电疗与电刺激仪器培训课件

电疗与与电刺激刺激仪器器第八章 电疗与电刺激仪器 人人类类对对抗抗疾疾病病的的过过程程分分为为四四个个阶阶段段，即即：预预防防、诊诊断断、治治疗疗及及健健康康。其其中中治治疗疗除除了了药药物物治治疗疗和和手手术术治治疗疗外外，各各种种新新的的物物理理治治疗疗方方法法及及相相应应的的仪仪器器现现正正发发挥挥着着日日益益重重要要的的作作用用。物物理理治治疗疗 (简简称称理理疗疗)就就是是利利用用热热、光光 (包包括括辐辐射射)、电电、磁磁、声声、机机械械等等物物理理能能量量作作用用于于人人体体，达达到到治治疗疗疾疾病病或或缓缓解解病病痛痛的目的。的目的。理疗在我国有着悠久的历史。中医中的针炙、按摩、拔理疗在我国有着悠久的历史。中医中的针炙、按摩、拔火罐、热疗、磁疗等治疗方法至今仍在使用。现代理疗技术，火罐、热疗、磁疗等治疗方法至今仍在使用。现代理疗技术，是伴随着现代科学技术的发展而兴起的，不仅出现了利用静是伴随着现代科学技术的发展而兴起的，不仅出现了利用静电、交直流电、微波、射频电磁波、激光、红外、紫外、超电、交直流电、微波、射频电磁波、激光、红外、紫外、超声波、高能粒子等效应的新型物理治疗手段和方法，而且给声波、高能粒子等效应的新型物理治疗手段和方法，而且给传统的理疗方法注入了现代科学技术的新内容。本章主要介传统的理疗方法注入了现代科学技术的新内容。本章主要介绍利用电能量的治疗用电子仪器。绍利用电能量的治疗用电子仪器。2 2电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器8.1 基础知识按电流频率分类项目范围主要应用低频0-2000Hz间动电疗法、超刺激电疗法、电兴奋疗法、短波电疗法、经皮神经电刺激镇痛疗法、神经肌肉电刺激（电体操）疗法中频1-100kHz干扰电疗法、正弦调制中频电疗法、音频电疗法高频100kHz共鸣火花疗法、中波电疗法、短波电疗法、超短波电疗法、分米波电疗法、微波疗法按电压分类低压100V直流电疗法、感应电疗法、中波电疗法、电体操疗法、间动电流电疗法、干扰电流电疗法、音频电流电疗法、正弦调制中频电疗法高压100V共鸣火花疗法、中波电疗法、短波电疗法、超短波电疗法、脉冲短波电疗法、脉冲超短波电疗法、高压静电电疗法按电流强度分类低电流强度1-30mA间动电疗法、超刺激电疗法、电兴奋疗法、短波电疗法、经皮神经电刺激镇痛疗法、神经肌肉电刺激（电体操）疗法中电流强度31-100mA干扰电疗法、正弦调制中频电疗法、音频电疗法高电流强度101-3000mA共鸣火花疗法、中波电疗法、短波电疗法、超短波电疗法、分米波电疗法、微波疗法直流电疗与离子导入仪器直流电疗与离子导入仪器直流电疗与离子导入仪器直流电疗与离子导入仪器 中、低频电疗仪器中、低频电疗仪器中、低频电疗仪器中、低频电疗仪器高频与辐射电疗仪器高频与辐射电疗仪器高频与辐射电疗仪器高频与辐射电疗仪器 功能电刺激仪器功能电刺激仪器功能电刺激仪器功能电刺激仪器 3 3电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器8.2 低频电刺激治疗仪 电电刺刺激激治治疗疗仪仪利利用用低低频频率率、小小电电流流及及低低电电压压的的脉脉冲冲电电流来治疗某些类型的疾病。流来治疗某些类型的疾病。常用的低频电流波形有三角波、方波(单向脉冲)、梯形波、正弦波、双向非对称脉冲和双向对称脉冲。最常用的是双向对称或不对称脉冲。双向脉冲方向正负变化，在电极处无电解作用。低频脉冲电流具有兴奋神经肌肉组织、促进局部血液循环、镇痛和消炎等多种生理作用，在临床理疗上用来治疗周围神经麻痹、肌肉萎缩、关节肿痛、肩周炎、偏瘫、肌肉劳损、软组织损伤、神经痛等疾病。