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心臟起搏器(cardiac pacemaker),就是一個人為的「司令部」,它能替代心臟的起搏點,使心臟有節律地跳動起來。心臟起搏器是由電池和電路組成的脈衝發生器,能定時發放一定頻率的脈衝電流,通過起搏電極導線傳輸到心房或心室肌,使局部的心肌細胞受到刺激而興奮,興奮通過細胞間的傳導擴散傳布,導致整個心房和(或)心室的收縮。心臟的電信號使它跳動。當運行時,心臟跳動加速;當睡眠時,心臟跳動減慢。如果心電系統異常,心臟跳得很慢,甚至可能完全停止。人工心臟起膊器發出有規律的電脈衝,能使心臟保持跳動。

1 心臟起搏器 -簡介

心臟起搏器心臟起搏器

最初,人工心臟起搏器的電池部分裝在身體的外部,導線從體外通過靜脈到達心臟。它們只能在醫院內短期使用。後來,魯內·埃爾姆奎斯特在1958年製作了一個放在體內起搏器,鋅一汞電池埋在皮下。1960年,瑞典醫生奧克·森寧為一位病人植入了這種起搏器。電池一直使用了2---3年才更換。在20世紀80年代,起搏器上增加了微處理器。只有在感覺需要起搏器時,病人才啟動它。今天的起搏器就更複雜了,起搏器可根據血液的濕度來調節心跳。1988年,一位病人安裝了一個核動力起搏器。這個起搏器使用了微量的鈈,它可以持續應用20年。

2 心臟起搏器 -功能類型

(1)心房按需(AAI)型
心臟起搏器心臟起搏器

電極置於心房。起搏器按規定的周長或頻率發放脈衝起搏心房,並下傳激動心室,以保持心房和心室的順序收縮。如果有自身的心房搏動,起搏器能感知自身的P波,起抑制反應,並重整脈衝發放周期,避免心房節律競爭。

(2)心室按需(vvi)型

電極置於心室。起搏器按規定的周長或頻率發放脈衝起搏心室,如果有自身的心搏,起搏器能感知自身心搏的QRS波,起抑制反應,並重整脈衝發放周期,避免心律競爭。但這型起搏器只保證心室起搏節律,而不能兼顧保持心房與心室收縮的同步、順序、協調,因而是非生理性的。

(3)雙腔(DDD)起搏器

心房和心室都放置電極。如果自身心率慢於起搏器的低限頻率,導致心室傳導功能有障礙,則起搏器感知P波觸發心室起搏(呈VDD工作方式)。如果心房(P)的自身頻率過緩,但房室傳導功能是好的,則起搏器起搏心房,並下傳心室(呈AAI工作方式)。這種雙腔起搏器的邏輯,總能保持心房和心室得到同步、順序、協調的收縮。如果只需採用VDD工作方式,可用單導線VDD起搏器,比放置心房和心室兩根導線方便得多。

(4)頻率自適應(R)起搏器

本型起搏器的起搏頻率能根據機體對心排血量(即對需氧量)的要求而自動調節適應,起搏頻率加快,則心排血量相應增加,滿足機體生理需要。目前使用的頻率自適應起搏器,多數是體動型的,也有一部分是每分鐘通氣量型的。具有頻率自適應的VVI起搏器,稱為VVIR型;具有頻率自適應的AAI起搏器,稱為AAIR型;具有頻率自適應的DDD起搏器,稱為DDDR型。以上心房按需起搏器、雙腔起搏器、頻率自適應起搏器都屬於生理性起搏器。

(5)起搏器的程序控制功能

指埋藏在體內的起搏器,可以在體外用程序控制器改變其工作方式及工作參數。埋植起搏器后,可以根據機體的具體情況,規定一套最適合的工作方式和工作參數,使起搏器發揮最好的效能,資金節省上能而保持最長的使用壽限,有些情況下還可無創性地排除一些故障,程式控制功能的擴展,可使起搏器具有貯存資料、監測心律、施行電生理檢查的功能。

