心脏起搏系统的电测量
为确保人工心脏起搏的安全可靠,在患者安装起搏器前后以及过程中,必须对起搏器、导管电极及患者心脏进行一系列电测量,而且应将测量记录保存备查。
心脏起搏器的电参数 有以下五种。
(1)起搏频率: 心脏起搏器发放刺激脉冲的基本频率为起搏频率。根据正常人的心率,一般起搏频率额定值选为72ppm;对于幼儿和少年可选为90~100ppm,对特殊患者和人体活动需要,可选择特定的起搏频率。根据探测某种生理参数而改变的起搏频率,称为自适应起搏频率。
(2)脉冲宽度和脉冲幅度: 脉冲宽度(脉宽)指单个起搏脉冲电流的持续时间,以ms为单位; 脉冲幅度指脉冲的电压或电流强度,单位分别为V或mA。心脏起搏阈值往往用电能表示,单位为μJ。若心肌阻抗取为500Ω,脉冲宽度为T,脉冲幅度为V,则一个刺激脉冲的电能约为E=v2/500·T。通过改进起搏电极形状,减少电极面积,选择电极材料以及减小导管阻抗损耗,可以减少心脏起搏所需的每个刺激脉冲的电能,从而延长起搏器的使用寿命。
(3)脉冲波形: 方波脉冲发生器经过电容耦合输出电路的输出波形,已产生畸变,其输出波形与输出电容、电极导线及心肌阻抗有关。
(4) 灵敏度:起搏器对QRS波和(或) P波的感知灵敏度,是起搏器感知电路能探测到的心脏除极特征电位的最小值。灵敏度应选择适中,R波同步型起搏器的灵敏度一般取为1.5~2.5mV,而P波感知灵敏度一般选为0.8~1mV。
(5)反拗期:在各种同步型起搏器电路中,有一对外界信号不敏感的时间,相当于心脏的不应期,称为反拗期。R波同步型的反拗期的主要作用,是防止T波或起搏脉冲后沿单位(又称后电位)的触发,以避免因误触发而造成起搏频率减慢或起搏心律不齐。一般采用的反拗期为300±50ms。P波同步型起搏器反拗期的作用,是防止窦性过速或外界干扰的误触发,通常选取400~500ms。
对于有程序控制功能的起搏器,当起搏器埋植患者体内后,可根据需要从体外用程控器在一定范围内改变上述各项基本参数值。
心脏起搏器的性能 有以下七个方面。
(1)磁铁测试频率: 为在心脏自身心律高于起搏频率时测试起搏器的性能,较多的起搏器均备有磁铁测试频率,即使用磁铁可将“按需”基本频率转为固定频率。方法是: 用一块永久磁铁放在植入埋藏式起搏器的相应皮肤表面,由于磁场的作用使起搏器电路中的干簧开关吸合,同步起搏器就能换成固定频率型,其频率往往设计得比起搏频率高10~15%,以便与起搏频率相区别。
(2)极限频率: 心脏起搏器能限制发放刺激脉冲频率的最大值,以防止因脉冲发生器的元、器件变质或损坏而出现起搏频率剧增的奔放现象。起搏器的最大发放脉冲频率称为极限频率,一般选为140ppm以下。
(3)干扰转换频率:当干扰信号足够大时,起搏器能转换为固定频率方式,以防止50Hz市电和高频电磁场等信号对同步型起搏器的干扰,保证心脏起搏的不间断。干扰转换频率通常选得比起搏频率高10~20%,以便与起搏频率相区别,并可作为存在干扰时报警用。为避免将心动过速当作干扰而误动作,一般均将干扰信号的频率限制在300ppm以上。
(4)逸搏间期: 起搏器感知心脏自身心搏到随后而出现起搏脉冲的时间间隔,称为起搏器的逸搏间期。设计起搏电路时,一般使逸搏间期大于起搏间期约10~15%,以保证自身心律在低于起搏频率之后仍能维持在自身心律的水平而不起搏,从而使患者感觉舒服,节省能源。起搏频率与逸搏间期相应频率的差值称为滞后值。
(5)脉冲能量补偿: 为防止因埋藏式起搏器的电源电压下降造成起搏失误,起搏器的脉冲宽度能在电源电压降低时相应增宽,以便补偿因脉冲幅度下降而减少的能量。
(6)选择更换时间:为保证埋藏式起搏器的可靠工作,常用起搏频率(包括磁铁频率)的下降或(和)脉冲宽度的增宽作为更换起搏器的指示,其中前者应用更多,易为患者自己觉察。按起搏频率指示更换时间的条件是,因电源的消耗使起搏频率下降10~20%。在超过更换时间后的一段时间里起搏器仍能有效地工作,以使患者作更换起搏器的充分准备。
(7)去颤保护: 由于在安装埋藏式起搏器中患者发生房颤或室颤时,需要用电击法去颤,因此起搏器应具有去颤保护功能,以防止去颤高压电脉冲(耐受400ws)对起搏电路的破坏。
起搏系统分析仪 起搏系统分析仪(简称PSA)是供起搏系统进行电测量的专用设备。它可用于对起搏器及其在患者安装过程中的性能和参数进行测量,其功能包括:
❶可根据起搏器的类型,自动测量起搏器的低端频率(起搏频率)、脉冲时间、输出电压(心房和心室)、脉冲宽度(心房和心室)、灵敏度(心房和心室)、脉冲电流强度(心房和心室)、脉冲能量(心房和心室)和反拗期;
❷在给患者安装起搏器的过程中,可将分析仪的测试条件调整到与所用起搏器相同的起搏方式和参数;
❸将已调好起搏方式和参数的PSA,与插入患者心腔内的导管电极远端连接,用以测量导管电极的阻抗和所感知的P/R波的幅值,记录心腔内心电图的幅值和压摆率,测量起搏阈值;
❹可进行心房超速起搏(频率可达800ppm)。
心脏起搏器的体外监测和随访 使用永久性埋植起搏器治疗的病人,需经常进行体外监测和随访。体外监测最基本参数是起搏频率。监测方法有:
❶由患者或其家属每天按时记脉搏数,发现起搏频率有明显下降时(每分钟减少3~4次),与医生联系;
❷使用便携式起搏脉冲数字显示器,贴在患者胸前,可显示起搏脉冲的频率(或脉冲时间)和宽度;
❸使用电话传输心电图的专用装置,在发觉异常情况下可通过电话随时与医生取得联系;
❹具有程序控制功能的起搏器,可用专用的体外程控器监测;
❺一般同步型起搏器,可采用胸壁刺激法监测,即用两枚针灸针为电极,刺入胸部两侧皮下,以体外起搏器为信号源,用以检查是否按需功能失效。此外,对脉冲波形和宽度的分析也是体外监测和随访的一项可行的重要内容,作为分析起搏故障的依据。