4 4电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器电刺激类型电刺激类型（1 1）表面刺激（功能性刺激）表面刺激（功能性刺激）广泛用于神经和肌肉的医疗康复广泛用于神经和肌肉的医疗康复（2 2）经皮刺激）经皮刺激 可用于短期或长期的刺激需要，但不是永久性的可用于短期或长期的刺激需要，但不是永久性的（3 3）植入式刺激）植入式刺激 刺激器的三个部分都永久性植入体内刺激器的三个部分都永久性植入体内5 5电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器电刺激参数电刺激参数 功能性电刺激功能性电刺激中典型的刺激波形是方波序列，其三个参中典型的刺激波形是方波序列，其三个参数（数（频率、幅度和脉宽频率、幅度和脉宽）对肌肉收缩都有影响。刺激频率应）对肌肉收缩都有影响。刺激频率应尽可能小，以防止肌肉疲劳并节约能量。决定刺激频率的主尽可能小，以防止肌肉疲劳并节约能量。决定刺激频率的主要因素是肌肉的融合频率（即获得平滑肌响应的频率），可要因素是肌肉的融合频率（即获得平滑肌响应的频率），可以小到以小到121214Hz14Hz，大到，大到50Hz50Hz；调节肌肉力量的常规方法是；调节肌肉力量的常规方法是保持频率和脉宽不变，改变刺激脉冲的幅度。保持频率和脉宽不变，改变刺激脉冲的幅度。植入式刺激器和电极植入式刺激器和电极中刺激参数主要取决于植入位置。中刺激参数主要取决于植入位置。电极放置于目标神经上或其周围时，刺激幅度约为几毫安或电极放置于目标神经上或其周围时，刺激幅度约为几毫安或更小。肌肉力量控制中，植入式刺激器依赖脉宽调制和幅度更小。肌肉力量控制中，植入式刺激器依赖脉宽调制和幅度调制。调制。6 6电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 上上图图是是一一种种电电刺刺激激治治疗疗仪仪的的电电路路原原理理框框图图，由由单单片片机机、D/AD/A转转换换器器、可可编编程程定定时时器器、刺刺激激脉脉冲冲合合成成、功功率率放放大大器器、脉脉冲冲变变压压器器、刺刺激激电电流流检测及数码显示、过载保护等部分组成。检测及数码显示、过载保护等部分组成。7 7电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器D/AD/A转转换换器器用用来来控控制制刺刺激激脉脉冲冲的的幅幅度度，即即微微机机向向D/AD/A转转换换器器输输出出一一个个数数字字量量，由由D/AD/A转转换换为为与与某某数数字字量量成成正正比比的的模模拟电压，此模拟电压的大小就决定了刺激脉冲的幅度。拟电压，此模拟电压的大小就决定了刺激脉冲的幅度。可可编编程程定定时时器器通通过过编编程程产产生生的的脉脉冲冲决决定定刺刺激激脉脉冲冲的的频频率率和宽度。和宽度。刺刺激激脉脉冲冲合合成成电电路路将将上上述述信信号号合合成成为为一一定定幅幅度度的的双双向向脉脉冲送功率放大器。冲送功率放大器。在在刺刺激激器器的的输输出出级级采采用用脉脉冲冲变变压压器器，一一方方面面起起升升压压作作用用，另一方面起人体安全隔离作用。另一方面起人体安全隔离作用。变变压压器器输输出出端端，接接有有高高频频滤滤波波器器，以以防防止止上上电电和和关关电电时时对病人可能产生的电冲击。对病人可能产生的电冲击。电电流流检检测测电电路路的的用用途途是是检检测测输输出出刺刺激激电电流流的的大大小小，以以进进行行恒恒流流输输出出反反馈馈控控制制以以及及微微机机实实时时显显示示刺刺激激电电流流的的实实际际大小。另一目的是过载保护。大小。另一目的是过载保护。