3 心臟起搏器 -適用人群

嚴重的心跳過慢

心臟停跳3秒以上或心率經常低於40次,尤其是出現眼前發黑、突然暈倒的患者,應該植入起搏器。這也是起搏器最主要和最初的治療範疇。

心臟收縮無力

疾病若破壞了心肌,或改變了其原有形態,會導致心肌無法有力收縮。心臟收縮功能下降就會引起心臟泵血不足,身體各部分無法獲得充足的新鮮血液,造成頭暈、胸悶、乏力等各種癥狀。如藥物治療無效的充血性心力衰竭、嚴重肥厚性梗阻型心肌病,可以在心臟各部分安裝多個起搏器,同步產生多個電刺激命令,幫助心肌收縮。

心跳驟停

心臟停止跳動數分鐘就能致死,一些疾病可引發心跳驟停或致命性惡性室性心律失常(如快速室性心動過速、心室顫動),可以安裝具有除顫器功能的起搏器,能恢復心臟有規律的跳動。在某些心臟病綜合治療中(頸動脈竇高敏綜合征、血管迷走性暈厥、特發性Q—T延長綜合征、預防快速房性心律失常等),起搏器還是不可或缺或唯一的治療手段。

4 心臟起搏器 -發展史

人類第一台起搏器
心臟起搏器心臟起搏器

美國紐約貝斯-大衛醫院胸科醫生Hyman,在穿刺心臟給葯過程中屢次發現,當針尖刺激右心房時可使心房肌除極而收縮,經過多年的探索和研究,Hyman 在1932年設計製作了一台由發條驅動的電脈衝發生器,該裝置凈重達7.2公斤,脈衝頻率可調節為30、60、120次/分,Hyman將之稱為人工心臟起搏器「artificial ;cardiac pacemaker」,這一術語一直沿用至今。這台發條式脈衝發生器成為人類第一台人工心臟起搏器。實驗中,他用針穿刺兔的右心室對心室進行電刺激,使已停搏15分鐘的心臟復跳,恢復正常的心臟跳動。不久,Hyman應用一根雙極穿刺針,穿過肋間插到心臟進行起搏,為1例心臟停搏的病人應用了這一技術。人們也將這台發條驅動的脈衝發生器稱為「Hymanator」。Hymanator原保存在德國Siemens公司,可惜在第二次世界大戰中被戰火毀滅,只留下一張照片。但是,Hyman的這一創舉足以證明,對心臟一些部位進行電刺激可使心肌有效地除極,並擴展到整個心臟,從此奠定了心臟起搏理論與實踐基礎。第二次世界大戰後,心臟起搏技術的臨床價值逐漸顯示出來,1951年,加拿大醫生 Callaghan用心導管成功地進行了體外右心房起搏,1952年,他又用胸壁電極板進行了經胸壁心臟起搏。成功地救治了一名心臟驟停的病人。幾百年、幾代人的努力終於使人工心臟起搏技術逐漸形成並最後確立。

