植入式心臟起搏器介紹與展望[特選參考]

1、 植入式心臟起搏器心臟起搏器是一種植入于體內(nèi)的電子治療儀器，通過脈沖發(fā)生器發(fā)放由電池提供能量的電脈沖，通過導(dǎo)線電極的傳導(dǎo)，刺激電極所接觸的心肌，使心臟激動(dòng)和收縮，從而達(dá)到治療由于某些心律失常所致的心臟功能障礙的目的。 下面本人將通過植入式心臟起搏器的演變歷史，組成和工作原理，臨床應(yīng)用，不足，以及改進(jìn)措施，來探討這個(gè)醫(yī)學(xué)儀器。演變歷史最初，人工心臟起搏器的電池部分裝在身體的外部，導(dǎo)線從體外通過靜脈到達(dá)心臟。它們只能在醫(yī)院內(nèi)短期使用。后來，魯內(nèi)埃爾姆奎斯特在1958年制作了一個(gè)放在體內(nèi)起搏器，鋅一汞電池埋在皮下。1960年，瑞典醫(yī)生奧克森寧為一位病人植入了這種起搏器。電池一直使用了2-3年才更換。

2、在20世紀(jì)80年代，起搏器上增加了微處理器。只有在感覺需要起搏器時(shí)，病人才啟動(dòng)它。1995年，首例起搏閾值自動(dòng)奪獲型起搏器問世，這一技術(shù)開創(chuàng)了起搏器自動(dòng)化的新時(shí)代。其特點(diǎn)為根據(jù)佩帶者的實(shí)際情況制定起搏器在體內(nèi)工作的各種參數(shù)。起搏器大概經(jīng)歷了四個(gè)歷程，“固律型起搏器”，“按需型起搏器”，“生理性起搏器”，和“自動(dòng)化起搏器”。固律型起搏器僅僅是一個(gè)脈動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，以固定的速率向病人心室發(fā)到脈動(dòng)刺激，存在著很大的弊端，及當(dāng)病人的自主心律恢復(fù)時(shí)，起搏節(jié)律與自主心率產(chǎn)生競爭，造成心率混亂，可能引起室顫。按需型起搏器增加了感知功能，比如VVI型起搏器能夠感知病人的自主心率，自主心率良好時(shí)起搏器脈沖的發(fā)出被

3、抑制，自主心率不良時(shí)起搏器脈沖及時(shí)發(fā)放，解決了固律式起搏器的弊端。生理性起搏器在感知和起搏的功能基礎(chǔ)上又增加了各種生理性功能。比如DDD雙腔起搏器，不僅可按需對心房和心室進(jìn)行起搏，還具有房室間的傳導(dǎo)作用，也被稱為雙同步全能起搏器。自動(dòng)化起搏器具有適應(yīng)功能，如DDDR起搏器，可隨時(shí)記錄搜集病人的心律情況及起搏器工作情況，并進(jìn)行分析判斷，然后自動(dòng)調(diào)整起搏參數(shù)，大大減少隨訪次數(shù)。組成及工作原理人工心臟起搏系統(tǒng)主要包括兩部分：起搏單元，體外程控系統(tǒng)和電極導(dǎo)線。起搏系統(tǒng)除了上述起搏功能外，尚具有將心臟自身心電活動(dòng)回傳至脈沖發(fā)生器的感知功能。起搏單元主要由電源（亦即電池，現(xiàn)在主要使用鋰-碘電池）和電子線路

4、，其中還包括了感知單元，控制單元，輸出單元，能產(chǎn)生和輸出電脈沖。感知單位元的作用是，有選擇地放大來自心臟的R波信號(hào)，通過窗口比較器，以推動(dòng)控制單位元是否控制脈沖發(fā)送，并限制T波和其他干擾波的放大，以辨別心臟自身的搏動(dòng)。放大器的工作狀態(tài)在“餓電流”狀態(tài)，以低能減耗，延長起搏器的壽命。對感知電流的要求是：雙向感知，對正或負(fù)的R波信號(hào)都能感知；放大倍數(shù)800到1000；頻寬10到50Hz；微功耗，因?yàn)楦兄娏餍枰掷m(xù)的工作，不可能關(guān)閉；電路穩(wěn)定可靠，具有良好的抗干擾能力?？刂茊卧闹饕饔檬菫槠鸩魈峁┓€(wěn)定的反拗期 ，并控制輸出單元的脈沖是否發(fā)放。為了防止心電T波以及起搏脈沖后電位的誤觸發(fā)，以保障起

