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埋藏式心脏复律除颤器(ICD)的基本结构与功能详解

2018-02-09 14:49:34 来源:电子发烧友 点击:1962

【大比特导读】心脏除颤器又称电复律机,主要由除颤充/放电电路、心电信号放大/显示电路、控制电路、心电图记录器、电源以及除颤电极板等组成,是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。

1 埋藏式心脏复律除颤器(ICD)的基本结构与功能  ICD由脉冲发生器和电极导线两部分组成。脉冲发生器的主要构件包括电池、感知与起搏线路和电容器。电池供给能量,电容器的作用是充电、放电,感知与起搏线路则负责心电监测、识别室性心动过速(VT)、心室颤动(VF)及心动过缓,发放起搏脉冲。早期的电极为心外膜电极,需开胸安装,以后改进为皮下电极,现在进展为经静脉心内膜电极,从而使埋藏术大为简化。电极导线一方面将感知的信号传入脉冲发生器,同时将起搏信号传递到心脏。由于电极型号的不同,电击可通过经静脉电极与脉冲发生器的机壳完成,也可由经静脉心内膜电极本身完成。  ICD的基本功能是识别和处理快速心律失常及心动过缓,其识别和处理心动过缓的工作原理与抗心动过缓起搏器相同。此处只介绍识别及处理快速心律失常的原理。  1.1 快速心律失常的识别  以快速心律失常的心率(或与其相应的周长)及持续时间(或快速心律失常的周期数)作为基本识别标准,其又有初始识别及再识别之分,初始识别标准用于每阵快速心律失常发作的首次判断,再识别标准用于经ICD治疗而未终止的快速心律失常的判断。VT与VF主要通过频率区分。不同厂家对上述识别标准的表示方法有所不同,比如CPI公司直接以频率(次/分)和持续时间(s)表示,而Medtronic公司则以周长代替频率,以心动周期的个数表示持续时间。以下举例说明ICD是如何识别快速心律失常的。  假如设定VT的识别标准为150 次/分,并希望VT发作持续时间为10 s时ICD即开始治疗。如果所用的ICD为CPI公司的Ventak PRx Ⅲ,频率标准可直接设定为150次/分,持续时间设定为6 s,这是因为持续时间的计算是在满足频率标准后才开始的。ICD持续监测心率的过程即是将每一个心动周长与频率识别标准的周长相比较的过程,当ICD在连续的10个心动周长中判断有8个等于或短于所设定的识别标准周长(频率标准150次/分,周长即为400 ms)时,ICD即确定满足VT诊断标准并开始计算持续时间。显然,计算持续时间之前心动过速已经持续了至少10个心动周期,以上述150次/分为识别标准,则10个心动周期应为4 s,所以持续时间虽然设定为6 s而VT实际持续了10(4+6) s。在开始计算持续时间后,如果10个心动周期中一直有6个满足频率识别标准并且保持至所设定的持续时间终了(按上述举例为6 s),则在持续时间终了时即开始治疗程序,否则需重新满足连续10个心动周期中有8个符合频率标准方才开始计算持续时间。同样情况下,如果使用Medtronic公司的Jewel系列产品,则需设频率标准为400 ms,持续时间为24个心动周期(10秒钟应为25个心动周期,但可程控参数中没有25这个值),如果24个心动周期连续满足识别标准即开始治疗程序。此种ICD的频率标准与持续时间是同时得到满足的,也就是说,其持续时间的计算起点与CPI公司的不同。关于VF持续时间的设置亦举例说明。假如VF频率标准拟定为200次/分,希望持续6 s开始治疗,CPI公司产品的设置方法与VT相同,即频率为200次/分,持续时间为3 s(因10个心动周期占用时间为3 s);Medtronic公司的产品需设频率标准为300 ms、持续时间为15/20。后者的含义是连续20个心动周期(持续6 s)中15个能满足所设定的频率标准周长即达到诊断条VF的诊断只有心率及持续时间的标准,而VT的诊断除了上述的基本标准外,还有辅助标准供选用,以便与窦性心动过速及心房颤动相鉴别。常用者有快速心律失常的突发性(Onset不足。  VF的诊断只有心率及持续时间的标准,而VT的诊断除了上述的基本标准外,还有辅助标准供选用,以便与窦性心动过速及心房颤动相鉴别。常用者有快速心律失常的突发性(Onset)和稳定性(Stability),目前有的ICD增设了QRS群波宽度,用以鉴别VT和室上性心动过速(SVT)。  突发性是指心动过速开始的联律间期较窦性心律周长缩短的程度,通常以百分率表示。VT都是突发突止的,而窦性心动过速一般都是逐渐发生、逐渐终止的。因此两者可以用突发性标准进行鉴别。突发性的具体设定系根据患者心动过速发生时联律间期的规律来确定,比如每次联律间期较窦性心率周长短25%,则可设其突发性为20%。