醫(yī)用除顫器的現(xiàn)狀及發(fā)展

繆佳 秦黎 傅紅平 歐星

1 江蘇省醫(yī)療器械檢驗所 （南京 210012）

2 飛利浦金科威實業(yè)(深圳)有限公司 （深圳 518000）

醫(yī)用除顫器是一種應(yīng)用電擊來搶救和治療心律失常的醫(yī)療電子設(shè)備，具有療效高、作用快、操作簡便以及與藥物相比較更為安全等優(yōu)點，是廣泛使用的急救設(shè)備。其治療原理是在短時間內(nèi)，令高電壓、一定強度的大電流通過心臟，使心肌各部在瞬間同時除極，消除心肌細胞活動的散亂狀態(tài)，使異位心律暫時消除，讓竇房結(jié)恢復(fù)主導(dǎo)控制心搏的功能，達到救治病患的目的。

除顫器的工作過程，是按照選定的除顫能量，由充電電路對除顫電容完成充電，得到高達數(shù)千伏的高電壓，然后根據(jù)指令放電，通過除顫電極將電流注入病患體內(nèi)。除顫的過程中，須進行心電分析并測量經(jīng)胸阻抗，以確定除顫的能量、放電時機和放電波形。

1.除顫器功能模式及類型

除顫器根據(jù)其使用場合，大體分為兩類：自 動體外除顫器（Automated External Defibrillator，縮寫：AED）和除顫監(jiān)護儀。AED 是便攜式設(shè)備，不僅可用于醫(yī)院內(nèi)的急救，還可用于醫(yī)院外的各種公共場合進行心源性猝死、心臟驟停等疾病的急救，無須醫(yī)護人員方可使用，受過專業(yè)訓(xùn)練的人員即可操作。除顫監(jiān)護儀應(yīng)用于醫(yī)院，能用于更多疾病，如房顫房撲一類心律失常的治療及監(jiān)護。從這個角度看，AED 屬于除顫監(jiān)護儀的其中一個功能模式，兩者的治療原理相同。

除顫器的基本功能模式一般有：AED，手動除顫，同步心臟復(fù)律。其中AED 模式是在除顫電擊時，采用固定的能量序列來治療心臟驟停。手動除顫模式下，需由醫(yī)生手動控制除顫過程，并評估心電圖來確認除顫或心臟復(fù)律的指征，從而選擇合適的能量，實現(xiàn)最佳的治療。同步心臟復(fù)律主要應(yīng)用在房顫的治療上，它在檢測到心電波形中的R 波之后，立即向病人發(fā)送除顫脈沖。

除顫器根據(jù)除顫電極放置位置的不同，可分為體外除顫和體內(nèi)除顫兩類。體外除顫是將兩個除顫電極，分別放置在胸壁的心尖和胸骨位置，構(gòu)成除顫電流的放電回路。體內(nèi)除顫又可分兩類，一種是開胸手術(shù)對心肌進行電擊，另一種是埋藏式體內(nèi)除顫器（ICD）。埋藏式的最大特點是分層次治療，有起搏，心律轉(zhuǎn)復(fù)，除顫功能，并可體外遙控輸出除顫能量大小等參數(shù)[1]。

2.除顫有效性的要素

除顫的臨床機理是讓足夠的電流流經(jīng)心臟，達到給心肌細胞除極的目的。為了實現(xiàn)有效的除顫，可以選用極高的除顫能量，從而得到足夠大的經(jīng)心電流。但這會給病人帶來痛苦和危害，嚴重的甚至可能導(dǎo)致心肌的永久性損傷。而實際上在體外除顫時，除顫器發(fā)出能量中的絕大部分，都被無效地消耗掉，只有約5%的電流真正流經(jīng)心臟。因此除顫的效率至關(guān)重要。為了提高除顫的效率，目前的除顫產(chǎn)品普遍采用雙相波除顫，并采取阻抗補償?shù)姆绞絹硖岣叱澇晒β省?/p>

雙相波是指在除顫放電過程中的某個時間點，翻轉(zhuǎn)放電電流在病患身上的流向。一般放電電流的正向是由胸骨流向心尖，負向則反之。臨床上已驗證了這種放電方式的顯著有效性。阻抗補償只針對體外除顫而言，是指除顫前測量病患的經(jīng)胸阻抗。該阻抗的典型值為50 歐姆，一般在20到200 歐姆之間。阻抗越大的病患，所需要的除顫能量越大。重復(fù)除顫能減少經(jīng)胸阻抗，因此,一般第一次除顫不成功，會進行第二第三次除顫，這三次除顫的能量序列有固定式，也有遞增式，不同的除顫器采取的能量序列方式不同。除顫器根據(jù)阻抗值自動調(diào)節(jié)除顫電容的充電電壓和除顫放電波形，以達到最佳的治療效果[2]。

3.除顫放電能量與副作用

除顫器對病患除顫的能量儲存于除顫電容，儲存的能量可高達360J。由于高能量始終與心功能損傷相關(guān)聯(lián)，所以實際除顫能量的大小隨著除顫放電波形的特點而變化。緣于電容放電的規(guī)律，除顫時對人體的放電峰值電流出現(xiàn)于剛開始除顫的瞬間，該峰值電流可高達30 多安培，對心肌傷害最大。放電電路一般使用電感來抑制電流峰值，以減少對病患心肌的傷害。

