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起搏器发展史及适应症

发布时间:2015-09-11作者: 山东大学附属千佛山医院房颤诊疗中心

小小的、可以植入胸腔的心脏起搏器,已经成为很多人离不开的医疗设备,而其原理则入选人类历史上十大伟大而偶然的发现”——纽约州立大学水牛城分校的副教授格雷特巴奇,本来计划把一个1万欧姆的电阻器用在心脏记录原型物上,却偶然使用了1兆欧姆的,结果这个电路产生的信号跟人类心跳非常相似。格雷特巴奇立刻意识到,这个精确的电流也许可以调控脉搏,使因病减弱的心跳重新恢复正常。而在这以前,起搏器都是像电视机一样大,是临时性在患者身体外侧使用的。从某种意义上说,起搏器发展史就是一部起搏技术创新史。

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18世纪发现电刺激作用心脏

     人工心脏起搏器问世前,三度房室阻滞患者发病第一年的死亡率接近50%,而心脏起搏器技术临床应用后,拯救了数以百万计的濒于死亡的缓慢心律失常病人的生命,使这些患者的寿命不受这种严重心律失常的影响。当今,心脏起搏器技术已成为缓慢心律失常根治性治疗技术,并且逐渐扩大应用于快速心律失常及心功能不全等心脏疾病的治疗。人工心脏起搏器更是众多患者赖以生存的高科技设备,这是几百年来十多代科学家智慧与不懈探索的结晶。

1791年,著名的意大利科学家哥凡尼在他的一本专著中,发表了对蛙肌肉和蛙心脏电刺激现象的研究结果。1804年,哥凡尼的侄子奥迪尼通过动物实验,提出电刺激可以减轻或缓解心源性晕厥。

     1850年,霍法与路德维希的研究证实电流可以终止室颤。路德维希是一位德国科学家,他对心血管生理学作出了众多极为重要的贡献。他在1847年发明了记波仪,该仪器通过水银柱上浮动的记录笔,在转动的鼓纸上记录血管内压力。记波仪的发明使心血管血液动力学的变化能够被记录。几年后,另一名德国科学家菲罗特发明了脉搏描记器,使动脉搏动记录成为可能。随后法国生理学家马瑞将脉搏描记器进一步改进,并发明了三通道的心动描记器。这些仪器的出现使心血管生理功能的研究有了更为可靠的评价方法。

     1862年,英国医生华舍报道了电刺激治疗心脏骤停的意义。1871年,斯坦因根据动物实验研究的经验,应用一根针状电极在病人的心尖部给予电刺激,首次对1例因氯仿麻醉导致心脏骤停的病人成功地进行了电刺激抢救。1874年,生理学家希福在开胸手术中,对犬的心脏进行了成功的电刺激。

      在此期间出现了一个传奇故事。普鲁士地区一名46岁的普通女工,因胸部肿瘤手术及左侧胸前壁部分切除而使体形发生了改变,并使心脏外露,医生可以通过一层较薄的皮肤看到搏动的心脏。这一特殊的情况使医生有机会进行临床及科学研究工作。医生对女工的心脏进行了一系列电刺激试验发现,当给予心脏适当的刺激时,猝发电流可以使心脏跳动的频率发生改变。这些结果清楚地显示了在心脏表面可以人为地通过电刺激方法控制心脏活动。这是首例对人体心脏电刺激并进行了系统的观察和分析。这名勇敢的女工塞拉芬,作为这一意义重大而又危险试验的受试者,载入了生理学和心脏起搏学的史册。

     到了1927年,马莫斯坦报道了经静脉途径成功地刺激右房和右室。1928年,澳大利亚的麻醉医生立德威尔与物理学家布斯合作设计了起搏器最初的雏形。当用刺激心脏的心房起搏无效后,改用心室起搏有效,并用这种方法成功地抢救了一名心脏骤停的新生儿。