一旦选设了突发性,则需同时达到初始识别标准的心率、持续时间以及突发性才满足VT的诊断条件。  稳定性是指心动过速不同周长间差别的最大允许范围,也就是心动过速时心律的规整性,通常以毫秒表示。心房颤动也会出现快速心室率,但心律不规整,而VT时心律规整或仅有轻度不齐。因此,两者可以稳定性鉴别之。假如我们观察到既往VT时各周长间差别不超过30 ms,可将稳定性设为40~50 ms。选用了稳定性标准后,必须同时达到初始识别标准的心率、持续时间及稳定性才满足VT的诊断条件。患者若同时有SVT可加用QRS波群宽度标准予以鉴别。  1.2 快速心律失常的治疗  快速心律失常的治疗有电击(Shock)和抗心动过速起搏(AnTItachycardia pacing,ATP)两种方式。  (1)电击:目前多数产品电击能量可程控范围为0.1~34 J。产品型号不同,具体参数设置有一定差异,少数产品最大电击能量可达42 j,多数产品可连续电击6次。VF和VT都可使用这种方式。  (2)ATP:有两种基本形式,即短阵快速起搏(Burst pacing)及周长递减起搏(Ramp pacing)。  ①短阵快速起搏是指在同一阵起搏中,周长相等且短于心动过速周长的起搏方式。起搏周长的设定多以心动过速周长的百分率表示,通常以心动周期周长的75%~80%作为设定值,其终止心动过速的成功率较高。每一阵起搏的脉冲数根据治疗效果决定,起搏脉冲数太少不易成功,太多亦无必要,甚或使心律失常加速。  ②周长递减起搏是指在同一阵起搏中,周长逐渐缩短的起搏方式。这种方式终止心动过速的成功率高于短阵快速起搏,但使心律失常加速的机会也多,起搏脉冲数较多时尤其如此。  VF的治疗只能选用电击方式。一般地说,首次电击的能量要比所测除颤阈值高5~10 j,而从第二次开始应该使用最大能量。VT的治疗可选用ATP及电击两种方式。电击能量从0.1~34 j可供选择,一般较低的能量即可奏效。ATP可以设定多个程序,每个程序内可以选用两种起搏方式中的一种,而且可以进行扫描。所谓扫描是指当一次ATP无效时,下一次ATP的起搏周长或(和)联律间期可自动按所设置的数值缩短。因此,VT的治疗可采用首选ATP,无效时进行低能量电击复律,再无效时进行高能量电击复律的阶梯治疗方法。  此外,ICD尚具备储存心内心电图以及心动过速发生的时间、周长、联律间期、治疗时间、方式和治疗后的反应等信息的功能,以供随访及合理调整诊断与治疗程序之用。  ICD都具有电生理检查功能。借助这种功能可以诱发心动过速及检验治疗程序的效果。  2 ICD工作程序的设置  2.1 设置工作区  根据病人快速心律失常发作及治疗特点设2~3个工作区(1个VF区、1~2个VT区)。  2.2 设置快速心律失常的诊断程序  (1)设置每个工作区的频率阈值:VF一般为200~250 次/分,VT的频率阈值要比临床发作频率低10~20次/分,两个VT区的频率至少相差20 次/分。再识别与初始识别频率标准相同。  (2)设置VF及VT的持续时间:VF的初始识别持续时间以3~5 s为宜,VT的持续时间可相应延长,但一般不超过10 s;再识别的持续时间要短于初始识别者。  (3)突发性、稳定性标准:有可能发生窦性心动过速者加用突发性标准,有心房颤动病史者加用稳定性标准。  2.3 设置快速心律失常的治疗程序  (1)VF的治疗程序:VF区只设电击复律,第一次电击能量比除颤阈值高5~10 j,为安全起见从第二次开始使用最大电击能量,最后1~2次可对调电击极性。  (2)VT的治疗程序:按ATP-低能量电击复律-高能量电击复律的阶梯治疗原则设置。低频率VT区可只设ATP或加用低能量电击,高频率室速区可只设电击复律,亦可开始使用一个周长递减起搏的ATP程序。180次/分以下的VT采用ATP方式终止的成功率较高,一般先用短阵快速起搏,起搏周长从心动过速周长的80%左右开始,每阵4~10个脉冲,阵间递减10 ms限定最小周长为200 ms,共设4~6阵。周长递减起搏间期一般由心动过速周长的90%左右开始,阵内、阵间均可递减5~10 ms,起搏脉冲可以固定也可逐渐增加,常用4~6个。电击程序排在ATP之后,首次能量为1~10 J,第二次增加5~10 j,第三次开始可用最大能量。ATP参数及电击能量的设定最好以术前或术中电生理检查的结果为据。  2.4 设置抗心动过缓起搏工作参数。  2.5 设置信息储存工作参数(心电图储存耗电较多,注意程控仪中的提示)。  2.6 注意事项  ①术中测定除颤阈值时,VF终止程序的电击次数不宜超过2次,第二次要选用最大能量。2次无效时,应立即行体外除颤,以策安全。  ②ICD的工作参数要根据随访结果及时调整。  ③每次程控后打印结果,确认所设工作参数无误。

