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心脏起搏器的过去与现在
作者:刘凡[1] 李玥[1] 
单位:河北医科大学第二医院[1]  
文章号:W103604  
2014/10/28 16:24:49    
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心脏起搏器已成为当今缓慢心律失常最有效的治疗手段,并且逐渐扩大应用于恶性、快速性心律失常及心力衰竭等心脏疾病。人工心脏起搏器已成为众多患者赖以生存治疗方法,这是百年来数代科学家智慧与探索的结晶。本文回顾起搏器发展的历程。
    心脏起搏器已成为当今缓慢心律失常最有效的治疗手段,并且逐渐扩大应用于恶性、快速性心律失常及心力衰竭等心脏疾病。人工心脏起搏器已成为众多患者赖以生存治疗方法,这是百年来数代科学家智慧与探索的结晶。本文回顾起搏器发展的历程。 365医学网 转载请注明
1  心电现象的初期认识 365医学网 转载请注明
    1774年,内科医生Squires首次发现体外电刺激可以作用于人体心脏。365医学网 转载请注明
    1791年,意大利科学家Luigi Galvani发表了蛙心脏电现象的研究结果。 365医学网 转载请注明
2  人工心脏起搏器的雏形 365医学网 转载请注明
    1932年美国医生Hyman制作了一台由发条驱动的电脉冲发生器,重7.2kg,脉冲频率可调节为30次/分、60次/分、120次/分,成为人类第一台心脏起搏器。 365医学网 转载请注明
    l952年1月,美国医生Zoll将经胸起搏应用于临床,为1例心脏停搏患者成功进行了心脏复苏。 365医学网 转载请注明
    1957年,Zoll、Allen等将起搏电极缝置在心脏阻滞患者的心外膜,进行有效的心脏起搏治疗。 365医学网 转载请注明
3  经静脉心内膜起搏技术 365医学网 转载请注明
    开胸植入起搏电极创伤大,易于感染,不适于临床推广应用。 365医学网 转载请注明
    1958年, Seymour Furman和Schaldach医生开创了经周围静脉将起搏电极植入右心室心内膜起搏心脏,这一方法沿用至今。 365医学网 转载请注明
4  埋藏式起搏器技术的发展 365医学网 转载请注明
    1958年l0月,瑞典Karolinska医院植人了世界首例埋藏式人工心脏起搏器。由外科医生Ake Senning教授执刀。植入的固定频率起搏器由Elema—Schonander公司Rune Elmqvist博士设计,外形为圆形,能源是两节串联的镍—镉电池,每周充电一次。 365医学网 转载请注明
5  现代起搏技术进展之路 365医学网 转载请注明
    起搏器的发展经历了固定频率起搏器——按需起搏器——生理性起搏器——自动型起搏器——数码型起搏器等阶段,由最初的非生理性固定频率起搏迅速发展到现在的可感知、频率应答、生理性起搏。 365医学网 转载请注明
    起搏器各组件的制作工艺不断改进。大面积集成电路和超小元件的应用使起搏器逐渐向小、轻、薄、可靠性强方向发展,目前最小的起搏器长径不足6厘米,重量不到13克。在电源上,更长的使用寿命和更稳定的电流输出及无需更换的可充电式电源是目前及未来的发展方向。研究显示,一种锂/氟化石墨及矾酸银混合阴极电池具有更高的电压,同时具有与其他电源材料相似的稳定电流,使电池寿命大大延长。锂/矾酸银混合阴极电池在实验中已被证实可缩减埋藏式体内复律除颤器(ICD)的充电时间,对于减少患者在恶性室性心律失常的暴露时间,提高ICD效能起到重要作用。 365医学网 转载请注明
    在起搏电极的改进上,进展也是迅速的。包括在电极的大小、绝缘性、组织相容性等方面,都有了明显的进步;多孔电极的应用、激素释放电极的研发也使电极的极化现象与早期阈值升高得到改善;低阻抗电极的研制为ICD的有效工作提供了保障。除了在这些方面的进一步发展,随着起搏器功能的不断扩展,配合对体内各种电、机械、生物化学物质变化进行感知、监测功能的多功能电极,可能将是其发展的方向。 365医学网 转载请注明
    随着对心脏起搏认识的逐渐深入,右心室心尖部起搏已被证实会促进心衰和房颤的发生发展。为追求更为生理的起搏部位,国内外先后进行了His束起搏、右室流出道间隔部起搏等,初步证明心室间隔部起搏安全可行。 365医学网 转载请注明
6  ICD的过去与现在 365医学网 转载请注明
    埋藏式心脏复律除颤器(Implanable Cardioverter Defibrillator ICD)的应用和发展已经对SCD的治疗产生了深远的影响,ICD能明显降低SCD高危患者的病死率,是目前防止SCD最有效的方法。 365医学网 转载请注明
    1899年,Prevost和Batelli研究发现,低能量电击可以诱发心室颤动,而较高能量电击却可以逆转心室颤动,恢复正常节律。电除颤在人体应用则要追溯到1947年,心外科医师Beck为一为开胸手术过程中突发心脏骤停的患者除颤成功。1956年,Zoll首次使用交流电(710v,15A)进行体外电除颤取得成功,这是第一台真正意义上的体外除颤器。1980年Mirowski在霍普金斯医院置入世界上第一台ICD。第一代AICD需开胸置入,仅有高能量除颤功能,无体外程控功能。1986年CPI公司开发非开胸导线系统Endotak并首次应用于临床。365医学网 转载请注明