人工心臟起搏的雛形

在前人研究的基礎上,1952年1月,美國哈佛大學醫學院Paul M. Zoll醫生首次在人體胸壁的表面施行脈寬 2ms,強度為75~150V的電脈衝刺激心臟,成功地為1例心臟停搏患者進行心臟復甦,挽救了這位瀕死病人的生命。由於電極縫在胸壁,使電刺激起搏心臟的同時也刺激胸部肌肉,引起局部肌肉的抽動和疼痛,但這一創舉立即受到醫學界和工程技術界人士的廣泛重視,迎來了心臟病學的又一個變革時期,臨時性心臟起搏器術逐漸被醫學界廣泛接受,成為一種常規的緩慢性心律失常的治療方法。Paul M. Zoll被尊稱為「心臟起搏之父」。Zoll的這一創舉是其多年潛心研究的碩果。最初他在犬體上進行實驗,將刺激電極縫置在胸壁和食管,細心觀察刺激電極能否起到起搏心臟的作用。此後,Zoll研究成功一種標準類型的起搏器,他用一根長線狀電極放置在犬的食管內,另一根縫置在犬的心包上,實驗結果表明,電的脈衝刺激能引起心室有效的收縮,可使已經停跳的心臟復跳,並維持有效的血液循環。接著他又著手改進心外起搏技術和儀器,力求起搏儀器操作簡單,功能完善,便於臨床使用和推廣。Zoll的研究中發現,當電流達50~200MA(或30~50W)時,心臟才對刺激起反應,當刺激電極的負極與心肌緊密貼近時,有效起搏心臟所需的能量相對較低。起搏刺激的脈寬一般需要2~3ms,而且不易產生競爭性效應。他也注意到,心動過速或室顫引起心肌本身缺血和缺氧時,應用電脈衝刺激容易引起兩種心律的競爭。

1960年,Zoll、Chardack及Kantrowitz 等,分別通過開胸手術,植入心臟脈衝發生器及電極導線系統,使臨時性起搏技術開始走向永久性。Zoll卓有成效的工作開創了心臟停搏的有效急救方法,開創了人工心臟起搏的新時代。除了在心臟起搏方面的傑出貢獻外,Paul M. Zoll在心律轉復術方面也有巨大的建樹。1954年,Zoll和Kouwenhven研究體外電休克除顫技術成功。1955年他們用60Hz的交流電,放電時間150ms,首次經體外電除顫搶救成功1例室顫患者。Zoll的工作證明,電休克轉復技術,可以終止臨床各種類型的快速性心律失常。1952年Zoll . P M的卓有成效的創舉仍然存在著嚴重的方法學缺點。該技術中的兩個電極均縫在胸壁,起搏心臟的同時也引起胸部肌肉的抽動,引起局部的疼痛、燒灼。這些缺點使這一技術僅適合急診病人短時間應用。1954年,Rosenbanm和Hansen創用了心外膜電極起搏心臟的方法,他們應用一支套管針,將起搏電極放置在靠近心臟的心包膜,大大減少了起搏脈衝的電流密度,減少了起搏時的疼痛。1957年,Zoll,Allen等分別將起搏電極縫置在心臟外科手術中發生房室阻滯患者的心外膜,進行有效的心臟起搏治療。這些方法的療效肯定,但需要相當複雜的外科技術,使這一階段的起搏器研究者多為外科醫生,也使這一技術的使用受到較大的限制。這一時期,臨時起搏器的研製也在迅速發展,50年代初期,直流電起搏技術剛剛起步,儘管療效肯定無疑,但其體積巨大,因此攜帶型僅僅是一個名詞而已,實際只是可以移動的起搏裝置。但此後不久,世界上第一台真正攜帶型臨時起搏器問世,該起搏器的能源為一般電池。應用這種小型臨時起搏器,Minnesota大學的C Walton Lillehei醫師成功救治了一位先心病手術中發生房室阻滯患兒的生命。