8 8电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器9 9电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器8.3 人工心脏起搏器(cardiac pacemaker)替代或补充正常激励和控制心脏收缩的生理电子系统，它通过周期性发送的电脉冲刺激心脏，引起心搏。1010电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器心脏起搏器心脏起搏器1111电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器一、心脏起搏器发展一、心脏起搏器发展 19321932年年HymanHyman创制一台创制一台用针刺入心脏起搏用针刺入心脏起搏的重的重达达7.27.2公斤的仪器，命名为人工心脏起搏器以公斤的仪器，命名为人工心脏起搏器以来，这个名称一直沿用至今。来，这个名称一直沿用至今。19521952年年，ZollZoll创创造造用脉冲电流经胸壁刺激起搏的方法用脉冲电流经胸壁刺激起搏的方法，挽救了，挽救了3232名房室传导阻滞患者的生命。名房室传导阻滞患者的生命。19581958年年，FurmamFurmam开创心内膜电极起搏技术开创心内膜电极起搏技术，同年，由西，同年，由西门子公司安装了门子公司安装了世界第一个埋藏式起搏器世界第一个埋藏式起搏器 (固固定频率型定频率型)，并成功起搏心脏，并成功起搏心脏，从此人工心脏，从此人工心脏起搏技术进入成熟期，并得到迅速发展。起搏技术进入成熟期，并得到迅速发展。1212电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 70 70年代年代以来又出现了以来又出现了心房心室顺序起博的心脏心房心室顺序起博的心脏起搏器起搏器，更符合血液动力学及人体生理要求。，更符合血液动力学及人体生理要求。之后又出现了植入人体后能被程控仪根据病人之后又出现了植入人体后能被程控仪根据病人不同需求而改变不同工作参数的起搏器。随着不同需求而改变不同工作参数的起搏器。随着临床医学及电子医学的发展，临床医学及电子医学的发展，8080年代年代后期起搏后期起搏工业有了突飞猛进的发展。工业有了突飞猛进的发展。现代的起搏器已经现代的起搏器已经具备能根据病人活动情况自动调节起搏频率；具备能根据病人活动情况自动调节起搏频率；根据病人起搏阈值自动调节能量输出；起搏器根据病人起搏阈值自动调节能量输出；起搏器与程控器实现了双向实施遥测，起搏器不但起与程控器实现了双向实施遥测，起搏器不但起到起搏心脏的功能，还可以记录心脏的活动情到起搏心脏的功能，还可以记录心脏的活动情况，供医生诊断疾病和根据具体情况调整起搏况，供医生诊断疾病和根据具体情况调整起搏参数时作参考。参数时作参考。1313电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器二、心脏起搏器的技术指标二、心脏起搏器的技术指标1 1、基本参数、基本参数 1 1）起搏频率）起搏频率 心脏起搏器发放刺激脉冲的基本频率是根据正心脏起搏器发放刺激脉冲的基本频率是根据正常人的心率确定的。通常起搏频率额定值选择为常人的心率确定的。通常起搏频率额定值选择为7272次分，允次分，允许存在土许存在土4 4次分的误差。次分的误差。2 2）刺激脉冲宽度、幅度）刺激脉冲宽度、幅度 刺激脉冲宽度为单个起搏脉冲电流刺激脉冲宽度为单个起搏脉冲电流持续的时间，以持续的时间，以msms为单位；脉冲幅度以为单位；脉冲幅度以V V为单位。心脏起搏器较为单位。心脏起搏器较多应用的脉冲幅度为多应用的脉冲幅度为5V5V，脉冲宽度为，脉冲宽度为0.5ms0.5ms。