心脏除颤器的工作原理

yishenger · 发表于 2008-10-10 14:16

心脏除颤器的工作原理

关键字：心房心率脉冲电击
　　心脏除颤器又名电复律机，它是一种应用电击来抢救和治疗心律失常的一种医疗电子设备。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，广泛应用于部队各级医疗单位。

　　除颤器工作原理

　　用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常、使之恢复窦性心律的方法，称为电击除颤或电复律术。起搏和除颤都是利用外源性的电流来治疗心律失常的，两者均为近代治疗心律失常的方法。心脏起搏与心脏除颤复律的区别是：后者电击复律时作用于心脏的是一次瞬时高能脉冲，一般持续时间是4～10ms，电能在40～400J（焦耳）内。用于心脏电击除颤的设备称为除颤器，它能完成电击复律，即除颤。当患者发生严重快速心律失常时，如心房扑动、心房纤颤、室上性或室性心动过速等，往往造成不同程度的血液动力障碍。尤其当患者出现心室颤动时，由于心室无整体收缩能力，心脏射血和血液循环终止，如不及时抢救，常造成患者因脑部缺氧时间过长而死亡。如采用除颤器，控制一定能量的电流通过心脏，能消除某些心律紊乱，可使心律恢复正常，从而使上述心脏疾病患者得到抢救和治疗。

　　原始的除颤器是利用工业交流电直接进行除颤的，这种除颤器常会因触电而伤亡，因此，目前除心脏手术过程中还有用交流电进行体内除颤（室颤）外，一般都用直流电除颤。

　　一般心脏除颤器多数采用RLC阻尼放电的方法，其充放电基本原理如图6-1-1所示。

　　电压变换器是将直流低压变换成脉冲高压，经高压整流后向储能电容C充电，使电容获得一定的储能。除颤治疗时，控制高压继电器K动作，使充电电路被切断，由储能电容C、电感L及人体（负荷）串联接通，使之构成RLC（R为人体电阻、导线本身电阻、人体与电极的接触电阻三者之和）串联谐振衰减振荡电路，即为阻尼振荡放电电路，通过人体心脏的电流波形如图6-1-2所示。

　　实验和临床都证明这种 RLC放电的双向尖峰电流除颤效果较好，并且对人体组织损伤小。如前所述，放电时间一般为 4～10ms，可以适当选取L、C实现。电感L应采用开路铁芯线圈，以防止放电时因大电流引起铁芯饱和造成电感值下降，而使输出波形改变。另外，除颤中存在高电压，对操作者和病人都有意外电击危险，因此必须防止错误操作和采取各种防护电路。

　　心脏除颤器除了应有上述充电电路和放电电路以外，还应有监视装置，以便及时检查除颤的进行和除颤效果。监视装置有两种：一种是心电示波器，在示波器荧光屏上观察除颤器的输出波形，从而进行监视；另一种是如心电图机一样的自动记录仪，把除颤器的输出波形以及心电图自动描记在记录纸上，达到监视目的。当然，有的同时具有上述两种装置，既可以在荧光屏上观察波形，又可以把波形自动描记下来。

　　有的心脏急救装置由心脏起搏器、心脏除颤器以及监视仪、自动记录仪一起组合而成，是心脏急救的良好仪器。

　　除颤器分类

（一）按是否与R波同步来分

1、非同步型除颤器。这种除颤器在除颤时与患者自身的R波不同步，可用在心室颤动和扑动（因为这时没有振幅足够高、斜率足够大的R波）。
2、同步型除颤器。这种除颤器在除颤时与患者自身的R波同步。一般是利用电子控制电路，用R波控制电流脉冲的发放，使电击脉冲刚好落在R波的下降支，这样使电击脉冲不会落在易激期，从而避免心室纤颤。可用于除心室颤动和扑动以外的所有快速性心律失常，如室上性及室性心动过速、心房颤动和扑动等。