隨放電波形變化改變能量大小和削減峰值電流，都不可避免地減少了除顫能量的傳輸。對經(jīng)胸阻抗高的病人，往往達不到除顫的效果，而高能量作用到低阻抗的病人，則造成很大傷害。提高除顫的效果與避免心肌受到傷害本身是個矛盾。

4.除顫器主要廠商及其產(chǎn)品特點

為了提升除顫效率，降低患者損害，各大除顫器廠商采取改善除顫效果的技術(shù)各有特點，也即采用不同的放電波形。不同的放電波形，對應(yīng)有效除顫所需的能量大小不同，并對應(yīng)不同除顫產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的特點。選擇低能量還是高能量，就產(chǎn)生了除顫器的兩大分支。目前市場上除顫器的主流廠商中，比較典型的有飛利浦，ZOLL 和美敦力-菲康。飛利浦和ZOLL 走的是低能量路線，美敦力-菲康走的是高能量路線。這些廠家都在一定程度上獲得成功，居于除顫器行業(yè)的第一流地位，并取得了相關(guān)專利。

圖1. 飛利浦智能雙相波

圖2.美敦力-菲康的適應(yīng)性雙相波

圖3. ZOLL 的M 型調(diào)整雙相波

圖1 所示的是飛利浦的智能雙相波在固定低能量150J 時的放電波形。圖中縱坐標是除顫電流值，越來越多的證據(jù)表明，除顫實際效果是看經(jīng)心電流的大小，而非電壓值的高低。從放電波形可以看出，除顫器根據(jù)病患阻抗自動調(diào)節(jié)放電能量和兩個相位的放電時間。這種雙相波是采用150-150-150J 不遞增能量的雙相波技術(shù)，針對高阻抗的病患，重復(fù)除顫能降低病患的阻抗，從而保證低能量也能獲得有效的除顫成功率。該智能雙相波的放電方式已被證實對各種病患的治療效果，并獲得AHA（American Heart Association）的IIa 級推薦。

圖2 所示的是美敦力-菲康的200J 適應(yīng)性雙相波，這種雙相波主要是通過高能量而非波形的變化來提高除顫的有效率。針對高阻抗的病患，通過稍微延長電流的持續(xù)時間來增加除顫的成功率。

圖3 所示的是ZOLL 的M 型調(diào)整雙相波，其特點是針對不同阻抗的病患，通過調(diào)整除顫電容的充電電壓和動態(tài)補償除顫器內(nèi)部放電電路的阻抗，來提供相對恒定的方波電流。但這種補償方式需要給除顫電容更大的充電能量，且損耗在補償電阻上的能量是無意義的浪費。優(yōu)點是它可采用100-120-150J 低能量遞增的除顫方式，在降低了峰值電流的同時，提供更高的平均電流。

5.除顫器發(fā)展趨勢

隨著最新醫(yī)療科技和工程技術(shù)在醫(yī)療儀器領(lǐng)域的應(yīng)用，除顫器也出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢。除顫器的發(fā)展方向之一就是達到同樣除顫效果的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)除顫電擊能量的降低，以及在自動識別各類心律失常方面的改進。因此更加安全、智能化和微型化除顫器的應(yīng)用會越來越廣。而植入式復(fù)律除顫器（ICD）的出現(xiàn)改變了醫(yī)生關(guān)于心臟醫(yī)護的看法。它能提供逐日的數(shù)據(jù)，使醫(yī)生在心臟醫(yī)護中發(fā)揮更積極的作用，甚至在許多情況下，醫(yī)生不須見到患者本人。

植入式復(fù)律除顫器還有助于將重點轉(zhuǎn)移至預(yù)防醫(yī)護上，植入式復(fù)律除顫器可用來防止與心律緩慢或心律不齊有關(guān)的死亡。以往只有對心博停止或冠狀動脈疾病的病患才植入體內(nèi)除顫器，如今由于這種儀器能顯著提高心臟醫(yī)護質(zhì)量，對非缺血性病人做早期預(yù)防，因此安裝量大大增加。與有些起搏器一樣，有些ICD 還可以記錄心電圖，供醫(yī)生隨后觀察。目前最高水平的ICD 已將除顫、復(fù)律、起搏器等功能融合在一起。

6.結(jié)論

總之，醫(yī)用除顫器的發(fā)展大大提高了其作為挽救患者生命的急救設(shè)備的重要作用。在保持甚至提高除顫有效率的基礎(chǔ)上，逐步降低除顫所需要的電擊能量是除顫技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，低能量能降低除顫對病患的損傷，這也是雙相波除顫技術(shù)發(fā)展的原動力[3]。

[1] 王國宏，鄭富強. 心臟除顫器的概況與技術(shù)進展[J].醫(yī)療設(shè)備信息，2006,21(5)：37-38.

[2] 李永雪，賈建革. 心臟電除顫技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)備，2001(5)：36-37.

[3] Yamanouchi Y, Brewer JE, Mowrey KA, et al. Optimal small-capacitor biphasic waveform for external defibrillation [J].the American heart association，1998,98:2487-2493.