心脏除颤器又称电复律机,主要由除颤充/放电电路、心电信号放大/显示电路、控制电路、心电图记录器、电源以及除颤电极板等组成,是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。它用脉冲电流作用于心脏,实施电击治疗,消除心率失常,使心脏恢复窦性心律,它具有疗效高、作用快、操作简便以及与药物相比较为安全等优点。

1 埋藏式心脏复律除颤器(ICD)的基本结构与功能

ICD由脉冲发生器和电极导线两部分组成。脉冲发生器的主要构件包括电池、感知与起搏线路和电容器。电池供给能量,电容器的作用是充电、放电,感知与起搏线路则负责心电监测、识别室性心动过速(VT)、心室颤动(VF)及心动过缓,发放起搏脉冲。早期的电极为心外膜电极,需开胸安装,以后改进为皮下电极,现在进展为经静脉心内膜电极,从而使埋藏术大为简化。电极导线一方面将感知的信号传入脉冲发生器,同时将起搏信号传递到心脏。由于电极型号的不同,电击可通过经静脉电极与脉冲发生器的机壳完成,也可由经静脉心内膜电极本身完成。

ICD的基本功能是识别和处理快速心律失常及心动过缓,其识别和处理心动过缓的工作原理与抗心动过缓起搏器相同。此处只介绍识别及处理快速心律失常的原理。

1.1 快速心律失常的识别

以快速心律失常的心率(或与其相应的周长)及持续时间(或快速心律失常的周期数)作为基本识别标准,其又有初始识别及再识别之分,初始识别标准用于每阵快速心律失常发作的首次判断,再识别标准用于经ICD治疗而未终止的快速心律失常的判断。VT与VF主要通过频率区分。不同厂家对上述识别标准的表示方法有所不同,比如CPI公司直接以频率(次/分)和持续时间(s)表示,而Medtronic公司则以周长代替频率,以心动周期的个数表示持续时间。以下举例说明ICD是如何识别快速心律失常的。

