-现代医学电子仪器原理与设计7课件.ppt

1、2022-8-81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2简介简介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。4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5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

2、波形电刺激的常见波形6电刺激的类型电刺激的类型电刺激系统电刺激系统7电刺激的类型电刺激的类型特点：特点：电刺激系统三部分都在体外，电极电刺激系统三部分都在体外，电极放在放在或要刺激的肌肉的或要刺激的肌肉的，也可放在也可放在。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。8电刺激的类型电刺激的类型特点：特点：电极置于体内，并靠近要刺激的部位。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

3、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。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。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

4、即可以获得平滑肌响应的频率获得平滑肌响应的频率。(12Hz50Hz)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。；IUtIUttIUdtIUWRRRttR为电流为通过活组织的电压降式中,)17()(122111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

5、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。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3.3.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。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设电刺激强度设电刺激强度-时间曲线的

6、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）：14电刺激与电兴奋的基本因素电刺激与电兴奋的基本因素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静息状态静息状态兴奋状态兴奋状态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电刺激引起组织兴奋的原理电刺激引起组织兴奋的原理19电刺激的其他效应电刺激的其他效应20电刺激的常见波形电刺激的常见波形21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

7、安全设计22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艺。23导联和电极设计导联和电极设计24植入式刺激器的安全设计植入式刺激器的安全设计25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

8、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。26 一、人工心脏起搏器的作用一、人工心脏起搏器的作用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）效果：效果：显著，死亡率显著，死亡率，大部分可从事，大部分可从事工作。工作。用者：用者：19761976年始，全世界新装约：年始，全世界新装约：20203030

9、万人年万人年，目前依靠起搏器维持生命的，目前依靠起搏器维持生命的500500万人。万人。27一、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心血管生理和病理以及药理和临床应用的实验研究。的实验研究。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）三束支阻滞伴有心脑综合症者。）三束支阻滞伴有心

10、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。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，经药物治疗无效者。高度房室传导阻滞，经药物治疗无效者。（2）

11、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：30二、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)电解质紊乱，如高血钾引起高度房室传导阻滞电解质紊乱，如高血钾引起高度房室传导阻滞者。者。(6)超速驱动起搏应用于诊断上，以及用于治疗其超速驱动起搏应用于诊断上，以及用于治疗其他治疗方法已经无效的室性或室上性心动过速他治疗方法已经无效的室性或室上性心动过速者。者。(7)在必要时可应用于安

12、置长期心外膜或心肌起搏在必要时可应用于安置长期心外膜或心肌起搏电极之前，冠状动脉造影、电击复律手术、重电极之前，冠状动脉造影、电击复律手术、重大的外科手术及其他手术科室的手术中或手术大的外科手术及其他手术科室的手术中或手术后作为保护性措施者。后作为保护性措施者。(8)(8)其他紧急抢救的垂危病人。其他紧急抢救的垂危病人。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(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：体外起搏脉冲载波发射体外起搏脉冲载波发射体内接受器体内接受

13、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。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(2)经皮式经皮式(体外携带式体外携带式)：原理：原理：体外（按需或固定）起搏器体外（按需或固定）起搏器电极经电极经皮肤、静脉皮肤、静脉心脏。心脏。优点：优点：起搏频率、输出幅度、脉冲宽度、感起搏频率、输出幅

14、度、脉冲宽度、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。33三、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活动的P波和波和R波的关系分

15、类波的关系分类34绝对不应期（绝对不应期（absolute refractory period）：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（relative refractory period）: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间，相当于于T波终末。波终末。易激期易激期（vulnerable period）在）在T波波波波峰前后，有一短暂峰前后

16、，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。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(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。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

17、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)。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(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(固定在心固定在心肌肌上上)；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

18、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。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2R波同步型起搏器波同步型起搏器 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

19、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。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（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，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

20、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 心房心房P波波放大放大延迟延迟120ms脉冲脉冲心心室（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 脉冲脉冲心房心房延迟延迟（可被（可被QRS波抑制）波抑制）心室。心室。缺点：缺点：性能尚不够完善，房、室各一个性能尚不够完善，房、室各一个电极。电极。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

21、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。41三、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

22、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 序 编程 序 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 42四、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。

23、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43四、心脏起搏器的几个参数四、心脏起搏器的几个参数3感知灵敏度感知灵敏度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。44四、心脏起搏器的几个参

24、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（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。45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1多谐振荡器多谐振荡器 组成

25、：组成：CMOS与非门与非门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：T R2C1，可变，可变R2。工作状态分析：工作状态分析：初始状态初始状态A点为低点为低 F1输输出为高出为高 F2输出为低输出为低（此时（此时C1两端电压两端电压不能突变）不能突变）R1 C1 R2对对C1充电至充电至F3输输入端为低入端为低 A点电平翻转；反向过程同理。点电平翻转；反向过程同理。波形如图波形如图7-9中的中的VA，VB所示。所示。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2单稳态电路单稳态电路 组成：组成：与非门与非

