除颤监护仪的原理及应用(南医大讲稿)

除颤监护仪的原理及应用江苏省人民医院临床工程处刘群除颤器的发明1947年，BECK等首次在临床上用交流电电击开胸后的心脏而使心室颤动终止。1952年，ZOLL教授成功装置第一台除颤器-交流电胸外除颤器并应用于临床。1962年，LOWN等证明直流电比交流电更为安全和有效。从此，成熟的直流电除颤器广泛应用于临床，挽救了成千上万病人的生命！概述众所周知，自1952年美国哈佛大学医学院卓尔（PUALZOLL）教授成功装置世界上第一台除颤器、1965年将体外电击除颤法引入临床以来，体外电击除颤技术与胸外按压、口对口呼吸法构成心肺复苏的三大要素。除颤电击能量的变化：1965年：最高能量为720焦耳。70年代：最高能量为400焦耳，80年代：最高能量为360焦耳。90年代：双相波除颤技术逐步成熟，发展了最高能量只需要200焦耳的低能量除颤技术。“生存链”尽快联系医疗急救中心Dr.L.GerberandA.Alvarez尽早使用心肺复苏法尽早使用除颤器尽快进行专业治疗LP20LP12M4735M-SerialCCTNK搏动的产生：1.SANode窦房结(60-100bpm)2.AVJunction房室结(40-60bpm)3.Ventricles心室(20-40bpm)正常是从窦房结开始博动•••SustainedVentricularTachycardia-室速心室有一个异位兴奋灶反复激动窦房结传导冲动VentricularFibrillation-室颤心室有无数个异位兴奋灶无序地激动窦房结传导冲动.AtrialFlutter-房扑心房有一个异位兴奋灶反复激动窦房结传导冲动AtrialFibrillation-房颤心房有无数个异位兴奋灶无序地激动窦房结传导冲动.什么是除颤?所谓除颤就是让足够的外加瞬间电流使所有心肌细胞在同一时间除极，然后同时复极；由于窦房结兴奋点最高，它首先发放激动，恢复正常的博动。除颤的基础知识体外除颤•电击心脏使心率变为正常•电击由放在病人裸胸上的电极片或手柄释放体内除颤打开胸腔直接电击心脏电击能量以焦尔为单位来测量J=A(电流)xV(电压)xSec(时间)电极种类体外手柄体内电极电极片除颤监护起搏手动除颤完全依靠使用者分析心率准备工作将电极片置于病人的胸壁上或将带有导电糊的电极手柄置于病人的胸壁上设置能量充电放电能量设置范围广泛（2-360J)手动除颤自动体外除颤(AuotmatdeExetmalDefibrlliator，简称AED)AED主要是供未具备高级心脏病人救护训练的初级救护人员使用自动分析病人的心律如果需要建议使用者自动给予电击小,轻使用方便简单使用“1-2-3”快速除颤概念“SavingaLifeIsAsSimpleAs1-2-3”AED10除颤波形单相波该技术应用了40年之久电击是单向传递从“A”到“B”一个大的能量一次性穿过病人的心脏研究表明单相波能造成患者心肌损伤双相波双相电流的通过电击的方向是从“A”到“B”然后返回”A”利用这项技术可以大大减小通过心脏的电流量利用双相波技术可以减少心肌组织的损伤ABAB什么是起搏?•体外起搏非植入的人造的使用在体外的起搏器来刺激心脏从而达到心脏复苏的治疗无创的人造的使用在体外的自粘性的电极片来刺激心脏从而达到心脏复苏的治疗代替心脏自身的传导系统起搏方式同步式非同步式(与心脏非同步)需要:三导联线除颤电极什么是心律失常转复?同步转复使用同步方式可转复快速的心律失常,同步电击落在QRS波的R波起始处.通常用中等(100-150J)能量使心律失常恢复到窦性心律.为什么用R波从R波起始处开始同步转复避免落在T波上,导致室颤突发性心脏骤停和除颤SCA–突发性心脏骤停不可预知的,任何人…任何地点常伴有室颤(VF)心脏“传导系统”问题心脏突然停止跳动致使血压和脉搏消失不及时治疗将导致死亡室颤唯一治疗方法除颤快速完成没有进行心肺复苏除颤太迟CPRCPRCPR除颤0-2%生存率2-8%生存率20%生存率30%生存率%%分钟224466881010ACLS除颤除颤除颤及时进行心肺复苏但除颤太迟及时进行心肺复苏除颤较快及时进行心肺复苏除颤非常迅速高级生命支持及时生存率统计除颤每拖延一分钟,生还机会下降10%！