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《苏州大学》 2009年
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脉冲宽度对除颤效果影响的实验研究

朱宗成  
【摘要】: 背景:心源性猝死(Sudden Cardiac Death,SCD)是指自然发生、出乎意料的突然死亡。美国每年有30万~60万人因SCD而死亡。国家“十五”科技攻关项目研究结果提示,我国心脏性猝死发生率为41.84/10万。若以13亿人口推算,我国每年心脏性猝死的总人数约为54.4万人,但发生SCD的人数呈逐年上升趋势;其中90%发生在医院外,而我国院外SCD生存率不到1%。猝死是本世纪人类与医学面临的最大挑战之一,可见猝死严重威胁着人类的生命与健康。Framingham心脏中心一项前瞻性研究表明,75%的猝死为心源性。SCD见于各个年龄段,多发生于院外,常没有任何先兆,95%的猝死归因于恶性心律失常,其中80%为心室颤动(ventricular fibrillation,VF),20%为心脏停搏。VF是恶性室性心律失常的一种临床类型,也是其他恶性室性心律失常发展的趋势和结果。因此,迅速诊断、及时救治室颤是降低猝死率的重要环节。 终止恶性室性心律失常最为有效的治疗方法为及时电击除颤转复心律,恢复心脏的功能。现行的除颤能量在200焦耳(J)以上,往往造成患者皮肤灼伤及心肌细胞损伤。实现低能量除颤,甚至起搏终止室颤的目的,进而可以减轻除颤造成机体损伤,还可节约能量延长器械使用寿命,特别对于植入式体内除颤器。 由于目前所使用的放电方式能量利用率极低。在体外除颤时,除颤脉冲在经过皮肤及胸腔时被大幅衰减,实际到达心脏的能量只有放电总能量的4%左右,心脏最大与最小的电位梯度比值为4~5,而且除颤能量的分布也极不均匀,靠近除颤电极处的电位梯度有时竟是远离电极处电位梯度的30倍。复旦大学电子工程系利用集建模、数值计算和数据后处理于一体的SCIRun[1]集成仿真平台,对体外除颤时胸腔电场分布进行集成仿真分析。仿真分析显示,目前临床上常用的心律失常体外电除颤方法,虽然在操作上方便易用、800V的双相波电压刺激时可以使94.11%心肌达到同步除极,然而加载到人体皮肤上的高电压大电流、心脏区域的分布不均匀、皮肤和部分心肌在一定程度上极易形成损伤等不足使得该除颤方法的效果并不好。故而,对于体外除颤技术中诸如:除颤效率评估、放电过程的动态分析等应用问题的解决,有待进一步深入研究和探讨[2]。 目的:研究自主研发的体外自动除颤器(Automated External Defibrillator,AED)除颤放电脉冲方式对除颤效果的影响,寻找在保证除颤成功率的前提下,降低除颤能量的可能途径。 方法:选择健康梅山猪12头,采用股静脉穿刺插管的方法置入右心室电极,用交流电诱发猪的VF,待VF持续10秒后,随机使用不同脉冲宽度组合(从5ms+1ms+5ms到0.3ms+0.3ms+0.3ms)的双相指数截断波进行半体内半体外电击除颤,记录每次除颤的放电电压、能量及除颤成功与否,根据可有效除颤的能量阈值比较不同放电脉冲方式除颤效果。 结果:共计除颤411次,除颤成功110次。成功除颤的总设定电压为(768.16±321.21)V,成功除颤的总放电能量为(14.40±8.57)J,成功除颤的总放电电量为(0.02±0.01)C。总除颤成功率26.8%。其中1ms+1ms+1ms组除颤能量阈值最低,为(9.07±3.82)J,2ms+1ms+2ms组的除颤成功率高于其它各组,为(54.9%,P=0.06),各组数据比较差异有统计学意义(P0.01)。 结论:改变不同脉冲宽度组合从5ms+1ms+5ms到0.3ms+0.3ms+0.3ms过程中,可降低除颤阈值,提高除颤成功率。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R541.7

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