医疗仪器临床应用：第五章 医用电磁治疗设备

除颤技术指标
最大储能值：指除颤前，电容器的储存电能，单位是瓦·秒（焦耳）。 电击的安全剂量以不超过400瓦·秒为宜，即除颤器的最大储能值为400 瓦·秒。
释放电能量：指除颤器实际向病人释放的电能。 释放效率：指释放能量和储存电能之比，（一般为50%~80% ） 最大储能时间：指电容充电到最大储能值时所需要的时间，10s~15s 最大释放电压：指除颤器以最大储能值向一定负荷释放能量时在负荷
电磁生物热效应
欧姆加热效应 波动能量加热效应 微波治疗、射频热疗、射频消融等均利用了电磁
波的热效应 对肿瘤的治疗作用 对良性病的治疗作用。
不同温度热效应的临床应用
温度 (oC)
细胞损伤
< 40
没有明显的细胞损伤
40-49 49-70 70-100
可逆的细胞损伤 不可逆的细胞损伤(变性) 凝固 (胶原转化为糖元)
100-200 干燥 (细胞内外的水分被蒸发)
>200
碳化、汽化
临床应用 微波理疗 肿瘤热疗 射频消融
煮鸡蛋 电凝 电切
电磁生物非热效应
神经 生殖 心血管 免疫 内分泌
比吸收率(SAR)
比吸收率(SAR)：生物体单位时间、单位质量吸收的电磁辐射能量，W/kg
SAR Pd D
Pd --- 单位体积的吸收功率密度 W/m3 D --- 生物组织密度 kg/m3
尽早电除颤可提高生存率
围除颤时间：指除颤前最后一次胸外按压至除颤后首次 胸外按压的时间。
除颤前时间：指除颤前最后一次胸外按压至进行除颤的 时间。
电击除颤
在短时间内将高电压、适当强度的电流通过心脏，使心 肌各部在瞬间同时除极，消除心肌细胞电活动的散乱状态 或打断折返环，使异位心律暂时消除，让心脏起搏系统中 具有最高自律性的窦房结恢复起主导功能控制心搏。
3、……这个结论并不适宜推 广到将来使用其他形态显著不 同的双相波除颤器上。将来其 他生产除颤器的厂家如想获得 AHA的分类（推荐），需要 另外收集独立的证据。
智能双相波保证经心电流
SMART Biphasic
50
40 30
电流 (A) 20
10
50, 150 J 75, 150 J 125, 150 J
150-150-150 J 因分流而调整除颤电流 特定的波形形态 每个病人的每次除颤
0
-10
-20 0
5 10 15 20 25 30 35 40
时间 (ms)
智能双相波的作用
低能量 = 不良反应减少，降低心肌损伤。 病人阻抗 影响经心电流；
心脏电击治疗的实现
足够的电流流过心脏—经心电流（transcardiac current） 电流流过心脏时将能量释放给心脏
经心电流的分流
15 A
1.5 A 经心电流
wk.baidu.com
15 A
0.74 A 经心电流
6.75 A
7.13 A
6.75 A
高阻抗病人
7.13 A
低阻抗病人
分流情况随病人而定 病人胸部表面阻抗越小，分流越多
Zoll和他的第一台体外除颤仪
什么是心室颤动(ventricular fibrillation)
心室肌快而微弱的收缩或不协调的快速乱颤，其结果是心脏无排血， 心音和脉搏消失，心、脑等器官和周围组织血液灌注停止，阿-斯综合 征发作和猝死。
室颤心电图表现
室性心动过速：心电图示QRS宽大畸型，时限一般超过0.14秒 尖端扭转型室速：QRS电轴以等电线为轴心，每5-20个心动周期变化一次 心室纤颤：QRS与T波不能分辨，代之以波形、节律均不规则的颤动波
除颤器设计必须满足 提供更多的除颤电流给低阻抗病人 分流电流变化小，而经心电流变化大
减少经心电流的分流
测量病人阻抗（欧姆；） 因病人而不同，也随每次除颤而变化 和病人体重没有明确的关系
根据阻抗调整波形 维持最佳波形形态 在安全范围内调整电流——以适应分流 释放低能量——使心功能损伤最小
第五章 医用电磁治疗设备
第1节 电磁生物学基础
静电场
恒磁场
电场、磁场特征
电场、磁场内具有能量
电磁场
电磁波发射与接收天线
电磁波与电磁辐射
电磁波通过空间或媒质传递能量的一种物理现象
电磁波谱
电磁场与电磁波的医学治疗应用
直流电 射频 微波 红外线 X射线 γ射线
除颤器 高频电刀、射频热疗仪、射频消融仪 微波热疗仪 红外线热疗仪 X线手术刀 伽玛射线手术刀
第2节 除颤与除颤器
Defibrillation and Defibrillator
除颤历史
1899年，Prevost和Batelli（University of Geneva, Switzerland）在狗身上进行心电生理学研究时发现，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。由此，两位生理学家最先提出了电除颤的概念。 1947年，一个14岁的小男孩开胸手术过程中突发心跳骤停，胸内 心脏按压45分钟后仍未自主心律，心外科医师Beck使用特制的胸内 除颤电极（置于心外膜左右两侧），以2110V（1.5A）交流电成功 地使心室颤动恢复为窦性节律，从此开创了人体电除颤治疗的先河。 1956年，Zoll医师首次使用交流电（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。
上的最高电压值 国际标准：以最大储能值向100欧姆负荷释放时，在负荷上的最高电压
不应超过5000V
单相波 —— 双相波
单相波
双相波
电流单向流动
电流双向流动
多年来，美国心脏学会（AHA）对除颤能量的大小，单、双相 波作了大量的实验，来验证了它们的作用。
1、大量确实的证据支持我们 得出以下结论：初始低能量 （150J）、不逐级增加能量 的（150J-150J-150J）、根 据病人阻抗进行补偿的双相波 除颤，对院外突发室颤的病人 是安全的、合理的、临床有效 的。
生物组织导电性
欧姆定律
I E
：电导率，S/m
表示介质导电特性的一个宏观参数
焦耳定律
P I •E
E I
生物分子介电性
电偶极子
P q•l
H
H
HC N
氨基
H CO
羧基 OH
生物组织频率特性
92
9 lgf(Hz)
介电常数r
细胞膜电容特性
细胞膜电容：
C 0 r A
d
d = 6 nm， r = 3，C = 0.44 mF。