臨時心內膜起搏技術的發展

開胸植入起搏電極技術創傷大,患者需承受較大的手術,有感染等系列合併症,使其只能在有限患者中實施。如果推廣在臨床上的應用,需尋求更簡單的方法。早在1954年,Hopps應用絕緣導線經靜脈送入動物心房進行起搏實驗成功。這一實驗說明,應用起搏電極導線能夠通過刺激心內膜有效起搏心臟。1958年,當時僅僅是一名普通外科住院醫師的Seymour Furman進行了大量的心臟心內膜起搏實驗,證明心內膜起搏比心外膜起搏的閾值明顯降低,並能克服胸壁刺激的缺點,並倡用心內膜電極。1959 年Furman S 和Schaldach設計製造出心臟內膜起搏電極導線,並經周圍靜脈將起搏電極導線插入到右心室刺激心內膜,起搏心臟。在這一年發表的文章中Furman S對這一手術操作技術作了詳細的報道和系統的闡述。Furman S經心內膜起搏心臟的實踐和理論很快被人們接受,而經周圍靜脈植入起搏電極導線的方法大大簡化了心臟起搏器植入技術,從而使心臟起搏器的臨床應用受到極大重視,得到廣泛開展。這是現代起搏技術的肇始,Furman S 成為公認的現代起搏技術的奠基者之一。Furman S的創舉與其後的Scherlag B.J提出和發明導管法記錄希氏束電圖有異曲同工之處。在Scherlag 之前,希氏束的解剖和電生理的功能已有廣泛的研究,在動物體和開胸手術病人已成功記錄到希氏束電圖,但這些都沒有成為方便的、常規的臨床記錄希氏束的方法。直到1969年Scherlag導管法描記希氏束電圖的文章發表,才使這項檢查技術成為臨床普遍應用的重要的心臟電生理檢查方法。至今,Furman S還健在,四十多年來,他為現代起搏技術的建立和發展做了大量的工作。1978年,Furman植入了世界首例 DDD起搏器,1979年,Furman與其同事共同創立了北美起搏和電生理學會(North American Society of Pacing and Electrophysiology,NASPE)。他撰寫的《A Practice of Cardiac Pacing》一書先後發行三版,成為全世界心內科及起搏專業醫生的最重要的參考書。目前, Furman S任美國紐約Yeshiva大學愛因斯坦醫學院的心胸外科教授,醫學教授,任美國著名的PACE (Pacing and Clinical Electrophysiology)雜誌的主編。Seymour Furman是一位名副其實的起搏技術的巨匠。

全埋藏式起搏器技術的發展

經過數代科學家、醫學家的不懈努力,確立了體外臨時起搏技術及臨床應用方法,但由於其攜帶不便和容易併發感染,促進了全埋藏式起搏器的研究。1958 年10月15日在瑞典的斯德哥爾摩的Karolinska醫院植入了世界首例全埋藏式人工心臟起搏器。這一舉世矚目的手術是由該醫院的胸外科醫生 Ake Senning教授執刀,成為世界第一位全埋藏式人工心臟起搏器植入的手術者。植入的固定頻率型起搏器是由Elema-Schonander,即現在Pacesetter AB公司的Rune Elmqvist博士設計的,Elmqvist工程師成為世界第一例埋藏式心臟起搏器的設計者。這位著名的工程師現已謝世。Pacesetter AB公司建立了Rune Elmqvist紀念室以資懷念。植入的起搏器外型為圓形,能源是兩節串聯的鎳-鎘電池,該電池通過體外感應充電方式無創性充電,每周充電一次。植入的患者Arne Larsson為男性,40歲,患完全性房室阻滯多年,頻發心臟停跳引起阿斯綜合征,各種藥物治療均未奏效,病情逐漸加重。起搏器植入后心率明顯增高,臨床一般狀況改善,此後又先後更換了25台起搏器,已經依賴心臟起搏器生活工作了42年,至今已逾82歲高齡,身體仍然健康並漫遊世界。Arne Larsson是世界上第一位接受全埋藏式心臟起搏器治療的病人。1986年,全埋藏式起搏器首次手術后的28年,在Monaco舉行的「Cardiostim`86」起搏器學術研討會上,大會主席團授予世界首例全埋藏式起搏器植入的 「三劍客」起搏器榮譽獎,表彰3人通力合作,開創了對人類健康與生命十分重要的醫學治療新技術。1960年William Chardack和Wilson Greatbatch在美國紐約為1例房室阻滯的患者植入了首例晶體管起搏器,起搏器能源為鋅汞電池,標誌著起搏器電池能源已由鎳鎘電池發展為鋅汞電池,起搏器還應用了Hunter-Roth雙極電極導線,這是起搏器史上又一個豐碑。Samuel Hunter 醫生是對起搏技術做出突出貢獻的另一位著名醫師,他與電器工程師Norman Roth合作發明了雙極電極導線,稱為Hunter-Roth電極導線,這是起搏技術上的一個重大進展。刺激信號的振幅與兩個電極間的距離呈正比關係,單極起搏的刺激信號大,其後還有較長的電位衰減指數曲線,兩者貌似QRS波,容易發生誤感知,這些問題給起搏技術造成較大的問題和困難。雙極電極導線的問世解決了這些難題。1959年,Hunter應用心肌電極導線為病人植入了永久性心臟起搏器。

