或右心室，以代替彈簧形的電極。另外一對(duì)電極用于檢測(cè)心率及用于保證放電與R波同步，這個(gè)電極可以是一根雙電極的心內(nèi)

52、導(dǎo)管，象起搏器電極一樣。也可用二個(gè)電極相隔一厘米固定在左心室之心外膜上。電極通過(guò)導(dǎo)聯(lián)線經(jīng)皮下與埋藏在腹壁的脈沖發(fā)生器相連。該裝置能自動(dòng)分析所獲得的心電波形。并決定是否需要進(jìn)行除顫，除顫脈沖可連續(xù)釋放達(dá)10次之多。這種儀器從1980年起已植入人體。,A small incision is made under the collar bone Lead is placed into a vein and guided inside you

53、r heart chamber generator is placed under skin in upper chest and attached to the lead(s).,,,Where does it go?,Does it Hurt?,,Most patients sayit is like getting kickedin the chest.,Implantable Cardioverter-Defibrilla

54、tor (ICD),Implantable Cardioverter Defibrillator (ICD) to detect the type of fast heart rhythm (tachyarrhythmia) and then use electrical shocks to restore heart to normal rhythm.,,,電池除顫與感知線路電容器,,,,,,,Goals of ICD Thera

55、py,Termination of ventricular tachycardia or fibrillationTreatment of co-morbidities of AT/AF and heart failure,Prevention of life-threatening episodes of VT/VF,Reduction of sudden cardiac deathImprovement in quality

56、of lifeProlongation of life,Expanding the understanding and management of sudden cardiac death (SCD),TODAY,FUTURE,Arrhythmias: Atrial Flutter,房顫,Arrhythmias: Ventricular Tachycardia and Fibrillation,Low blood pressure,

57、No blood pressure,Needs a Cardioverter(essentially a small shock to ventricles),Needs a Defibrillator(essentially a large shock to ventricles),Requires a CARDIOVERTER,Requires a DEFIBRILLATOR,small shock needed,large s

58、hock needed,室顫室速,Arrhythmias: Ventricular Fibrillation,Uncoordinated beating of heart cells, resulting in no blood pressure.Needs an electrical shock urgently…else brain damage in 4+ minutes.External or implantable d

59、efibrillator. In the mean time do CPR!,,,Blood pressure drops to zero – No cardiac output and hence the need to resuscitate/defibrillate!,,,,,,Defibrillator shock,,室顫,,,,,,,,,,,Evolution of ICD Therapy,,First human impla

60、ntsThoracotomy, multiple incisionsPrimary implanter= cardiac surgeonGeneral anesthesiaLong hospital staysComplications from major surgeryPerioperative mortality up to 9%Nonprogrammable therapyHigh-energy shock on

61、lyDevice longevity ? 1.5 yearsFewer than 1,000 implants/year,1980Large devices -Abdominal site,開(kāi)胸手術(shù)進(jìn)行植入 多個(gè)切口,First-line therapy for VT/VF patientsTreatment of atrial arrhythmiasCardiac resynchronization therapy for

62、 HFTransvenous, single incisionLocal anesthesia; conscious sedationShort hospital stays and few complicationsPerioperative mortality < 1%Programmable therapy optionsSingle- or dual-chamber therapyBattery longev

63、ity up to 9 yearsMore than 100,000 implants/year,TodaySmall devices - Pectoral site,Today Remote Follow-up is available,Medtronic CareLink ?Network is the leadingremote monitoring servicefor patients with implanted

64、cardiac devices.Devices currently available on the Network: GEM ®, GEM DR, GEM II DR/VR, GEM III DR/VR, Marquis® DR/VR, Maximo ? DR/VR ICDs & InSync ICD ®InSync Marquis ? CRT, InSync II Marqui

65、s ?,Medtronic Implantable Defibrillators (1989-2003),,209 cc,120 cc,80 cc,80 cc,72 cc,54 cc,62 cc,49 cc,39.5 cc,39.5 cc,36 cc,83% size reduction since 1989!,38 cc,39.5 cc,Atrium & VentricleBradycardia sensing Brady

66、cardia pacing,Atrium AT/AF tachyarrhythmia detectionAntitachycardia pacingCardioversion,VentricleVT/ VF detectionAntitachycardia pacingCardioversionDefibrillation,,,,,Therapies Provided by Today’sDual-Chamber ICD

67、s,30 Joule output39.7 cc, 78.1 g,VT/VF Detection and TherapiesAT/AF Detection and TherapiesAT? MonitoringEpisode Data, Marker Channel? and Stored EGMAtrial Episode Duration HistogramVentricular Rate during Atrial E

68、pisodesAT? InterventionAtrial Rate Stabilization (ARS)Post-Mode Switch Overdrive PacingAT? TerminationATP (Ramp, Burst+ and 50 Hz Burst)Cardioversion shocks (automatic, timed and patient activated)Convenient patie