5、搏節(jié)律的穩(wěn)定，一般起搏器均需要具有反拗 期（數(shù)百ms），反拗期電路通常是由單穩(wěn)態(tài)電路組成。輸出單元是一個(gè)脈沖發(fā)生器，其作用是產(chǎn)生適當(dāng)強(qiáng)度的電脈沖，刺激心臟產(chǎn)生有效的動(dòng)作電位，并最終使心肌收縮和心肌搏動(dòng)。能產(chǎn)生這樣的電位波形的最小電能量稱為刺激閥值。刺激電能量的大小取決于脈沖幅度和脈沖寬度。刺激脈沖的幅度和寬度需保證在閥值曲線上方才能有效起搏，脈度常選用0.5ms，幅度通常受制于電池電壓（鋰-碘電池電壓僅為2.8伏，通常只能輸出脈動(dòng)2.5伏），為了保證起搏的安全可靠，有時(shí)要求有效脈沖幅度提高到5伏左右，通常需由倍壓電路實(shí)現(xiàn)。電源用來提供起搏器的工作電源，可由電壓監(jiān)視電路監(jiān)測電池電量，并作出相應(yīng)的

6、指示。電源要求能量密度大，開路電壓高，內(nèi)阻高，自放電小，放電平穩(wěn)，電池耗盡前預(yù)兆，體積小，密封性好。體外程控器是借助射頻電磁場作為媒介，將表征各種參數(shù)的代碼指令由體外傳送給已植入的起搏器，調(diào)節(jié)其原有的參數(shù)設(shè)置，如起搏頻率，脈沖幅度，脈沖寬度，靈敏度，反拗期等，以滿足不同病人，不同治療的需求。而起搏器遙測是與起搏器對話，以獲得起搏器型號(hào)，病人參數(shù)等不同信息，同時(shí)令起搏器內(nèi)的測量電路和AD轉(zhuǎn)換器對電壓，工作電流，心肌抗阻，病人腔內(nèi)心電圖進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，獲取當(dāng)前實(shí)時(shí)參數(shù)。電極材料通常用鉑-銥合金，要求導(dǎo)電性能良好，阻抗足夠小，防腐蝕性好，直徑小但頭端的表面積大。電極頭半徑為0.7mm，面積為4到6平方

7、毫米。電極是起搏器與心臟之間的連接紐帶，電極還要隨心臟的跳動(dòng)每天至少扭轉(zhuǎn)10萬次以上，而且電極還要與血液緊密接觸，所以電極具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，在心臟內(nèi)容易定位。一般電極接觸面積盡量減小，有利于降低起搏閥值。工作原理：心臟起搏器通過發(fā)放一定形式的電脈沖，刺激心臟，使之激動(dòng)和收縮，即模擬正常心臟的沖動(dòng)形成和傳導(dǎo)，以治療由于某些心律失常所致的心臟功能障礙。心臟起搏器通過不同的起搏方式糾正心率和心律的異常，以及左右心室的協(xié)調(diào)收縮，提高患者的生存質(zhì)量，減少病死率。脈沖發(fā)生器定時(shí)發(fā)放一定頻率的脈沖電流，通過導(dǎo)線和電極傳輸?shù)诫姌O所接觸的心肌（心房或心室），使局部心肌細(xì)胞受到外來電刺激而產(chǎn)生興奮，并通過細(xì)胞間