26、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：TU R3C2，可变，可变R3。工作状态分析：工作状态分析：BF5R3C2F6BF6 BF5R3C2F6BC2F6C2F6F648 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。V2c-e CV1，V2C3R4

27、CV1，V2C3DW49二、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

28、耗）；（微功耗）；电路稳定、可靠，抗干扰强。电路稳定、可靠，抗干扰强。51二、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。

29、52第四节第四节 心脏起搏器的能源和电极心脏起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。53一、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

30、电池类型有多种：锂电池类型有多种：(1)锂碘电池锂碘电池结构：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。54一、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，

31、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。55一、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

32、：应用：国外已普遍使用。国外已普遍使用。56一、心脏起搏器的能源一、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。57一、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

33、：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。58一、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：

34、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。59二、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

35、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。60二、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

36、。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。61二、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

37、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。他较少用。62二、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

38、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。隔心房电极等。63二、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

39、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。伞状等不同类型。64二、心脏起搏器的电极二、心脏起搏器的电极图图2.15 2.15 几种电极头几种电极头寿命：埋藏式起搏器寿命已达寿命：埋藏式起搏器寿命已达812年，更换年，更换 时常不希望同时更换导管电极，故要求时常不希望同时更换导管电极，故要求 其寿命最好为其寿命最好为23倍（倍（2030年）。年）。图图2.15：(a)柱状电极，柱状电极，(b)锚型心内膜单电极，锚型心内膜单电极，(c)螺旋形心肌电极。螺旋形心肌电极。65第五节第五节 心脏除颤器心脏除颤器 一

40、、心脏除颤器的作用一、心脏除颤器的作用 二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理三、心脏除颤器的类型三、心脏除颤器的类型 四、心脏除颤器的主要性能指标四、心脏除颤器的主要性能指标66一、心脏除颤器的作用一、心脏除颤器的作用电能电能脉冲脉冲脉冲幅度脉冲幅度持续时间持续时间起搏起搏持续持续除颤除颤一次一次67一、心脏除颤器的作用一、心脏除颤器的作用 临床上通常用临床上通常用药物药物和和电击除颤电击除颤两种方法来两种方法来治疗心律失常。治疗心律失常。(一一)颤动机制颤动机制原因：原因：心脏兴奋的传导区与心肌细胞膜的心脏兴奋的传导区与心肌细胞膜的快快速重复去极化速重复去极化，使通过心脏

41、的单个兴奋波或，使通过心脏的单个兴奋波或多个兴奋波快速重复传递。多个兴奋波快速重复传递。68一、心脏除颤器的作用一、心脏除颤器的作用(二二)除颤机制除颤机制措施措施:是用强电击来使绝大多数心肌细胞同时去是用强电击来使绝大多数心肌细胞同时去极化，极化，压制快速兴奋波的产生压制快速兴奋波的产生。这样细胞可以。这样细胞可以重新极化，回到各自的相位。重新极化，回到各自的相位。注意：注意：(1)持续时间短的大电流会损伤心肌。持续时间短的大电流会损伤心肌。(2)过强和过长的电击可能导致迅速重新颤动，过强和过长的电击可能导致迅速重新颤动，使得恢复心脏功能失败。使得恢复心脏功能失败。电击强度的依赖因素：电击强

42、度的依赖因素：(1)病人的自身特点；病人的自身特点；(2)电极采用的技术；电极采用的技术；(3)是否正在进行特别的节律是否正在进行特别的节律失调治疗。失调治疗。69一、心脏除颤器的作用一、心脏除颤器的作用电流电流(A)负荷负荷(C)能量能量(J)电击强度电击强度电击时间电击时间 图图7.12(b)典型的电流、能量、电荷典型的电流、能量、电荷对时间的关系对时间的关系电流电流(A)时间时间图图7.12(a)电流强度电流强度时间曲线。时间曲线。70二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理除颤：除颤：K动作动作切断充电切断充电LC人体串联人体串联RLC衰减衰减振荡（通过心脏）振荡（通过

43、心脏）放电时间：一般放电时间：一般4 10ms，选取，选取L、C值实现。值实现。充电：充电：直流低压直流低压电电压变换器压变换器脉冲脉冲高压高压高压整流高压整流C充电储能充电储能71二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理72二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理73二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理74二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理75二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理分类分类76二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理77二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设

44、计原理78二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理79二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理80二、心脏除颤器的一般设计原理二、心脏除颤器的一般设计原理不安全因素：不安全因素：81三、心脏除颤器的类型三、心脏除颤器的类型82三、心脏除颤器的类型三、心脏除颤器的类型 83四、心脏除颤器的主要性能指标四、心脏除颤器的主要性能指标84四、心脏除颤器的主要性能指标四、心脏除颤器的主要性能指标(2)释放电能量释放电能量(3)释放效率释放效率85四、心脏除颤器的主要性能指标四、心脏除颤器的主要性能指标(4)最大储能时间最大储能时间(5)最大最大释放电压释放电压 86第六节