02040608010051015202530发病至实行除颤治疗的时间:(分钟)生存率%时间是影响除颤成功率首要因素电极位置是影响除颤成功率第二因素两个电极的安置必须使心脏（首要是心室）位于电流的路径中心。使电流能流过整个心脏。经胸阻抗是影响除颤成功率第三因素经胸阻抗-Transthoracicimpedance阻抗:是对于电流的一种阻力高阻抗:减少了心脏所接受到的电流值影响的因素：–皮肤的状况–电极的大小–电极与皮肤的接触–电击次数除颤技术着重点《2000年心肺复苏和心血管急救国际指南》指出：“除颤是依靠成功地选择适当的能量，产生有效的电流通过心脏（透心肌电流）来获得除颤效果，同时，对心脏产生最小的电损伤。如果能量和电流太小，一次电击则不能终止心率失常；而如果能量和电流太大，则可能对心脏产生功能性或形态学方面的损失。选择合适的电流还可以减少重复电击的次数，从而减少心肌损伤。”除颤技术要求除颤的成功与否，关键因素是电流；而选择的能量只是产生电流的手段。–要在正确时间让电流流过心脏–要有足够的电流流过心脏–要有足够的时间让电流流过心脏–要让电流通过所有的心肌细胞同时，电流也是心肌损伤的罪魁祸首！心脏电击治疗除颤需要足够的电流流过心脏——经心电流（transcardiaccurrent）当电流流过心脏时将能量释放给心脏经心电流经心电流心脏电击治疗只有5%的除颤电流可以通过心脏！其余的电流被分流了没有向心脏释放能量除颤电流分流电流1。Lermanetal,CirculationResearch1990;67(6):1420-1426.心脏电击治疗分流情况随病人而定病人胸部阻抗越小分流越多(并联）经心电流越少除颤器设计时必须满足提供更多的除颤电流给低阻抗病人分流电流变化小，而经心电流变化大15A1.5A经心电流6.75A6.75A15A7.13A7.13A0.74A经心电流高阻抗病人低阻抗病人除颤电流二大要素电流均值–CurrentAverage除颤的有效成分峰值电流–PeakCurrent损害心肌功能的主要成分除颤仪的基本工作原理心脏除颤器(defibrillator)又名电复律机，它是一种应用电击来抢救和治疗心律失常病人的医疗电子设备。用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常，使之恢复窦性心律。加在病人胸部皮肤上电极的电击，持续时间定在3～10ms，强度为几千伏和几十安。电击能量由操作者选择，对于大多数除颤器，范围是50～360J。除颤监护仪工作原理框图一、除颤仪的基本原理一般除颤仪多采用RLC阻尼放电，释放瞬时高能脉冲电容C、电感L及人体(负荷)串联接通，构成RLC谐振衰减振荡电路，即阻尼振荡放电心脏除颤器的充放电基本原理图阻尼放电波形除颤器工作过程高压电容机内阻抗经胸阻抗在除颤仪的高压电容器充电至选定的能量.同时按住电击开关的瞬间,将储存在高压电容器的能量,通过机内阻抗和人体胸廓放电,产生足够的电流,达到除颤的功能.原理公式能量=电流x电压x时间(焦耳)(安培)(伏)(秒)原理公式电压阻抗电流=阻抗=机内阻抗+经胸阻抗Defibrillation电压、阻抗与电流相互关系Energyflowbetween2points;measuredinamps.Resistancetoflowofcurrent;measuredinohms()ElectricalPotentialBetweentwopoints.二、除颤波形除颤是依靠成功地选择适当的能量，产生有效的电流通过心脏来获得除颤效果，低能量、高成功率和低心肌损伤是除颤技术的重点，目前除颤仪的除颤波形有单相和双相两类。