心脏除颤器原理及主要技术指标

摘要：心脏除颤器是手术室和急救科的必备设备，本文简要介绍了心脏除颤器的发展、原理、分类及主要技术指标。

关键词：心脏除颤器；原理；分类；技术指标

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

电击除颤就是利用足够大的电流流过心脏来刺激心肌，使所有的心肌细胞同时去极化，然后同时进入不应期，从而促使颤动的心肌恢复同步收缩状态，使心肌恢复正常。然而只有一定幅度和一定的持续时间的电流才能起到除颤作用。电击除颤是由心脏除颤器来完成的，它产生足够大的电能量，通过除颤电极引入到患者的心脏，从而达到除颤目的。

心脏除颤器又称电复律机，主要由除颤充/放电电路、心电信号放大/显示电路、控制电路、心电图记录器、电源以及除颤电极板等组成，是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。它用脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗，消除心率失常，使心脏恢复窦性心律，具有疗效高、作用快、操作简便以及与药物相比较为安全等优点。

1 心脏除颤器的发展

最初的除颤器可产生出60 Hz的交流电流流过心脏，电流可大到15A，持续150ms。用这样的交流电流去电击心脏，使心脏重新同步，如不能恢复，则再次重复让这样的交流脉冲流过心脏，直到恢复心跳为止。

交流除颤器可以成功地消除室颤，但无法消除房颤，而且在试图消除房颤时，反而会引起室颤，还有一个缺点是，在它的最大输出时，此除颤器的变压器的输入端电流会高达90A，这会干扰连在同一电源线上的其它仪器的工作，所以现在交流除颤器已不再使用。

1962年，Bernard Lown发明了直流除颤器并成功地用于临床，而且这种直流除颤方法一直沿用到现在。这种方法是先用直流电流对电容充电，达到较高的电压后再通过电极在患者的胸部快速放电，直流除颤器不仅能比交流除颤器更有效地去除室颤，而且也能用于消除房颤和其它类型的心律失常。由于不用多次重复地对患者加以大电流，所以对患者来说，其危害也比较小。

2 工作原理

心脏除颤器的基本组成部分为充电电路、放电电路及充放电控制电路，充电电路由低压直流电源、电压变换器、高压整流组成，放电电路由电容器组成，充放电控制电路由继电器、瓦特表等组成。其工作原理图，见图1。其中，电压变换器是将直流低压变换成高压脉冲， 经高压整流后向储能电容器充电，使电容器获得一定电能，储能过程不到1 min。除颤治疗时，首先高压继电器动作，切断充电电路，接通放电电路，使电容器储存的电能经由电感、导线及人体构成的放电回路产生高压放电脉冲，构成RLC（R为人体电阻、导线本身电阻、人体与电极的接触电阻三者之和）串联谐振衰减振荡电路，即为阻尼振荡放电电路，通过胸部由一个极板到另一个极板。通过电击，患者可消除某些心律紊乱，使心律恢复正常。

3 心脏除颤器的类型

按不同的分类方式心脏除颤器可分为不同的类型。

3.1按是否与R 波同步来分 可分为非同步型和同步型除颤器两种。非同步型除颤器在除颤时与患者自身的R 波不同步， 可用于心室颤动或扑动。而同步型除颤器在除颤时与患者自身的R波同步， 它利用人体心电信号R 波控制电流脉冲的发放， 使电击脉冲刚好落在R 波下降支， 而不是易激期， 从而避免心室纤颤的发生， 主要用于除心室颤动和扑动以外的所有快速性心律失常， 如室上性及室性心动过速等。

3.2按电极放置的位置来分 可分为体内除颤器和体外除颤器，体内除颤器是将电极放置在胸内直接接触心肌进行除颤，早期体内除颤器结构简单，主要用于开胸心脏手术时直接对心肌电击，现代的体内除颤器是埋藏式的，其结构和功能与早期除颤器大不相同，它除了能够自动除颤外， 还能自动进行监护、判断心律失常、选择疗法进行治疗。体外除颤器是将电极放在胸壁处间接进行除颤，目前临床使用的除颤器大都属于这一类型。

4 心脏除颤器的主要技术指标

4.1 最大储能值 这是指除颤电击前，储能电容两端储存的最大能量值，单位用焦耳（J）表示。经实验证明，电击的安全剂量即最大储能值以不大于400 J为宜。

4.2 释放能量 除颤器能量储存多少并不等于就能给病人释放多少，这是因为在释放电能时，电容器的电阻、电极和皮肤接触电阻、电极接插件的接触电阻等都要消耗电能，所以对不同的患者，相同的储存电能会释放出不同的能量。因此，释放能量的大小必须以一定的负荷为前提，通常以负荷50 Ω作为患者的等效电阻值。

4.3安全电压 安全电压指除颤器以最大储能值向一定负荷释放能量时在负荷上的最高电压值，为安全指标，防止患者在电击时承受过高的电压。IEC暂作这样的规定：除颤器以最大储能值向100 Ω电阻负荷释放时，在负荷上的最高电压值不应该超过5000 V。

4.4最大储能时间 储能电容充电到最大储能值所需要的时间称为最大储能时间。该参数要求越小越好， 因为储能时间越短， 抢救和治疗所需的准备时间也就越少。但因受电源内阻的限制， 该时间不可能无限制地减少。目前大多数除颤器最大储能时间在10～15 s 范围内。

5 讨论

心脏除颤器利用电能来治疗心律失常患者，是恢复其心脏正常节律的一种重要急救设备，具有作用迅速、操作简便等优点，掌握其工作原理及主要技术指标，能有效的使用除颤器，避免不必要的伤害。

参考文献：

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[2]心脏除颤器的工作原理[J].现代物理知识，2006，4（11）：40.

[3]心脏除颤设备的原理及应用[J].中国医学装备，2009，6（11）：43-45.

[4]心脏除颤器质量检测探讨[J].中国医疗设备，2011，26（9）：67-69.编辑/罗茗柯