1414电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器3）灵敏度 起搏器对QRS波或P波的感知灵敏度是起搏感知电路能够探测到的心脏电极特征电位的最小值。灵敏度低，则不能感知或感知不全，但灵敏度过高，则导致误感知或对电磁干扰敏感。一般心脏内心电的QRS波幅值范围是5mV-15mV，少数患者仅有3mV一5mV，由予电极导联线传递路径的电压衰减，实际到达起搏器输入端的QRS波幅值为2mV一3mV。因此R波同步型起搏器的灵敏度一般选取1.5mv-2.5mV，以保证对95以上的患者能够适用。P波灵敏度一般选择为0.8mV-1mV。4）反拗期 在各同步型起搏器电路中，有一个对外界信号不敏感的时间，这个时间相当于心脏的不应期称为反拗期。1515电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器2 2、干扰转换频率、干扰转换频率 为防止因各种电磁干扰使起搏器误感为防止因各种电磁干扰使起搏器误感知，起搏器设计成在干扰严重时起搏器转换为固定频率式。知，起搏器设计成在干扰严重时起搏器转换为固定频率式。3 3、逸搏间期、逸搏间期 心脏的期前收缩形成早搏，是由心脏的心脏的期前收缩形成早搏，是由心脏的异位节律点产生的。在一次早搏之后到下一个正常心搏出异位节律点产生的。在一次早搏之后到下一个正常心搏出现的时间间隔称为逸博间期。心脏起搏器亦使用逸博间期现的时间间隔称为逸博间期。心脏起搏器亦使用逸博间期这一名称，将起搏感知自身心搏到随后出现的起搏脉冲的这一名称，将起搏感知自身心搏到随后出现的起搏脉冲的时间间隔，称为起搏器的逸博间期。时间间隔，称为起搏器的逸博间期。4 4、能量补偿、能量补偿 当埋藏式起博器的电源接近耗尽而电压当埋藏式起博器的电源接近耗尽而电压下降时，起搏脉冲的幅度也随即变小，为防止起搏失误，下降时，起搏脉冲的幅度也随即变小，为防止起搏失误，要求起搏器电路设计能在电源电压降低时，刺激脉冲的宽要求起搏器电路设计能在电源电压降低时，刺激脉冲的宽度相应增宽，以便补偿因幅度下降而减少的能量。度相应增宽，以便补偿因幅度下降而减少的能量。1616电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器三、起搏器类型1 1、固定型起搏器、固定型起搏器 刺激强度和频率都是固定的，产生的刺激脉冲与心脏自身的节律无关。刺激强度和频率都是固定的，产生的刺激脉冲与心脏自身的节律无关。它只能发出起搏脉冲，而无感知功能。这种起搏器仅适用于完全性房室传导它只能发出起搏脉冲，而无感知功能。这种起搏器仅适用于完全性房室传导阻滞或永久性窦性缓。阻滞或永久性窦性缓。缺点：缺点：当心脏出现自身搏动时，起搏器成为多余的额当心脏出现自身搏动时，起搏器成为多余的额外刺激。如果电脉冲落于易激期，则自身节律和起搏节律之间发生外刺激。如果电脉冲落于易激期，则自身节律和起搏节律之间发生竞争心律竞争心律，从而诱发心室纤颤或室性心动过速而危及病员安全，因此在临床应用上受到从而诱发心室纤颤或室性心动过速而危及病员安全，因此在临床应用上受到一定的限制。一定的限制。1717电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器2 2、R R波同步型起搏器波同步型起搏器起搏器发放脉冲受起搏器发放脉冲受R R波控制，达到一同步作用。波控制，达到一同步作用。