心脏起搏器
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人工心脏起搏器(artificial cardiac pacemaker)，一种医用电子仪器，按照规定的程序发放电脉冲，通过导线及电极刺激心脏，使之搏动，以治疗某些严重的心律失常，如窦房结功能障碍、房室传导阻滞、阵发性心动过速等。急症治疗用的临时性起搏装置，多采用导线经皮联接体外佩带的起搏器。心脏起搏器是由电池和电路组成的脉冲发生器，能定时发放一定频率的脉冲电流，通过起搏电极导线传输到心房或心室肌，使局部的心肌细胞受到刺激而兴奋，兴奋通过细胞间的传导扩散传布，导致整个心房和（或）心室的收缩。心脏的电信号使它跳动。当运行时，心脏跳动加速；当睡眠时，心脏跳动减慢。如果心电系统异常，心脏跳得很慢，甚至可能完全停止。人工心脏起膊器发出有规律的电脉冲，能使心脏保持跳动。
最初，人工心脏起搏器的电池部分装在身体的外部，导线从体外通过静脉到达心脏。它们只能在医院内短期使用。后来，鲁内.埃尔姆奎斯特在1958年制作了一个放在体内起搏器，锌一汞电波埋在皮下。1960年，瑞典医生奥克.森宁为一位病人植入了这种起搏器。电池一直使用了2---3年才更换。在20世纪80年代，起搏器上增加了微处理器。只有在感觉需要起搏器时，病人才启动它。今天的起搏器就更复杂了，起搏器可根据血液的湿度来调节心跳。1988年，一位病人安装了一个核动力起搏器。这个起搏器使用了微量的钚，它可以持续应用20年。
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心脏起搏器的功能类型是什么
（1）心房按需（AAI）型：电极置于心房。起搏器按规定的周长或频率发放脉冲起搏心房，并下传激动心室，以保持心房和心室的顺序收缩。如果有自身的心房搏动，起搏器能感知自身的P波，起抑制反应，并重整脉冲发放周期，避免心房节律竞争。
（2）心室按需（VVI）型：电极置于心室。起搏器按规定的周长或频率发放脉冲起搏心室，如果有自身的心搏，起搏器能感知自身心搏的QRS波，起抑制反应，并重整脉冲发放周期，避免心律竞争。但这型起搏器只保证心室起搏节律，而不能兼顾保持心房与心室收缩的同步、顺序、协调，因而是非生理性的。
（3）双腔（DDD）起搏器：心房和心室都放置电极。如果自身心率慢于起搏器的低限频率，导致心室传导功能有障碍，则起搏器感知P波触发心室起搏（呈VDD工作方式）。如果心房（P）的自身频率过缓，但房室传导功能是好的，则起搏器起搏心房，并下传心室（呈AAI工作方式）。这种双腔起搏器的逻辑，总能保持心房和心室得到同步、顺序、协调的收缩。如果只需采用VDD工作方式，可用单导线VDD起搏器，比放置心房和心室两根导线方便得多。
（4）频率自适应（R）起搏器：本型起搏器的起搏频率能根据机体对心排血量（即对需氧量）的要求而自动调节适应，起搏频率加快，则心排血量相应增加，满足机体生理需要。目前使用的频率自适应起搏器，多数是体动型的，也有一部分是每分钟通气量型的。具有频率自适应的VVI起搏器，称为VVIR型；具有频率自适应的AAI起搏器，称为AAIR型；具有频率自适应的DDD起搏器，称为DDDR型。以上心房按需起搏器、双腔起搏器、频率自适应起搏器都属于生理性起搏器。
（5）起搏器的程序控制功能：指埋藏在体内的起搏器，可以在体外用程序控制器改变其工作方式及工作参数。埋植起搏器后，可以根据机体的具体情况，规定一套最适合的工作方式和工作参数，使起搏器发挥最好的效能，资金节省上能而保持最长的使用寿限，有些情况下还可无创性地排除一些故障，程控功能的扩展，可使起搏器具有贮存资料、监测心律、施行电生理检查的功能。
起搏器的适用人群
严重的心跳过慢。心脏停跳3秒以上或心率经常低于40次，尤其是出现眼前发黑、突然晕倒的患者，应该植入起搏器。这也是起搏器最主要和最初的治疗范畴。