假如设定VT的识别标准为150 次/分,并希望VT发作持续时间为10 s时ICD即开始治疗。如果所用的ICD为CPI公司的Ventak PRx Ⅲ,频率标准可直接设定为150次/分,持续时间设定为6 s,这是因为持续时间的计算是在满足频率标准后才开始的。ICD持续监测心率的过程即是将每一个心动周长与频率识别标准的周长相比较的过程,当ICD在连续的10个心动周长中判断有8个等于或短于所设定的识别标准周长(频率标准150次/分,周长即为400 ms)时,ICD即确定满足VT诊断标准并开始计算持续时间。显然,计算持续时间之前心动过速已经持续了至少10个心动周期,以上述150次/分为识别标准,则10个心动周期应为4 s,所以持续时间虽然设定为6 s而VT实际持续了10(4+6) s。在开始计算持续时间后,如果10个心动周期中一直有6个满足频率识别标准并且保持至所设定的持续时间终了(按上述举例为6 s),则在持续时间终了时即开始治疗程序,否则需重新满足连续10个心动周期中有8个符合频率标准方才开始计算持续时间。同样情况下,如果使用Medtronic公司的Jewel系列产品,则需设频率标准为400 ms,持续时间为24个心动周期(10秒钟应为25个心动周期,但可程控参数中没有25这个值),如果24个心动周期连续满足识别标准即开始治疗程序。此种ICD的频率标准与持续时间是同时得到满足的,也就是说,其持续时间的计算起点与CPI公司的不同。关于VF持续时间的设置亦举例说明。假如VF频率标准拟定为200次/分,希望持续6 s开始治疗,CPI公司产品的设置方法与VT相同,即频率为200次/分,持续时间为3 s(因10个心动周期占用时间为3 s);Medtronic公司的产品需设频率标准为300 ms、持续时间为15/20。后者的含义是连续20个心动周期(持续6 s)中15个能满足所设定的频率标准周长即达到诊断条VF的诊断只有心率及持续时间的标准,而VT的诊断除了上述的基本标准外,还有辅助标准供选用,以便与窦性心动过速及心房颤动相鉴别。常用者有快速心律失常的突发性(Onset不足。

VF的诊断只有心率及持续时间的标准,而VT的诊断除了上述的基本标准外,还有辅助标准供选用,以便与窦性心动过速及心房颤动相鉴别。常用者有快速心律失常的突发性(Onset)和稳定性(Stability),目前有的ICD增设了QRS群波宽度,用以鉴别VT和室上性心动过速(SVT)。

突发性是指心动过速开始的联律间期较窦性心律周长缩短的程度,通常以百分率表示。VT都是突发突止的,而窦性心动过速一般都是逐渐发生、逐渐终止的。因此两者可以用突发性标准进行鉴别。突发性的具体设定系根据患者心动过速发生时联律间期的规律来确定,比如每次联律间期较窦性心率周长短25%,则可设其突发性为20%。一旦选设了突发性,则需同时达到初始识别标准的心率、持续时间以及突发性才满足VT的诊断条件。

稳定性是指心动过速不同周长间差别的最大允许范围,也就是心动过速时心律的规整性,通常以毫秒表示。心房颤动也会出现快速心室率,但心律不规整,而VT时心律规整或仅有轻度不齐。因此,两者可以稳定性鉴别之。假如我们观察到既往VT时各周长间差别不超过30 ms,可将稳定性设为40~50 ms。选用了稳定性标准后,必须同时达到初始识别标准的心率、持续时间及稳定性才满足VT的诊断条件。患者若同时有SVT可加用QRS波群宽度标准予以鉴别。

1.2 快速心律失常的治疗

快速心律失常的治疗有电击(Shock)和抗心动过速起搏(AnTItachycardia pacing,ATP)两种方式。

(1)电击:目前多数产品电击能量可程控范围为0.1~34 J。产品型号不同,具体参数设置有一定差异,少数产品最大电击能量可达42 j,多数产品可连续电击6次。VF和VT都可使用这种方式。

