三相波脉宽对体外除颤效能影响的动物实验研究

摘要

在全球范围内，心脏骤停(Cardiac arrest，CA)严重影响着人类健康，平均每十万人中就有35至125例患者。一旦发生心脏骤停，就需要及时进行心肺复苏抢救，否则会导致病人缺血缺氧而死亡。尽管近几十年来报道的心室纤颤(Ventricular fibrillation，VF)患者数量有所减少，但它仍然是引起心脏骤停的主要原因。电击除颤，即由除颤仪产生的一定治疗剂量的电流通过室颤心脏，使之恢复窦性节律，仍然是救治室颤患者的唯一有效方法。除颤电击的波形则是指电压（电流）幅值在时域下的测量图形。它通过产生一个电场来影响心脏的电生理活动，并在空间上派生出一个除颤电压。
　　数十年前，体外除颤仪使用的是单相波。虽然单相波能够有效终止室颤，但是却在除颤后容易引起心肌功能障碍的并发症与皮肤烧伤。与单相波相比，双相波包含了两个不同极性的波形，能够显著除颤所需电击强度并减少心肌损伤。尽管双相波比单相波更具除颤效能，但是对低能量高效能的除颤的波形的探索仍然在进行。三相波，由三个相位的波形组成，其中第二个相位为负。其除颤效能仍有争议。鉴于波形除颤效能受脉宽（相持续时间），幅值，极性和斜率等参数的影响，这个争议可能是由不同的实验波形所引起。而最优的三相波波形参数仍然未知。因此，我们猜想多相波通过波形参数的优化能够比双相波更具除颤效能。
　　为验证猜想，我们设计了一款能够产生实验所需的每相脉宽可调的任意多相波发生装置，包括自制的波形发生器与订制的脉冲放大器。首先，我们在假负载上对波形发生装置进行了性能测试。为了筛选出可能比双相波更优的除颤波形，我们在预实验的17只兔上对4种双相波与36种三相波进行了测试。经过一段时间的研究，我们从中选择了幅值与脉宽不同的6种三相波与1种双相方波，在20只兔上进行验证实验。这些三相波的第一相脉宽相同，而第二相与第三相脉宽不同。除颤阈值(defibrillationthreshold，DFT)的评估则是使用了上下5步阈值法。实验每隔5分钟重复一次，每只兔进行了35次致颤与除颤。
　　自设计的波形发生装置的脉宽与电压预设值与测试值得误差分别为0.10±0.11％与0.41±0.30％。在实验结束时所有实验动物都存活了下来。整个实验过程中实验动物的生理参数指标没有变化。通过动物实验我们发现，有两个具有相同第一相与第二相持续时间，且拥有较短第三相持续的三相波在除颤能量阈值上比对照双相波更低（0.57±0.18 J vs.0.80±0.28 J，p=0.001;0.60±0.18 J vs.0.80±0.28 J，p=0.003）。然而，这两个具有相同持续时间，不同幅值的三相波之间却没有统计学差异(0.57±0.18 J vs.0.60±0.18J，p=0.638)。
　　通过实验证明了某些的三相波可比双相波在体外除颤上更具能效，其中三相方波的相脉宽对其除颤效能起主导作用。在第一相与第二相持续时间相同时，最优的三相方波的第三相持续时间应该比前两者都短，且此时能比双相波更优。

目录

声明

缩略语表

摘要

第一章 前言

1．1 心脏骤停与心肺复苏

1．2 除颤仪

1．3 现代除颤仪使用的除颤波形

1．4 新型除颤波形的研究

1．5 本研究的目的

第二章 波形发生装置设计

2．1 波形发生装置的整体设计方案

2．2 波形发生器设计

2．3 波形发生装置的性能测试

2．4 小结

第三章 动物体外电除颤实验

3．1 体外电除颤家兔模型的建立

3．2 体外除颤波形选择的预实验

3．3 脉宽对三相波除颤效果的影响

3．4 讨论与小结

第四章 总结与展望

参考文献

文献综述 除颤波形的发展历史与研究现状

附录

研究生期间的发表的论文

致谢