心脏收缩无力。疾病若破坏了心肌，或改变了其原有形态，会导致心肌无法有力收缩。心脏收缩功能下降就会引起心脏泵血不足，身体各部分无法获得充足的新鲜血液，造成头晕、胸闷、乏力等各种症状。如药物治疗无效的充血性心力衰竭、严重肥厚性梗阻型心肌病，可以在心脏各部分安装多个起搏器，同步产生多个电刺激命令，帮助心肌收缩。
心跳骤停。心脏停止跳动数分钟就能致死，一些疾病可引发心跳骤停或致命性恶性室性心律失常（如快速室性心动过速、心室颤动），可以安装具有除颤器功能的起搏器，能恢复心脏有规律的跳动。
在某些心脏病综合治疗中（颈动脉窦高敏综合征、血管迷走性晕厥、特发性Q—T延长综合征、预防快速房性心律失常等），起搏器还是不可或缺或唯一的治疗手段。
起搏器发展史
1、人类第一台起搏器 美国纽约贝斯-大卫医院胸科医生Hyman，在穿刺心脏给药过程中屡次发现，当针尖刺激右心房时可使心房肌除极而收缩，经过多年的探索和研究，Hyman 在1932年设计制作了一台由发条驱动的电脉冲发生器，该装置净重达7.2公斤，脉冲频率可调节为30、60、120次/分，Hyman将之称为人工心脏起搏器“artificial ;cardiac pacemaker”，这一术语一直沿用至今。这台发条式脉冲发生器成为人类第一台人工心脏起搏器。实验中，他用针穿刺兔的右心室对心室进行电刺激，使已停搏15分钟的心脏复跳，恢复正常的心脏跳动。不久，Hyman应用一根双极穿刺针，穿过肋间插到心脏进行起搏，为1例心脏停搏的病人应用了这一技术。人们也将这台发条驱动的脉冲发生器称为“Hymanator”。Hymanator原保存在德国Siemens公司，可惜在第二次世界大战中被战火毁灭，只留下一张照片。但是，Hyman的这一创举足以证明，对心脏一些部位进行电刺激可使心肌有效地除极，并扩展到整个心脏，从此奠定了心脏起搏理论与实践基础。第二次世界大战后，心脏起搏技术的临床价值逐渐显示出来，1951年，加拿大医生 Callaghan用心导管成功地进行了体外右心房起搏，1952年，他又用胸壁电极板进行了经胸壁心脏起搏。成功地救治了一名心脏骤停的病人。几百年、几代人的努力终于使人工心脏起搏技术逐渐形成并最后确立。
2、人工心脏起搏的雏形
在前人研究的基础上，1952年1月，美国哈佛大学医学院Paul M. Zoll医生首次在人体胸壁的表面施行脉宽 2ms，强度为75~150V的电脉冲刺激心脏，成功地为1例心脏停搏患者进行心脏复苏，挽救了这位濒死病人的生命。由于电极缝在胸壁，使电刺激起搏心脏的同时也刺激胸部肌肉，引起局部肌肉的抽动和疼痛，但这一创举立即受到医学界和工程技术界人士的广泛重视，迎来了心脏病学的又一个变革时期，临时性心脏起搏器术逐渐被医学界广泛接受，成为一种常规的缓慢性心律失常的治疗方法。Paul M. Zoll被尊称为“心脏起搏之父”。
Zoll的这一创举是其多年潜心研究的硕果。最初他在犬体上进行实验，将刺激电极缝置在胸壁和食管，细心观察刺激电极能否起到起搏心脏的作用。此后，Zoll研究成功一种标准类型的起搏器，他用一根长线状电极放置在犬的食管内，另一根缝置在犬的心包上，实验结果表明，电的脉冲刺激能引起心室有效的收缩，可使已经停跳的心脏复跳，并维持有效的血液循环。接着他又着手改进心外起搏技术和仪器，力求起搏仪器操作简单，功能完善，便于临床使用和推广。Zoll的研究中发现，当电流达50~200MA（或30~50W）时，心脏才对刺激起反应，当刺激电极的负极与心肌紧密贴近时，有效起搏心脏所需的能量相对较低。起搏刺激的脉宽一般需要2~3ms，而且不易产生竞争性效应。他也注意到，心动过速或室颤引起心肌本身缺血和缺氧时，应用电脉冲刺激容易引起两种心律的竞争。