第一台起搏器毁于二战战火

     美国纽约一家医院的胸科医生海曼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,海曼在1932年设计制作了一台由发条驱动的电脉冲发生器,这个装置净重达7.2公斤,脉冲频率可调节为每分钟30次、60次和120次。海曼将之称为人工心脏起搏器,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,海曼用针穿刺兔的右心室对心室进行电刺激,可以使已停搏15分钟的心脏恢复正常的跳动。不久,海曼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。这台发条驱动的脉冲发生器最初保存在德国西门子公司,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,海曼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现出来。1951年,加拿大医生凯拉汗用心导管成功地进行了体外右心房起搏。次年,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终确立。

早期起搏器外科医生才能用

     在前人研究的基础上,1952年1月,美国哈佛大学医学院医生卓尔首次在人体胸壁的表面施行电脉冲刺激心脏,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。这一创举受到医学界和工程技术界人士的广泛重视,随即迎来了心脏病学的又一个变革时期,临时性心脏起搏器技术逐渐被医学界广泛接受,成为缓慢心律失常的一种常规治疗方法。卓尔因此被尊称为“心脏起搏之父”。

     卓尔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,卓尔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。

卓尔等人分别通过开胸手术,植入心脏脉冲发生器及电极导线系统,使临时起搏技术开始走向永久性。卓尔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。

     但是,卓尔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。

     当时,卓尔等人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。

      20世纪50年代初期,直流电起搏技术刚刚起步,尽管疗效肯定,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。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。《星期六邮报》向全世界报道了这一消息。

从随身携带到全埋藏式

      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开始研究。

1958年,在瑞典斯德哥尔摩的卡若林斯卡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森宁教授执刀,他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埃姆奎斯特博士设计的,他因此成为世界第一例埋藏式心脏起搏器的设计者。

      植入的起搏器外形为圆形,电池通过体外感应充电方式无创性充电,每周充电一次。这名世界上第一位接受全埋藏式心脏起搏器治疗的病人拉尔森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。拉尔森此后又先后更换了27台起搏器,依赖心脏起搏器生活工作了46年,86岁时因癌症去世。

     在瑞典植入起搏器的同时,在美国明尼苏达州双城区工作的外科医生李拉海,发现室间隔缺损修补术后的患者常出现完全性房室阻滞,严重威胁患者的生命。1957年万圣节,因为双城区电力负荷过重,李拉海所在的医院停电,体外起搏器因而停止工作并导致一名患儿死亡。这一事件促使李拉海博士与一家企业合作,希望制造一种能植入人体内的心脏起搏器。纽约州立大学水牛城分校的副教授格雷特巴奇和另一位博士设计出第一台原型机。1960年,李拉海医生完成了美国历史上第一台人工心脏起搏器的植入术。在这以前,美国的起搏器都是像电视机一样大,是临时性在患者身体外侧使用的。

      有趣的是,格雷特巴奇当时认为,他可能已经毁掉了自己的研究计划。因为他不是把一个1万欧姆的电阻器用在心脏记录原型物上,而是用了1兆欧姆的,结果这个电路产生的信号跟人类心跳非常相似。格雷特巴奇立刻意识到,这个精确的电流也许可以调控脉搏,使因病减弱的心跳重新恢复正常。

      从某种意义上说,起搏器发展史就是一部起搏技术创新史。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,使佩戴者更大程度上受益。

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哪些患者需要安装心脏起搏器?

     安装心脏永久起搏器最主要的适应症就是心动过缓。概括说来“症状性心动过缓”都是起搏器植入的指征。当心率低于每分钟60次甚至更低时,会有头昏、头晕、眼花、记忆力衰退等症状,重者会出现站立不稳、走路歪斜、晕厥或近似晕厥甚至抽搐发作等症状,并且还会出现心衰、疲乏,体力活动耐量下降。心律失常常见的临床适应症有病态窦房结综合征、完全性房室传导阻滞、双束支和三束支传导阻滞、颈动脉窦过敏等。随着起搏技术的进展,近年来起搏器也被用来治疗肥厚型心肌病、终末期心衰以及预防室性心律失常猝死等。