（二）按电极板放置的位置来分

1、体内除颤器。这种除颤器是将电极放置在胸内直接接触心肌进行除颤的。早期除颤主要用于开胸心脏手术时直接心肌电击，这种体内除颤器结构简单。现代的体内除颤器是埋藏式的，这与早期体内除颤器不大相同，它除了能够自动除颤以外，还能自动进行心电的监护、心律失常的判断、疗法的选择。
2、体外除颤器。这种除颤器是将电极放在胸外，间接接触心肌除颤。目前临床使用的除颤器大都属于这一类型。

2iso · 发表于 2008-10-11 05:19

谢谢分享, 正需要这资料,

里面有述及"其充放电基本原理如图6-1-1所示"
可以在贴上图示吗?

yishenger · 发表于 2008-10-13 16:00

引用第1楼2iso于2008-10-11 05:19发表的  :
5 Z  s; w6 }/ c! |谢谢分享, 正需要这资料,
7 n0 k, Y, F  K+ x4 b& G# }
5 C  I" q9 |! u# O: Y1 @' ]里面有述及"其充放电基本原理如图6-1-1所示") l* V4 i# O: s0 D
可以在贴上图示吗?

只是在网上找的，觉得介绍的还蛮全面，浅显，就引过来了，没见到这个图，呵呵。

artscan · 发表于 2008-10-16 09:26

实话说,如果不是生物医学工程的同学,搞这个很难的.

2iso · 发表于 2008-10-21 05:44

"美国心脏除颤器五分之一因故召回安全性堪忧"

东北网8月9日电据美联社报道，美国医疗机构最近对体外除颤器的安全性进行了审查。体外除颠器在美国公共场合随处可见，比如悬挂在机场、购物中心以及健康俱乐部，以备抢救病人使用。

　　哈佛医学院的研究人员发现，在过去的十年，五分之一的体外除颤器中出现故障而被召回。由于体外除颤器故障，370名病人死亡。
   
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　　不过，研究项目负责人威廉-梅瑟尔说，尽管体外除颤器存在瑕疵，但是它却挽救了成千上万人的生命，它的功效超过了故障所带来的风险性。威廉-梅瑟尔说，“出现故障的体外除颤器的数量也许令人震惊，但是你应该把这件事置于它挽救了大量的病人生命的背景下来看。”

　　威廉-梅瑟尔等人进行的研究是第一个全面审视体外除颤器安全数据的研究。他们的研究同时强调了正确维护体外除颤器的重要性。

　　美国心脏病协会估计美国每天有900人由于突发性心搏停止而死亡。体外除颤器的作用是通过电击使病人恢复正常的心律，使病人复活。再辅以心肺复苏，比如口对口人工呼吸，胸外心脏按摩等，简单易用的体外除颤器可以维持病人的生命，直到急救人员到。

　　2004年的一项研究发现，体外除颤器把心搏停止的抢救成功率提高到23%，如果只使用心肺复苏一种方法，抢救成功率只有14%。

　　一些州已经立法要求在公共场所必需配备体外除颤器，而国会已经批准拨款乡下的社区购买体外除颤器。电击纤颤器只有午餐盒大小，售价700到1200美元，美国每年售出20万个。

　　该研究发现体外除颤器的故障主要是电路和软件故障。研究结果是根据美国食品和药物管理局1996年到2005年间的报告得出的。

　　该研究成果刊登在周三出版的美国医学协会会刊上。

资料来源: http://news.sina.com.cn/w/h/2006-08-09/101510674320.shtml

个人看法如下:
1."该研究发现体外除颤器的故障主要是电路和软件故障",就可以知道安规要求 + 可靠性试验 + 软件确效的重要, 而这产品就是用固化软件, 可参考 IEC60601-1-4 来分析风险

2.这产品是允许使用者,自行使用,所以使用说明书要写得很清晰,步骤要明确,避免资讯不足的风险.

zdream_80 · 发表于 2008-10-22 10:05

我看过一个医护操作资料，说是除颤过程中需要保证患者和地平面绝缘，有这个必要么？
现在的除颤仪用的除颤能量如果是RLC放电的话，应该都是浮地的啊

silvermin · 发表于 2013-1-8 16:02

的确是浮地的结构，但问题是它输出的电压过高，会导致直接对地击穿的。。。

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