8、的縫隙連接或閏盤連接向周圍心肌傳導(dǎo)，導(dǎo)致整個(gè)心房或心室興奮并進(jìn)而產(chǎn)生收縮活動(dòng)。臨床應(yīng)用人工心臟起搏分為臨時(shí)和永久兩種，它們分別有不同的臨床應(yīng)用。臨時(shí)心臟起搏的目的通常用于治療、診斷和預(yù)防。1,可用于治療:阿-斯綜合征發(fā)作;心律不穩(wěn)定的患者在安置永久心臟起搏器之前的過渡;心臟直視手術(shù)引起的三度房室傳導(dǎo)阻滯;藥物治療無效的由心動(dòng)過緩誘發(fā)的尖端扭轉(zhuǎn)型和（或）持續(xù)性室性心動(dòng)過速。2,在診斷方面，作為某些臨床診斷及電生理檢查的輔助手段，多用于判斷：竇房結(jié)功能；房室結(jié)功能；預(yù)激綜合征類型；折返性心律失常；抗心律失常藥物的效果。3,在預(yù)防中的針對這些患者：預(yù)期將出現(xiàn)明顯心動(dòng)過緩的高危患者；常見的有急性心肌梗

9、死的某些緩慢心律失常、心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)功能不全的患者；擬施行大手術(shù)及心臟介入性手術(shù)、疑有竇房結(jié)功能障礙的快速心律失?；颊?；進(jìn)行心律轉(zhuǎn)復(fù)治療、原先存在左束支阻滯的患者進(jìn)行右心導(dǎo)管檢查時(shí)。永久心臟起搏主要應(yīng)用于：1， 嚴(yán)重的心跳過慢。如三度房室傳導(dǎo)阻滯，心跳停三秒以上或心率常低于40次，尤其是出現(xiàn)眼前發(fā)黑，突然暈倒的患者，起搏器可以有效的治療心動(dòng)過緩。2， 心臟再同步化治療，適用于擴(kuò)張型心肌病，缺血型心肌病等心臟擴(kuò)大，心肌收縮無力，伴有室內(nèi)阻滯等嚴(yán)重心衰的患者，心臟再同步化治療使心房和心室，心室與心室，心室肌肉之間的收縮，舒張協(xié)調(diào)有度，可改善患者的心功能，延長壽命。3， 預(yù)防惡性心律失常，防止心跳驟停

10、。通常，不可逆性、癥狀性心動(dòng)過緩是植入永久心臟起搏器的主要指征。應(yīng)結(jié)合患者的具體病情、患者的意愿、經(jīng)濟(jì)狀況等由負(fù)責(zé)醫(yī)師做出是否需要植入永久心臟起搏器的決定。不足之處從上述介紹可以看出，心臟起搏器已經(jīng)發(fā)展了幾十年，具有了完備的理論體系和臨床經(jīng)驗(yàn)，并且在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了很好的治療效果和口碑。但是我在查閱一些資料，同時(shí)咨詢一些相關(guān)的醫(yī)生和病人后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的心臟起搏器還是存在一些問題，會(huì)給使用者帶來不便甚至是不適。我大概了總結(jié)一下幾點(diǎn)不足之處:1，安置起搏器的早期往往起搏閾值不穩(wěn)定, 原因很多，電極位置有關(guān)外,病人睡眠不足,飽餐,抗心律失常藥物,高血壓等因素可能有影響.,2，使用時(shí)間過長問題多，大多數(shù)病

11、人會(huì)出現(xiàn)很多并發(fā)癥例如靜脈血栓，起搏器介導(dǎo)的心跳過速。以及心臟起搏器使用時(shí)間長，各種元件材料老化。嚴(yán)重的起搏器依賴患者可能會(huì)重新出現(xiàn)黑蒙、眩暈等癥狀，特別是對中年安裝心臟起搏器的病人來說，在安裝起搏器兩到三年的時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)各種慢性病，給病人自身帶來了不小的痛苦和負(fù)擔(dān)。3，起搏器是一個(gè)高精密度的儀器，受很多因素影響；如在高壓線下、較強(qiáng)的電磁場內(nèi)、發(fā)動(dòng)機(jī)上都會(huì)對起搏器發(fā)生大的影響，使其頻率發(fā)放不正常而影響起搏功能。例如病人不接觸移動(dòng)電話、也不應(yīng)接受核磁共振檢查。因?yàn)橐苿?dòng)電話或核磁共振所產(chǎn)生的磁波，可使心臟起搏器的金屬導(dǎo)線過熱，從而損傷心臟或使心跳過快，甚至危及病人的生命。更有安裝心臟起搏器的患者，