(2)ATP:有两种基本形式,即短阵快速起搏(Burst pacing)及周长递减起搏(Ramp pacing)。

①短阵快速起搏是指在同一阵起搏中,周长相等且短于心动过速周长的起搏方式。起搏周长的设定多以心动过速周长的百分率表示,通常以心动周期周长的75%~80%作为设定值,其终止心动过速的成功率较高。每一阵起搏的脉冲数根据治疗效果决定,起搏脉冲数太少不易成功,太多亦无必要,甚或使心律失常加速。

②周长递减起搏是指在同一阵起搏中,周长逐渐缩短的起搏方式。这种方式终止心动过速的成功率高于短阵快速起搏,但使心律失常加速的机会也多,起搏脉冲数较多时尤其如此。

VF的治疗只能选用电击方式。一般地说,首次电击的能量要比所测除颤阈值高5~10 j,而从第二次开始应该使用最大能量。VT的治疗可选用ATP及电击两种方式。电击能量从0.1~34 j可供选择,一般较低的能量即可奏效。ATP可以设定多个程序,每个程序内可以选用两种起搏方式中的一种,而且可以进行扫描。所谓扫描是指当一次ATP无效时,下一次ATP的起搏周长或(和)联律间期可自动按所设置的数值缩短。因此,VT的治疗可采用首选ATP,无效时进行低能量电击复律,再无效时进行高能量电击复律的阶梯治疗方法。

此外,ICD尚具备储存心内心电图以及心动过速发生的时间、周长、联律间期、治疗时间、方式和治疗后的反应等信息的功能,以供随访及合理调整诊断与治疗程序之用。

ICD都具有电生理检查功能。借助这种功能可以诱发心动过速及检验治疗程序的效果。

2 ICD工作程序的设置

2.1 设置工作区

根据病人快速心律失常发作及治疗特点设2~3个工作区(1个VF区、1~2个VT区)。

2.2 设置快速心律失常的诊断程序

(1)设置每个工作区的频率阈值:VF一般为200~250 次/分,VT的频率阈值要比临床发作频率低10~20次/分,两个VT区的频率至少相差20 次/分。再识别与初始识别频率标准相同。

(2)设置VF及VT的持续时间:VF的初始识别持续时间以3~5 s为宜,VT的持续时间可相应延长,但一般不超过10 s;再识别的持续时间要短于初始识别者。

(3)突发性、稳定性标准:有可能发生窦性心动过速者加用突发性标准,有心房颤动病史者加用稳定性标准。

2.3 设置快速心律失常的治疗程序

(1)VF的治疗程序:VF区只设电击复律,第一次电击能量比除颤阈值高5~10 j,为安全起见从第二次开始使用最大电击能量,最后1~2次可对调电击极性。

(2)VT的治疗程序:按ATP-低能量电击复律-高能量电击复律的阶梯治疗原则设置。低频率VT区可只设ATP或加用低能量电击,高频率室速区可只设电击复律,亦可开始使用一个周长递减起搏的ATP程序。180次/分以下的VT采用ATP方式终止的成功率较高,一般先用短阵快速起搏,起搏周长从心动过速周长的80%左右开始,每阵4~10个脉冲,阵间递减10 ms限定最小周长为200 ms,共设4~6阵。周长递减起搏间期一般由心动过速周长的90%左右开始,阵内、阵间均可递减5~10 ms,起搏脉冲可以固定也可逐渐增加,常用4~6个。电击程序排在ATP之后,首次能量为1~10 J,第二次增加5~10 j,第三次开始可用最大能量。ATP参数及电击能量的设定最好以术前或术中电生理检查的结果为据。

2.4 设置抗心动过缓起搏工作参数。

2.5 设置信息储存工作参数(心电图储存耗电较多,注意程控仪中的提示)。

2.6 注意事项

①术中测定除颤阈值时,VF终止程序的电击次数不宜超过2次,第二次要选用最大能量。2次无效时,应立即行体外除颤,以策安全。

②ICD的工作参数要根据随访结果及时调整。

③每次程控后打印结果,确认所设工作参数无误。

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