45、第六节 典型心脏除颤器典型心脏除颤器1充放电电路充放电电路（如图（如图7-20）充电：充电：DC-DC变换。变换。原理：低压直流原理：低压直流高频振荡高频振荡升压升压(倍倍压压)整流整流滤波滤波高压直流高压直流 具体过程：具体过程：按下按下SBVT1、VT2高频振荡高频振荡T升压升压次级次级L2交变高压交变高压倍压整流，滤波倍压整流，滤波高压直流高压直流正半周（正半周（a+，b-）时）时VD1导通导通C2充电充电负半周（负半周（a-，b+）时）时VD2导通导通C3充电充电87 充电压：充电压：UUC2UC2UC3，充电能：充电能：ACU2/2，其中：其中：CC4C3 C2/(C3C2)SA1体

46、内、体外除颤选择开关体内、体外除颤选择开关双双刀两位刀两位 体外除颤：体外除颤：SA1-1、SA1-2“1”位位L1L2电压升高电压升高U 体内除颤：体内除颤：SA1-1、SA1-2“2”位位L1L2电压降低电压降低U88图图7-20 充放电电路原理图充放电电路原理图89图图7-21 同步电路同步电路2同步电路同步电路（如图（如图7-21）90 波形：图波形：图7-22 Uab：输入：输入a、b两端，两端，差动心电信号。差动心电信号。Uc：心电信号差动放大：心电信号差动放大 输出输出（倒相）（倒相）（VT1、VT2）Ud：R波微分信号（波微分信号（C1、R9）Ue：对正尖脉冲放大、：对正尖脉冲

47、放大、整形、输出脉冲（整形、输出脉冲（VT3，VT4，VT5）图图7-22 同步电路波形同步电路波形示意图示意图91 作用：除颤时与患者自主的作用：除颤时与患者自主的R波同步，避开波同步，避开 易激期。易激期。组成：组成：VT1、VT2双端输入单端输出，双端输入单端输出，差动放大电路；差动放大电路；C1、R9微分电路；微分电路；VT3单向放单向放大；大；VT4整形；整形；VT5射极输出；射极输出；3CT可控硅；可控硅；K1、K2继电器继电器 92 工作过程：工作过程：按下按下SB按钮按钮3CT导通导通K1动作动作C放电放电(与与R波同步波同步)R波波Ue脉冲脉冲K2动作动作示波器示波器 扫线增

48、辉扫线增辉(检查检查)注意：注意：除颤前，须反复预试除颤前，须反复预试R波同步性能，顺利、波同步性能，顺利、安全必不可少安全必不可少(室颤除外室颤除外)。93二二.除颤监护仪除颤监护仪94容中的能量通过除颤极板向病人释放，纠正容中的能量通过除颤极板向病人释放，纠正心心律失常，同时显示能量水平。律失常，同时显示能量水平。二二.除颤监护仪除颤监护仪图图7-23 除颤监护仪工作原理框图除颤监护仪工作原理框图95二二.除颤监护仪除颤监护仪96第七节第七节 高频电刀高频电刀97一、高频电刀的功能一、高频电刀的功能98一、高频电刀的功能一、高频电刀的功能99二、高频电刀的设计原理二、高频电刀的设计原理图图

49、7-24 高频电刀系统设计框图高频电刀系统设计框图射频射频振荡器振荡器调制器调制器功率功率放大放大输出输出电路电路电极电极函数函数发生器发生器模式模式选择选择控制控制电路电路手开关手开关脚开关脚开关电源电源100二、高频电刀的设计原理二、高频电刀的设计原理电极电极双极双极单极单极101二、高频电刀的设计原理二、高频电刀的设计原理102二、高频电刀的设计原理二、高频电刀的设计原理103二、高频电刀的设计原理二、高频电刀的设计原理104三、高频电刀主要的工作模式三、高频电刀主要的工作模式 在单极模式在单极模式中，用一完整的中，用一完整的电路来切割和凝电路来切割和凝固组织，该电路固组织，该电路由高频

50、电刀内的由高频电刀内的高频发生器、病高频发生器、病人极板、接连导人极板、接连导线和电极组成。线和电极组成。105三、高频电刀主要的工作模式三、高频电刀主要的工作模式应用范围：应用范围：脑外科、显微外科、五官科、妇脑外科、显微外科、五官科、妇 产科以及手外科等较为精细的手术中。产科以及手外科等较为精细的手术中。106四、高频电刀的波形设计四、高频电刀的波形设计107四、高频电刀的波形设计四、高频电刀的波形设计 各种不同波形的频率在高频电刀中研究各种不同波形的频率在高频电刀中研究中很重要的原因：中很重要的原因：指出了信号刺激可兴奋组织的趋势；指出了信号刺激可兴奋组织的趋势；提供了滤波器设计需要的频