     同时起搏器是有是有使用寿命的,因为目前普遍使用锂电池作为起搏器电源。目前我们临床起搏器的使用年限规定是双腔起搏器是6-7年,单腔起搏器8-9年,除颤起搏器除颤或治疗心衰的心脏再同步在治疗起搏器使用年限为4年,不过根据个体的病情,起搏时间的多少或起搏电压输出大小起搏器使用年限有些患者可相对延长,在起搏器过了担保年限需注意自我检测,并且由专科医师进行起搏器程控了解患者电池状态,根据情况安排更换起搏器。

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心脏起搏器术后注意事项

(一)体力活动要适量,应循序渐进,不能操之过急。术后1-3个月要避免剧烈运动,但可以适当做些日常工作和家务活,也可选择如散步、慢跑、练气功、种花等低强度活动。手术3-6个月后,体质好的中青年可以恢复工作,老年患者应遵医嘱运动。

(二)是要保持良好的生活规律、心情开朗、保持情绪稳定,同时要戒掉烟酒,吃饭不宜过饱。此外,还要细心保护埋置起搏器处的皮肤,避免外力撞击。

(三)是要学会自测脉搏,自我监测起搏器工作情况。术后监测脉搏应该保证每天在同一种身体状态下,如每天清晨醒来或静坐15分钟后监测脉搏。在安置初期及电池寿命将至时,初期探测脉搏可了解起搏情况,末期探测则可及早发现电池剩余能量。

(四)是患者还要有随访意识,植入心脏起搏器的患者应术后 1个月、3 个月、半年及今后的每年门诊随访一次,以鉴定起搏器工作是否正常。待接近起搏器限定年限时,要缩短随访时间,若自觉心悸、胸闷、头晕、自测脉搏缓慢,或出现呼吸困难、腿部和脚腕部肿胀等情况,应立即到医院就诊。

(五)是坚持必要的药物治疗。心脏起搏器不能根治心脏的原发病,病人不能麻痹大意,仍需服用冠心病等药物。

(六)是患者应随身携带心脏起搏器卡片,看医生时应主动告诉医生已安装起搏器。

同时,还要避免外界因素对起搏器功能的干扰:

1.安装后避免接近大磁场,一般电器不用担心,接听手机要放在安装部位的对侧耳朵。按医嘱定期检查起博器功能和电池情况。

2.如果没有严重的器质性心脏病或其他疾病的限制,埋植起搏器后可恢复正常工作。

3.刚植入起搏器的第一周,植入侧的手臂不要高举过头或剧烈活动。

4.植入后的三个月内,植入侧的手臂避免作剧烈活动。

5.以后的生活中,避免用起搏器植入侧的手臂负重。

6.如果开车,避免安全带撞击或压迫起搏器,可垫一个垫子以分散压力。

7.避免打开引擎盖修理汽车发动机。

8.洗桑拿或热水浴原则上对起搏器没有影响,但如有严重的原发性心脏病(如冠心病严重,血管病变没有干预),水温过高可能对您不利,请您在出院时或以后复查时征求医生的建议。

9.性生活原则上不影响起搏器,而与原发病有关,请征求负责医生的意见。

10.适度饮酒不影响起搏器。起搏器本身不受饮食的影响。

11.如乘飞机,出示起搏器卡可免除安全检查。

12.避免使磁铁靠近起搏器,包括所有的磁疗健身器械、微波炉等。

13.保证所有的常用电器接地,避免接触漏电的设备。

14.使用手机时保证距离起搏器30厘米以上,使用无绳电话的原则同手机。

15.驾驶摩托车或乘坐剧烈颠簸的汽车时,可能对频率适应性起搏器有影响,具体听从医生的建议。

如果万一起搏器受到干扰不能正常工作时,您可能会出现心悸、头晕、乏力、甚至晕厥,或者脉搏规律突然改变,或者您觉得又出现了植入起搏器之前的症状。脱离干扰后,这些症状通常很快消失。



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