1960年，Zoll、Chardack及Kantrowitz 等，分别通过开胸手术，植入心脏脉冲发生器及电极导线系统，使临时性起搏技术开始走向永久性。Zoll卓有成效的工作开创了心脏停搏的有效急救方法，开创了人工心脏起搏的新时代。除了在心脏起搏方面的杰出贡献外，Paul M. Zoll在心律转复术方面也有巨大的建树。1954年，Zoll和Kouwenhven研究体外电休克除颤技术成功。1955年他们用60Hz的交流电，放电时间150ms，首次经体外电除颤抢救成功1例室颤患者。Zoll的工作证明，电休克转复技术，可以终止临床各种类型的快速性心律失常。1952年Zoll.PM的卓有成效的创举仍然存在着严重的方法学缺点。该技术中的两个电极均缝在胸壁，起搏心脏的同时也引起胸部肌肉的抽动，引起局部的疼痛、烧灼。这些缺点使这一技术仅适合急诊病人短时间应用。1954年，Rosenbanm和Hansen创用了心外膜电极起搏心脏的方法，他们应用一支套管针，将起搏电极放置在靠近心脏的心包膜，大大减少了起搏脉冲的电流密度，减少了起搏时的疼痛。1957年，Zoll，Allen等分别将起搏电极缝置在心脏外科手术中发生房室阻滞患者的心外膜，进行有效的心脏起搏治疗。这些方法的疗效肯定，但需要相当复杂的外科技术，使这一阶段的起搏器研究者多为外科医生，也使这一技术的使用受到较大的限制。这一时期，临时起搏器的研制也在迅速发展，50年代初期，直流电起搏技术刚刚起步，尽管疗效肯定无疑，但其体积巨大，因此便携式仅仅是一个名词而已，实际只是可以移动的起搏装置。但此后不久，世界上第一台真正便携式临时起搏器问世，该起搏器的能源为一般电池。应用这种小型临时起搏器，Minnesota大学的C Walton Lillehei医师成功救治了一位先心病手术中发生房室阻滞患儿的生命。
3、临时心内膜起搏技术的发展
开胸植入起搏电极技术创伤大，患者需承受较大的手术，有感染等系列合并症，使其只能在有限患者中实施。如果推广在临床上的应用，需寻求更简单的方法。早在1954年，Hopps应用绝缘导线经静脉送入动物心房进行起搏实验成功。这一实验说明，应用起搏电极导线能够通过刺激心内膜有效起搏心脏。1958年，当时仅仅是一名普通外科住院医师的Seymour Furman进行了大量的心脏心内膜起搏实验，证明心内膜起搏比心外膜起搏的阈值明显降低，并能克服胸壁刺激的缺点，并倡用心内膜电极。1959 年Furman S 和Schaldach设计制造出心脏内膜起搏电极导线，并经周围静脉将起搏电极导线插入到右心室刺激心内膜，起搏心脏。在这一年发表的文章中Furman S对这一手术操作技术作了详细的报道和系统的阐述。Furman S经心内膜起搏心脏的实践和理论很快被人们接受，而经周围静脉植入起搏电极导线的方法大大简化了心脏起搏器植入技术，从而使心脏起搏器的临床应用受到极大重视，得到广泛开展。这是现代起搏技术的肇始，Furman S 成为公认的现代起搏技术的奠基者之一。Furman S的创举与其后的Scherlag B.J提出和发明导管法记录希氏束电图有异曲同工之处。在Scherlag 之前，希氏束的解剖和电生理的功能已有广泛的研究，在动物体和开胸手术病人已成功记录到希氏束电图，但这些都没有成为方便的、常规的临床记录希氏束的方法。直到1969年Scherlag导管法描记希氏束电图的文章发表，才使这项检查技术成为临床普遍应用的重要的心脏电生理检查方法。至今，Furman S还健在，四十多年来，他为现代起搏技术的建立和发展做了大量的工作。1978年，Furman植入了世界首例 DDD起搏器，1979年，Furman与其同事共同创立了北美起搏和电生理学会（North American Society of Pacing and Electrophysiology，NASPE）。他撰写的《A Practice of Cardiac Pacing》一书先后发行三版，成为全世界心内科及起搏专业医生的最重要的参考书。目前， Furman S任美国纽约Yeshiva大学爱因斯坦医学院的心胸外科教授，医学教授，任美国著名的PACE （Pacing and Clinical Electrophysiology）杂志的主编。Seymour Furman是一位名副其实的起搏技术的巨匠。
4、全埋藏式起搏器技术的发展