单相波（第一代除颤技术）单相衰减正弦波是最经典的、最常见的单相除颤技术，其脉冲形式是以单方向释放电流，是一种延用了近四十年的除颤技术。单相除颤技术分类单相切角指数波单相阶梯波改良型单相除颤技术应用范围小电流时间（毫秒）电流时间（毫秒）单相除颤技术缺点单项波除颤机理，决定了其终止室颤的电流需要50-60安培，由于电流峰值太大，心肌功能损害比较严重。假设人体的经胸阻抗都是50欧姆，对经胸阻抗的变化没有自动调整性能，高阻抗病人的除颤效果不理想。房颤转复能力差双相波（第二代除颤技术）MonophasicCurrentBiphasicCurrent双相切角指数波双相波电流首先从一个方向通过，然后反转，向相反方向通过简称:BTE双相切角指数波除颤技术分类一、高能量双相切角指数波SURVIVALINKPHYSIO-CONTROL(现在的美敦力)ADAPTIVBiphasicTechnologyWelchAllyn(伟伦)二、低能量双相切角指数波HEARTSTREAM（现在的非利浦）SmartBiphasicTechnology双相切角指数波(BTE)除颤技术优势1.双相除颤技术的电击电流双向性能，除极效果更加理想。2.电流均值的增加，提高了除颤成功率。3.由于电流峰值的减少，降低了心肌功能损害程度。4.能感应经胸阻抗的变化，采用时间补偿或电压补偿的方式，高阻抗病人的除颤成功率有所改善。时间(毫秒)-1012398106754电压(V)0-500100015002000500根据病人阻抗调整波形(1~2ms)相位I阻抗补偿技术安全检查（测量阻抗）相位II50403020100-10-200510152025303540因人而异的电击治疗50,150J(1)75,150J（2）125,150J（3）时间(毫秒)电流(A)150-150-150J因分流而调整除颤电流特定的波形形态每个病人的每次除颤双相切角指数波(BTE)除颤技术特性一、时间补偿特性Rtotal=Ro+Rp经胸阻抗-↑电容电阻时间常数-↑放电时间自然地延长电流均值-↓除颤效果-↓CRoRp电压总阻抗电流=电流时间（毫秒）变化范围：5-20毫秒双相切角指数波(BTE)除颤技术特性放电时间的延长部分会增加引发心脏再次颤动的概率电流时间（毫秒）变化范围：5-20毫秒CRoRp双相切角指数波(BTE)除颤技术特性二、电压补偿特性经胸阻抗增加充电电压增加达到增加电流的目的问题：经胸阻抗的测定必须使用除颤电极片在“充电”前完成。如果使用“体外除颤板”，电压补偿特性自动失效。而“体外除颤板”仍然是国内最普及的除颤方式。电流时间（毫秒）变化范围：5-20毫秒最新除颤技术：双相方波除颤技术双相方波除颤技术是美国ZOLL公司在1999年发明并注册专利的最新一代除颤技术。电流时间ICCM,WT,11/2000双相方波除颤机理稳定的正相电流更能充分打开钠离子通道消极作用更理想。很低的反相电流即能达到充分的复极效果双相方波除颤技术着重点着重除颤的透心肌“电流”的核心作用：除颤成功与否的决定因素是“电流”！除颤的能量只是产生“电流”的手段！平均电流越高，除颤成功率越高！尖峰电流越高或平均电流过大，心肌损伤程度越严重！双相方波除颤技术着重点着重除颤的透心肌“电流”的核心作用：双相方波除颤技术以人体的经胸阻抗值为基准，以最低的能量产生最合适的除颤“电流”，达到最佳的除颤效果和最小的心肌损伤！双相方波除颤技术工作原理采用数码可变电阻技术，自动测量人体阻抗，快速调节机内数码电阻值：人体阻抗高数码内阻降低人体阻抗低数码内阻提高总阻抗保持基本不变双相方波除颤技术工作原理选择的能量决定了对应的电压。由于总阻抗保持基本不变，所以除颤电流就可以保持稳定。电压机器内阻+经胸阻抗电流=合理的平均电流Source:ZOLLMedicalCorporation0.05.010.015.