12、在使用家用電器時(shí)，感覺到頭暈、眼花、心悸。我們本來就生活在一個(gè)充滿電磁場的世界，病人或多或少都要與一些電子儀器打交道，這樣起搏器的使用無疑是給病人的生活增添了諸多不便。而且如果病人不慎處于較強(qiáng)的磁場中，后果也是很嚴(yán)重的。 ,4，起搏器不能與硬物碰撞，否則會(huì)損壞起搏器而失去正常功能，造成險(xiǎn)情出現(xiàn)。如有病人，裝起搏器后在上班路上不小心跌倒，正好起搏器碰在石頭上，病人立即出現(xiàn)嚴(yán)重心律失常，經(jīng)立即更換起搏器后，方轉(zhuǎn)危為安。然而在日常生活中，與硬物接觸碰撞是時(shí)常會(huì)發(fā)生的事，只是輕重不同而已，起搏器的這個(gè)不足無疑使病人的生活過于拘束，且存在諸多不便和安全隱患。,5，心臟起搏器可能會(huì)提高患者染上睡眠呼吸暫停

13、綜合癥的幾率。美國心臟協(xié)會(huì)最新研究發(fā)現(xiàn)，三分之二裝有心臟起搏器的人均患有睡眠呼吸暫停綜合癥。而且睡眠呼吸暫停綜合癥患者出現(xiàn)心臟病發(fā)作和中風(fēng)等心血管病癥的風(fēng)險(xiǎn)高于普通人。很多病人在依賴心臟起搏器后會(huì)出現(xiàn)呼吸困難，睡眠質(zhì)量較差等現(xiàn)象，雖然目前醫(yī)學(xué)界正在研究該現(xiàn)象，但其中的隱患不得不引起我們的注意。,6，心臟安裝后病人需定期到醫(yī)院檢查。心臟起搏器安裝后病人需定期復(fù)查心電圖，以了解起搏器的起搏功能、感知功能和帶動(dòng)功能；拍胸片以明確起搏電極位置是否正常，及時(shí)檢查起搏電源情況，以便適時(shí)更換電源。病人一旦出現(xiàn)頭暈、胸悶、黑朦、乏力等癥狀應(yīng)立還需到醫(yī)院檢查，以確定有無起搏器功能障礙的發(fā)生。尤其是在安裝心臟起搏

14、器的早期，病人還需要每天自測脈搏，保證每天在同一種身體狀態(tài)下，如每天清晨醒來時(shí)或靜坐15 分鐘后監(jiān)測脈搏。可以說，病人在安裝了心臟起搏器后生活在無形中受到了很大的束縛，病人不得不付出很多的精力和時(shí)間去維護(hù)起搏器，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的后果，病人的生活質(zhì)量也受到了影響，而且長期在這種謹(jǐn)慎壓抑的生活中，不利于病人的病情恢復(fù)，甚至可能因?yàn)椴∪饲榫w上的原因?qū)е虏l(fā)癥出現(xiàn)。改進(jìn)措施 上述總結(jié)的不足之處引發(fā)了我的思考，針對一些問題我想談一談自己的想法并提出一些改進(jìn)。 1，將如今流行的云存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用于起搏器中。在起搏器控制元內(nèi)放置一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與起搏器的感知元，電源等儀器緊密聯(lián)系，通過計(jì)算機(jī)可及時(shí)反饋病人的各種生理信息以及各個(gè)元件的工作狀況，并處理得到數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于一個(gè)云端，醫(yī)院可通過云端的數(shù)據(jù)及時(shí)地了解病人的術(shù)后情況和元件的使用狀況，在必要時(shí)可及時(shí)呼叫用戶進(jìn)行維護(hù)或進(jìn)一步的治療。這樣用戶就不用經(jīng)常奔波于醫(yī)院和家之間，生活更自由。2，增加起搏器的自我調(diào)節(jié)和適應(yīng)能力。在起搏器的外部再安裝一個(gè)高靈敏感應(yīng)元件，用于監(jiān)測病人的心臟跳動(dòng)和運(yùn)作情況，并及時(shí)將信息反饋給起搏器，可增加起搏器抗心動(dòng)過速的功能，使其成為既能治療心動(dòng)過緩又能治療心動(dòng)過快的糾律器。3，增加一個(gè)備用電源，并減少減少元件的耗電功率。在起搏器內(nèi)的電源旁可增加一個(gè)較小的備用