经过数代科学家、医学家的不懈努力，确立了体外临时起搏技术及临床应用方法，但由于其携带不便和容易并发感染，促进了全埋藏式起搏器的研究。1958 年10月15日在瑞典的斯德哥尔摩的Karolinska医院植入了世界首例全埋藏式人工心脏起搏器。这一举世瞩目的手术是由该医院的胸外科医生 Ake Senning教授执刀，成为世界第一位全埋藏式人工心脏起搏器植入的手术者。植入的固定频率型起搏器是由Elema-Schonander，即现在Pacesetter AB公司的Rune Elmqvist博士设计的，Elmqvist工程师成为世界第一例埋藏式心脏起搏器的设计者。这位著名的工程师现已谢世。Pacesetter AB公司建立了Rune Elmqvist纪念室以资怀念。植入的起搏器外型为圆形，能源是两节串联的镍-镉电池，该电池通过体外感应充电方式无创性充电，每周充电一次。植入的患者Arne Larsson为男性，40岁，患完全性房室阻滞多年，频发心脏停跳引起阿斯综合征，各种药物治疗均未奏效，病情逐渐加重。起搏器植入后心率明显增高，临床一般状况改善，此后又先后更换了25台起搏器，已经依赖心脏起搏器生活工作了42年，至今已逾82岁高龄，身体仍然健康并漫游世界。Arne Larsson是世界上第一位接受全埋藏式心脏起搏器治疗的病人。1986年，全埋藏式起搏器首次手术后的28年，在Monaco举行的“Cardiostim`86”起搏器学术研讨会上，大会主席团授予世界首例全埋藏式起搏器植入的 “三剑客”起搏器荣誉奖，表彰3人通力合作，开创了对人类健康与生命十分重要的医学治疗新技术。1960年William Chardack和Wilson Greatbatch在美国纽约为1例房室阻滞的患者植入了首例晶体管起搏器，起搏器能源为锌汞电池，标志着起搏器电池能源已由镍镉电池发展为锌汞电池，起搏器还应用了Hunter-Roth双极电极导线，这是起搏器史上又一个丰碑。Samuel Hunter 医生是对起搏技术做出突出贡献的另一位著名医师，他与电器工程师Norman Roth合作发明了双极电极导线，称为Hunter-Roth电极导线，这是起搏技术上的一个重大进展。刺激信号的振幅与两个电极间的距离呈正比关系，单极起搏的刺激信号大，其后还有较长的电位衰减指数曲线，两者貌似QRS波，容易发生误感知，这些问题给起搏技术造成较大的问题和困难。双极电极导线的问世解决了这些难题。1959年，Hunter应用心肌电极导线为病人植入了永久性心脏起搏器。
5、现代起搏器技术的确立
永久全埋藏式起搏器的植入标志着心脏起搏技术进入固率型时代。1964年 Castellanos、Lemberg和Berkovits等研究成功心室按需型起搏器，使起搏技术进入起搏器第二代：按需型心脏起搏。1963年 Nathan率先应用VAT心房同步起搏，1975年Cammilli提出感知呼吸的频率适应性起搏器，这是最早的频率适应性起搏器。1978年 Funke提出了DDT起搏器设计构想。同年，Furman植入世界首例DDD起搏器。这些使起搏技术进入了第三代即生理性起搏的时代。1995年，首例起搏阈值自动夺获型起搏器问世，这一技术开创了起搏器自动化的新时代。其特点为根据佩带者的实际情况制定其在体内工作的各种参数。
至今，心脏起搏技术还在迅猛发展，每年都有很多新的功能、新的技术问世，使起搏器技术更加完善，使佩带者更大程度上受益。
相关技术
永久性人工心脏起搏器植入术
永久性心脏起搏器是治疗各种原因引起的不可逆的心脏起搏和传导功能障碍性疾病的主要方法。常用于“有症状的心动过缓”患者。所谓“有症状的心动过缓”是指心室率缓慢致脑供血不足，可产生头昏、眩晕、黑蒙及晕厥（短暂意识丧失）等；全身供血不足可产生疲乏、体力活动耐量降低、充血性心力衰竭等表现。传统的治疗方式为安装单腔、双腔起博器，也有采用安装双腔、三腔及植入式心脏自动除颤复律起搏器，为心动过缓、传导阻滞、心动过速及心力衰竭的患者解除疾苦，也为难治性心力衰竭和反复发作危及生命的室性心动过速、室颤患者提供了新的治疗途径。
起搏器术后的自我护理
术后短期内注意事项：
