心臟除顫器原理及主要技術指標

摘要：心臟除顫器是手術室和急救科的必備設備，本文簡要介紹了心臟除顫器的發(fā)展、原理、分類及主要技術指標。

關鍵詞：心臟除顫器；原理；分類；技術指標

Abstract：Cardiac defibrillator is a necessary equipment for operation room and emergency department， this paper briefly introduces the development， principles， classification and the main technical indicators of Cardiac defibrillator.

Key words：Cardiac defibrillator；Principle；Classification；Technical index

電擊除顫就是利用足夠大的電流流過心臟來刺激心肌，使所有的心肌細胞同時去極化，然后同時進入不應期，從而促使顫動的心肌恢復同步收縮狀態(tài)，使心肌恢復正常。然而只有一定幅度和一定的持續(xù)時間的電流才能起到除顫作用。電擊除顫是由心臟除顫器來完成的，它產生足夠大的電能量，通過除顫電極引入到患者的心臟，從而達到除顫目的。

心臟除顫器又稱電復律機，主要由除顫充/放電電路、心電信號放大/顯示電路、控制電路、心電圖記錄器、電源以及除顫電極板等組成，是目前臨床上廣泛使用的搶救設備之一。它用脈沖電流作用于心臟，實施電擊治療，消除心率失常，使心臟恢復竇性心律，具有療效高、作用快、操作簡便以及與藥物相比較為安全等優(yōu)點。

1 心臟除顫器的發(fā)展

最初的除顫器可產生出60 Hz的交流電流流過心臟，電流可大到15A，持續(xù)150ms。用這樣的交流電流去電擊心臟，使心臟重新同步，如不能恢復，則再次重復讓這樣的交流脈沖流過心臟，直到恢復心跳為止。

交流除顫器可以成功地消除室顫，但無法消除房顫，而且在試圖消除房顫時，反而會引起室顫，還有一個缺點是，在它的最大輸出時，此除顫器的變壓器的輸入端電流會高達90A，這會干擾連在同一電源線上的其它儀器的工作，所以現在交流除顫器已不再使用。

1962年，Bernard Lown發(fā)明了直流除顫器并成功地用于臨床，而且這種直流除顫方法一直沿用到現在。這種方法是先用直流電流對電容充電，達到較高的電壓后再通過電極在患者的胸部快速放電，直流除顫器不僅能比交流除顫器更有效地去除室顫，而且也能用于消除房顫和其它類型的心律失常。由于不用多次重復地對患者加以大電流，所以對患者來說，其危害也比較小。

2 工作原理

心臟除顫器的基本組成部分為充電電路、放電電路及充放電控制電路，充電電路由低壓直流電源、電壓變換器、高壓整流組成，放電電路由電容器組成，充放電控制電路由繼電器、瓦特表等組成。其工作原理圖，見圖1。其中，電壓變換器是將直流低壓變換成高壓脈沖， 經高壓整流后向儲能電容器充電，使電容器獲得一定電能，儲能過程不到1 min。除顫治療時，首先高壓繼電器動作，切斷充電電路，接通放電電路，使電容器儲存的電能經由電感、導線及人體構成的放電回路產生高壓放電脈沖，構成RLC（R為人體電阻、導線本身電阻、人體與電極的接觸電阻三者之和）串聯諧振衰減振蕩電路，即為阻尼振蕩放電電路，通過胸部由一個極板到另一個極板。通過電擊，患者可消除某些心律紊亂，使心律恢復正常。

3 心臟除顫器的類型

按不同的分類方式心臟除顫器可分為不同的類型。

3.1按是否與R 波同步來分 可分為非同步型和同步型除顫器兩種。非同步型除顫器在除顫時與患者自身的R 波不同步， 可用于心室顫動或撲動。而同步型除顫器在除顫時與患者自身的R波同步， 它利用人體心電信號R 波控制電流脈沖的發(fā)放， 使電擊脈沖剛好落在R 波下降支， 而不是易激期， 從而避免心室纖顫的發(fā)生， 主要用于除心室顫動和撲動以外的所有快速性心律失常， 如室上性及室性心動過速等。

3.2按電極放置的位置來分 可分為體內除顫器和體外除顫器，體內除顫器是將電極放置在胸內直接接觸心肌進行除顫，早期體內除顫器結構簡單，主要用于開胸心臟手術時直接對心肌電擊，現代的體內除顫器是埋藏式的，其結構和功能與早期除顫器大不相同，它除了能夠自動除顫外， 還能自動進行監(jiān)護、判斷心律失常、選擇療法進行治療。體外除顫器是將電極放在胸壁處間接進行除顫，目前臨床使用的除顫器大都屬于這一類型。

4 心臟除顫器的主要技術指標

4.1 最大儲能值 這是指除顫電擊前，儲能電容兩端儲存的最大能量值，單位用焦耳（J）表示。經實驗證明，電擊的安全劑量即最大儲能值以不大于400 J為宜。

4.2 釋放能量 除顫器能量儲存多少并不等于就能給病人釋放多少，這是因為在釋放電能時，電容器的電阻、電極和皮膚接觸電阻、電極接插件的接觸電阻等都要消耗電能，所以對不同的患者，相同的儲存電能會釋放出不同的能量。因此，釋放能量的大小必須以一定的負荷為前提，通常以負荷50 Ω作為患者的等效電阻值。

4.3安全電壓 安全電壓指除顫器以最大儲能值向一定負荷釋放能量時在負荷上的最高電壓值，為安全指標，防止患者在電擊時承受過高的電壓。IEC暫作這樣的規(guī)定：除顫器以最大儲能值向100 Ω電阻負荷釋放時，在負荷上的最高電壓值不應該超過5000 V。

4.4最大儲能時間 儲能電容充電到最大儲能值所需要的時間稱為最大儲能時間。該參數要求越小越好， 因為儲能時間越短， 搶救和治療所需的準備時間也就越少。但因受電源內阻的限制， 該時間不可能無限制地減少。目前大多數除顫器最大儲能時間在10～15 s 范圍內。

5 討論

心臟除顫器利用電能來治療心律失常患者，是恢復其心臟正常節(jié)律的一種重要急救設備，具有作用迅速、操作簡便等優(yōu)點，掌握其工作原理及主要技術指標，能有效的使用除顫器，避免不必要的傷害。

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