（1 1）R R波触发型（备用型）波触发型（备用型）（2 2）R R波抑制型（按需型）波抑制型（按需型）1818电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器R波抑制型心脏起搏器电路1919电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器自主心率低于起搏心率 起搏器发放第一个刺激脉冲，如图（e）所示；与此同时，此起搏脉冲刺激心肌，心脏被起搏，起搏后的心律如图（f）所示；与此同时，此起搏脉冲经C10耦合，通过感知放大器触发单稳态电路工作，输出波形如图（c）所示。在t3（即反拗期）这段时间里，起搏器对任何信号均不起反应，即不感知。t3过后，t4恢复为截止状态，R8上压降恢复为低电平，VT6截止，锯齿波电路开始工作，C7开始充电，其波形如图（d）所示。当C7上电压上升到使VT7导通时，由于患者自搏周期t1大于起搏器的周期t2，患者还没自搏。2020电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器自主心率有时高于起搏心率 患者自身的第一心动周期t1低于起搏周期t2，而患者自身的第二起搏周期t1大于起搏周期t2。开始时，起搏器发放第一个起搏脉冲，心脏起搏，由于患者的第一心动周期t1低于起搏器的周期t2，故经过t1时后，锯齿波还未上升到VT7的导通电平U，患者自身心动又开始一个新的周期，即患者的自搏，此自搏的R波经感放大器触发单稳态电路工作。在反拗期里，VT6导通，使C7迅速放电，从而抑制起搏器的第二脉冲。2121电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器自主心率完全高于起搏频率 患者的心动周期t1、t1等均低于起搏器固有周期t2。此时患者自身心脏搏动，自搏的R波经感知放大器触发单稳态电路，抑制第一起搏脉冲发放。经反拗期t3后，C7上电位上升，经过一段时间，C7上电位还未上升到使VT7的导通电平U，患者自身心动又开始一个新的周期，发生第二次自搏，单稳态第二次触发，使VT6导通，C7迅速放电，抑制了起搏器的第二脉冲。2222电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器3 3、P P波同步起搏器起搏器波同步起搏器起搏器在心房安置一感知电极，在心室安置起搏电极，当心房电极在心房安置一感知电极，在心室安置起搏电极，当心房电极感知感知P P波之后，脉冲发生器向心室发出延迟波之后，脉冲发生器向心室发出延迟120ms120ms的刺激脉冲，的刺激脉冲，因此心室率随心房率而改变，从而恢复了心脏的调节功能。因此心室率随心房率而改变，从而恢复了心脏的调节功能。由此可知，由此可知，P P波同步型起搏器模拟了心脏的话动过程。波同步型起搏器模拟了心脏的话动过程。缺点：缺点：由于由于P P波幅度小，频谱基波频率低，所以对感知放大器的要波幅度小，频谱基波频率低，所以对感知放大器的要求较高，电路相对比较复杂，心房电极定位也较难。求较高，电路相对比较复杂，心房电极定位也较难。2323电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器4、房室顺序按需型和全自动型起搏器 每次刺激先发放一个脉冲，刺激心房起搏，经过每次刺激先发放一个脉冲，刺激心房起搏，经过延迟一段时间后再发放一个脉冲刺激心室起搏，以延迟一段时间后再发放一个脉冲刺激心室起搏，以保持房室激动的生理顺序。如有自身心脏活动，则保持房室激动的生理顺序。如有自身心脏活动，则QRSQRS波将抑制后一脉冲的发放波将抑制后一脉冲的发放。缺点：。缺点：性能不够完善，性能不够完善，且心房、心室各要安装一个电极。且心房、心室各要安装一个电极。自动型可根据心脏的工作情况自动选择和更换发自动型可根据心脏的工作情况自动选择和更换发放脉冲刺激心脏的方式。核心部分是两个相关的脉放脉冲刺激心脏的方式。