（1）术后24 h 内绝对卧床，取平卧位或低坡卧位，禁止翻身，术后第2天可适当术侧卧位。术后1周内术侧肢体制动，并加强观察心律变化。在术后恢复期进行肢体功能锻炼时要遵循循序渐进的原则，避免患侧肢体做剧烈重复的甩手动作、大幅度地外展、上抬及患侧肩部负重、从高处往下跳。如果出现肩部肌肉抽动，可能是导线脱离，应立即到医院检查。
（2）术后早期应保持局部敷料清洁干燥，如有敷料碰湿或脱落要及时更换。在拆线后仍要保持局部皮肤清洁，不穿过紧的内衣，若术后出现局部红肿痛，甚至皮肤溃烂，此时不宜在家中自行处理。若同时伴有发热等全身症状，则要考虑感染的可能，应及时到医院检查治疗。
术后康复期的护理：
（1）一般来说安装起搏器术后患者原有的头晕乏力等症状会随之改善，但如果术后持续出现上述症状，尤其是心室起搏患者，应到医院诊察是否发生了人工起搏器综合征。一旦确诊症状明显则需要更换心房同步或房室顺序起搏器。
（2）安置起搏器术后是否应该继续服药取决于患者原有疾病的病情。起搏器只能解决心脏传导上的问题，如果原来心功能较差或伴有其他的心脏疾患，仍应根据病情坚持服药，这样可以有效地维护心功能，降低起搏器本身对心功能的影响。
（3）术后早期进行肢体功能锻炼有利于局部血液循环，有利于切口愈合。应说服患者，消除其顾虑，一般在拆线后即可开始锻炼计划。早期可能会有轻微的切口疼痛，这属正常现象，在出院后仍应坚持下去。锻炼应循序渐进，不可操之过急，逐渐加大幅度做抬臂，扩胸或“爬墙”等运动，直到手臂可举过头顶摸到对侧耳垂，尽早恢复正常肢体功能，是提高患者术后生活质量的保证。
（4）一般来说在患者出院后起搏器的工作已趋向稳定，但很多病人时常担心起搏器会突然故障或停止工作，因此必要的解释是解除其心理压力的关键。要向患者说明电池内的电是不可能突然用空的，它只会慢慢消耗。因此心脏决不会突然停搏。但有时也会发生一些意外情况，当患者无意中进入了高压电磁场或不小心超越了手提电话与起搏器的安全距离时，患者就可能出现一些全身异样的感觉。严重情况下可能会引起心律失常。此时患者不必惊慌，只要离开现场,起搏器就会很快恢复正常。在某些意外情况下，起搏器遭到严重的撞击，或肢体过度负重时，起搏器会出现工作异常，甚至导线断离。此时患者可有不同程度的不适感。严重的起搏器依赖患者可能会重新出现黑蒙、眩晕等症状，自测脉搏会发现心率减慢至正常以下。此时应立即停止活动，将患侧肢体制动，并携带好起搏器卡（上面记载着起搏器的植入时间，类型等重要资料），尽快赶到医院，接受医生检查。
起搏器功能的监测 ：
（1）术后教会患者自测脉搏，因为检查脉搏是监测起搏器工作情况既简便又有效的方法。监测脉搏时要保证每天在同一种身体状态下，如每天清晨醒来时或静坐15 mim 后。
（2）安置起搏器的早期往往起搏阈值不稳定，需要及时调整。因此需要定期到医院检查，一般术后1个月内每2周1次，3个月内每月1次。引起阈值升高的因素有很多，除了与电极位置有关外，睡眠不足、饱餐、抗心律失常药物、高血压等因素可能有影响。因此术后患者应保持良好的情绪，保证有规律的生活及作息制度，避免一切可能的不良因素。
起搏器安装过程
起搏器安装手术由心内科医生施行，通常在局麻下进行。方法是，将电极导线从手臂或锁骨下方的静脉插入，在X线透视下，将其插入预定的心腔起搏位置，固定并检测。然后在胸部埋入与电极导线相连接的起搏器，缝合皮肤，手术即可完成。
心脏起搏器安装前需注意什么？
(1)健康史：了解病人的发病情况及以往的诊治过程。
1)一般资料：年龄、性别、身高、体重、发育、饮食习惯及营养状况
2)家族史：家族中有无患心脏病的病人。3)既往史、药物史：有无其他疾病及药物过敏史。
(2)身体状况：了解疾病的特点、类型、重要脏器的功能等，以及病人需要安装起搏器的类型。
1)心脏和全身症状：如病人的心率、心律、体温情况及活动耐受情况和自理能力等。
3)心理及社会支持情况：由于起搏器价格高，应了解家属对手术的支持程度、病人的心理状态，以及对术后康复知识的了解和掌握程度。
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