    1988年开发比第二代具有体外程控功能的Veatak-P AICD,与第一代产品不同的是其识别频率、输出能量、充电时间延迟等方面均可体外程控。1989年美国和欧洲一些公司相继推出具有分层治疗、程控功能众多的第三代ICD。1999年具有双心室再同步化功能的三腔ICD应用于临床,为心力衰竭伴心脏性猝死高危患者的治疗提供了新的有效方法。近年来,ICD的研究取得了迅速的发展,适应证不断扩大。 365医学网 转载请注明
    1994年以来,经静脉单极除颤系统开始在临床应用。临床上应用的非开胸植入ICD系统根据除颤电极的构成分为两类: 365医学网 转载请注明
(1)  单极除颤系统365医学网 转载请注明
    该系统具有以下特点:① 手术操作进一步简化,只需要经静脉植入一根三极的感知与除颤电极,由右心室的线圈电极与左胸前的除颤器外壳构成除颤电路;② 除颤阈值低,因为除颤器外壳作为除颤电极,大大增加了除颤电极的面积,从而有效地降低了除颤阈值。 365医学网 转载请注明
(2)  以心内线圈电极为主的除颤系统365医学网 转载请注明
    此线圈电极需要与另一电极构成除颤电路。这些系统在临床应用时,大多数患者可得到满意的除颤效果。 365医学网 转载请注明
7  CRT的过去与现在 365医学网 转载请注明
    心脏在同步化治疗(CRT)充血性心力衰竭的临床应用大致可分为三个阶段,90年代的探索阶段,2000年初期的尝试阶段,2005年后的标准治疗阶段。90年代尝试使用双腔起搏器,缩短AV间期治疗充血性心力衰竭,效果不确切,终遭放弃。90年代末到2000年代初Miracle/Mustic/InSync 等研究证实,CRT可以显著改善生活质量、6分钟步行距离、心功能等,1999年CRT(当时称为双心室起搏治疗)被FDA批准用于临床。2000年代中期CARE HF研究表明InSync/InSync III 可以显著降低死亡率、住院率等硬终点。2004年COMPANION研究表明在单纯再同步起搏治疗的基础上加用ICD可以进一步降低死亡率。而在最新的2008年器械治疗指南中,不再要求患者满足CRT治疗适应症同时必须满足ICD的I类适应症,提升了CRTD的应用地位。基于治疗理念的演变,从起搏治疗到综合管理、早期治疗,到防患于未然,CRT的临床治疗之路仍在继续拓展。 365医学网 转载请注明
    另外,新型的CRT-P/D,除了治疗功能外,增加了监护、管理、报警等管理功能,并结合由无线遥测连接,实现在监测的同时反馈治疗,可以检测的指标除了心律/率和心律失常外,还可以预测心衰的发作,InSync Sentry 采用胸腔内阻抗监测肺部液体滁留状态可以提前两周观察到肺部水肿的变化,为医生提供信息,做到防患于未然。 365医学网 转载请注明
8  起搏器的将来 365医学网 转载请注明
    目前起搏器的植入仍是一个创伤性的手术过程,存在一定的并发症。为更好解决这一问题,新近研发的无导线超声心脏起搏装置已完成动物实验阶段并进入临床试验。无导线超声心脏起搏装置通过体外发放超声波被植入体内的电极接收器接收并转化为电能以起搏心脏。而无导线ICD经过基础研究,在欧洲已应用于人体。这使人们看到了无导线起搏与起搏新能源的希望。但其电极的长期固定与微型超声发射仪研制及可植入性仍有待进一步的研究。 365医学网 转载请注明
    另一种不需要依赖电池电极的“起搏器”——生物心脏起搏,正在逐渐兴起。生物心脏起搏通过基因治疗和细胞移植疗法,对受损的自律性节律点或发生传导障碍的特殊传导系统的组织进行修复或替代,使心脏的起搏和传导功能恢复,主要用于治疗缓慢性心律失常。 365医学网 转载请注明
    然而,在科技迅猛发展的同时,也不得不提出我们的担忧。今年5月,美国国土安全部发表报告援引麻省大学研究,对 ICD、起搏器等植入式治疗设备的使用提出了预警。他们发现,在几米远的距离,通过一台未经制造商授权的设备及软件,就可以对一台ICD进行控制。如可检测到一个几米外经过的病人是否带有ICD,可以读出它的序列号,甚至读取它储存的患者心跳数据;更可怕的是,还能改变仪器的设置、命令其放电或停止放电。而心脏起搏器的工作原理与ICD并无本质差别,上述研究恐怕对于起搏器也是一个巨大的预警。 365医学网 转载请注明
    几百年、几代人的努力终于使人工心脏起搏技术逐渐形成,并在当代取得了长足的发展,前景是光明的,道路是曲折的,还有待年轻人的努力去把这一伟大的技术发扬光大。 365医学网 转载请注明
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作者简介
刘凡
单位:河北医科大学第二医院
简介:  主任医师、教授、医学博士、硕士研究生导师。 河北医科大学第二医院心血管内科主任。   石家庄市
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