現代起搏器技術的確立

永久全埋藏式起搏器的植入標誌著心臟起搏技術進入固率型時代。1964年 Castellanos、Lemberg和Berkovits等研究成功心室按需型起搏器,使起搏技術進入起搏器第二代:按需型心臟起搏。1963年 Nathan率先應用VAT心房同步起搏,1975年Cammilli提出感知呼吸的頻率適應性起搏器,這是最早的頻率適應性起搏器。1978年 Funke提出了DDT起搏器設計構想。同年,Furman植入世界首例DDD起搏器。這些使起搏技術進入了第三代即生理性起搏的時代。1995年,首例起搏閾值自動奪獲型起搏器問世,這一技術開創了起搏器自動化的新時代。其特點為根據佩帶者的實際情況制定其在體內工作的各種參數。   至今,心臟起搏技術還在迅猛發展,每年都有很多新的功能、新的技術問世,使起搏器技術更加完善,使佩帶者更大程度上受益。

5 心臟起搏器 -相關技術

永久性心臟起搏器是治療各種原因引起的不可逆的心臟起搏和傳導功能障礙性疾病的主要方法。常用於「有癥狀的心動過緩」患者。所謂「有癥狀的心動過緩」是指心室率緩慢致腦供血不足,可產生頭昏、眩暈、黑蒙及暈厥(短暫意識喪失)等;全身供血不足可產生疲乏、體力活動耐量降低、充血性心力衰竭等表現。傳統的治療方式為安裝單腔、雙腔起博器,也有採用安裝雙腔、三腔及植入式心臟自動除顫復律起搏器,為心動過緩、傳導阻滯、心動過速及心力衰竭的患者解除疾苦,也為難治性心力衰竭和反覆發作危及生命的室性心動過速、室顫患者提供了新的治療途徑。

6 心臟起搏器 -起搏器術后的自我護理

術后短期內注意事項

(1)術后24 h 內絕對卧床,取平卧位或低坡卧位,禁止翻身,術后第2天可適當術側卧位。術后1周內術側肢體制動,並加強觀察心律變化。在術后恢復期進行肢體功能鍛煉時要遵循循序漸進的原則,避免患側肢體做劇烈重複的甩手動作、大幅度地外展、上抬及患側肩部負重、從高處往下跳。如果出現肩部肌肉抽動,可能是導線脫離,應立即到醫院檢查。   

(2)術后早期應保持局部敷料清潔乾燥,如有敷料碰濕或脫落要及時更換。在拆線后仍要保持局部皮膚清潔,不穿過緊的內衣,若術后出現局部紅腫痛,甚至皮膚潰爛,此時不宜在家中自行處理。若同時伴有發熱等全身癥狀,則要考慮感染的可能,應及時到醫院檢查治療。

術后康復期的護理

(1)一般來說安裝起搏器術後患者原有的頭暈乏力等癥狀會隨之改善,但如果術后持續出現上述癥狀,尤其是心室起搏患者,應到醫院診察是否發生了人工起搏器綜合征。一旦確診癥狀明顯則需要更換心房同步或房室順序起搏器。   

(2)安置起搏器術后是否應該繼續服藥取決於患者原有疾病的病情。起搏器只能解決心臟傳導上的問題,如果原來心功能較差或伴有其他的心臟疾患,仍應根據病情堅持服藥,這樣可以有效地維護心功能,降低起搏器本身對心功能的影響。   

(3)術后早期進行肢體功能鍛煉有利於局部血液循環,有利於切口癒合。應說服患者,消除其顧慮,一般在拆線后即可開始鍛煉計劃。早期可能會有輕微的切口疼痛,這屬正常現象,在出院后仍應堅持下去。鍛煉應循序漸進,不可操之過急,逐漸加大幅度做抬臂,擴胸或「爬牆」等運動,直到手臂可舉過頭頂摸到對側耳垂,儘早恢復正常肢體功能,是提高患者術後生活質量的保證。   

(4)一般來說在患者出院後起搏器的工作已趨向穩定,但很多病人時常擔心起搏器會突然故障或停止工作,因此必要的解釋是解除其心理壓力的關鍵。要向患者說明電池內的電是不可能突然用空的,它只會慢慢消耗。因此心臟決不會突然停搏。但有時也會發生一些意外情況,當患者無意中進入了高壓電磁場或不小心超越了手提電話與起搏器的安全距離時,患者就可能出現一些全身異樣的感覺。嚴重情況下可能會引起心律失常。此時患者不必驚慌,只要離開現場,起搏器就會很快恢復正常。在某些意外情況下,起搏器遭到嚴重的撞擊,或肢體過度負重時,起搏器會出現工作異常,甚至導線斷離。此時患者可有不同程度的不適感。嚴重的起搏器依賴患者可能會重新出現黑蒙、眩暈等癥狀,自測脈搏會發現心率減慢至正常以下。此時應立即停止活動,將患側肢體制動,並攜帶好起搏器卡(上面記載著起搏器的植入時間,類型等重要資料),儘快趕到醫院,接受醫生檢查。

起搏器功能的監測

(1)術后教會患者自測脈搏,因為檢查脈搏是監測起搏器工作情況既簡便又有效的方法。監測脈搏時要保證每天在同一種身體狀態下,如每天清晨醒來時或靜坐15 mim 后。   

(2)安置起搏器的早期往往起搏閾值不穩定,需要及時調整。因此需要定期到醫院檢查,一般術后1個月內每2周1次,3個月內每月1次。引起閾值升高的因素有很多,除了與電極位置有關外,睡眠不足、飽餐、抗心律失常藥物、高血壓等因素可能有影響。因此術後患者應保持良好的情緒,保證有規律的生活及作息制度,避免一切可能的不良因素。

7 心臟起搏器 -安裝過程

起搏器安裝手術由心內科醫生施行,通常在局麻下進行。方法是,將電極導線從手臂或鎖骨下方的靜脈插入,在X線透視下,將其插入預定的心腔起搏位置,固定並檢測。然後在胸部埋入與電極導線相連接的起搏器,縫合皮膚,手術即可完成。

8 心臟起搏器 -安裝前需注意事項

健康史

了解病人的發病情況及以往的診治過程。 

1)一般資料:年齡、性別、身高、體重、發育、飲食習慣及營養狀況   

2)家族史:家族中有無患心臟病的病人。3)既往史、藥物史:有無其他疾病及藥物過敏史。

身體狀況

了解疾病的特點、類型、重要臟器的功能等,以及病人需要安裝起搏器的類型。   

1)心臟和全身癥狀:如病人的心率、心律、體溫情況及活動耐受情況和自理能力等。   

2)輔助檢查:心電圖、心臟多普勒檢查、血常規及出凝血時間。   

3)心理及社會支持情況:由於起搏器價格高,應了解家屬對手術的支持程度、病人的心理狀態,以及對術后康復知識的了解和掌握程度。

9 心臟起搏器 -安全性

很多患者對安裝起搏器感到擔憂,其實安裝起搏器很安全,「起搏器可根據起搏的心腔分為單腔起搏器、雙腔起搏器(起搏左、右心房,或右心房和右心室)、三腔起搏器(起搏右心房和左、右心室)。」何梅先表示,就診時醫生會根據病人的具體情況選擇合適的起搏器安裝。

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