核心部分是两个相关的脉冲发生器先后按一定时序发放起搏脉冲，心房起搏冲发生器先后按一定时序发放起搏脉冲，心房起搏脉冲和心室起搏脉冲使房室应激而同步收缩。脉冲和心室起搏脉冲使房室应激而同步收缩。2424电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器5、程序控制型起搏器 由两部分组成：体内部分在一般埋藏式起搏器基础上增加数字电路、存储电路等；体外部分由控制装置和电磁铁组成，控制部分可以按照患者病理的需要由医生或患者任意改变起搏参数和起搏器的工作方式，并发出编码的磁脉冲，通过电磁铁产生的磁场传给体内部分。2525电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器NBG起搏器代码（1987）数字12345类型起搏心腔感知心腔感知后反应方式程控/频率反应抗心动过速代用字母0无A心房V心室D双腔（AV）0无A心房V心室D双腔（AV）0无I抑制T触发D双重（IT）0无P单项M多项C遥测R频率反应0无P快速起搏S电击D双腔（PS）2626电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器起搏电极与导线1.1.起搏电极类型及性能评价起搏电极类型及性能评价 起搏电极由铂铱合金、爱而近（起搏电极由铂铱合金、爱而近（ElgiloyElgiloy）合金、钛等组成，具备刺）合金、钛等组成，具备刺激和感知功能，有良好的电性能。激和感知功能，有良好的电性能。心外膜心外膜 一般用盘状电极缝于心外膜脏层，不易脱落或心肌穿孔，但需开胸手一般用盘状电极缝于心外膜脏层，不易脱落或心肌穿孔，但需开胸手术。病人负担大，后期阈值高。术。病人负担大，后期阈值高。心肌心肌 容易固定，阈值较低，但需开胸。容易固定，阈值较低，但需开胸。心内膜心内膜 可分为单极、双极和多极。前者用于永久起搏，后者用于临时起搏。可分为单极、双极和多极。前者用于永久起搏，后者用于临时起搏。电极头造型的不断改进及多样化，目的是有利于固定和降低起搏阈值。电极头造型的不断改进及多样化，目的是有利于固定和降低起搏阈值。2727电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器2.导线 更换起搏器时，都希望继续使用原来的电极导线，避免再更换起搏器时，都希望继续使用原来的电极导线，避免再插入新的电极导线，增加心脏内导线数量。插入新的电极导线，增加心脏内导线数量。a.a.聚乙烯材料聚乙烯材料b.b.硅橡胶硅橡胶c.c.聚胺脂聚胺脂电源（1 1）锌汞电池）锌汞电池（2 2）可充电的镍镉电池）可充电的镍镉电池（3 3）锂电池）锂电池（4 4）核电池）核电池（5 5）生物电池）生物电池2828电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 随着电子技术的飞速发展，人工心脏起搏领域随着电子技术的飞速发展，人工心脏起搏领域的新技术不断涌现，人工心脏起搏的适应证也的新技术不断涌现，人工心脏起搏的适应证也不断拓宽。不断拓宽。双心房起搏双心房起搏适宜于伴有房内阻滞的适宜于伴有房内阻滞的阵发快速房性心律失常患者，能起到治疗和减阵发快速房性心律失常患者，能起到治疗和减少房性心律失常发作的效果。少房性心律失常发作的效果。双心室起搏双心室起搏应用应用于充血性心力衰竭伴有室内阻滞的患者，通过于充血性心力衰竭伴有室内阻滞的患者，通过置入冠状静脉窦电极至血管分叉处来实现左室置入冠状静脉窦电极至血管分叉处来实现左室起搏。目前，起搏。目前，多部位心脏起搏多部位心脏起搏方式在国内刚刚方式在国内刚刚起步，其远期疗效和预后以及并发症等尚需进起步，其远期疗效和预后以及并发症等尚需进一步观察和研究。临床上应严格掌握适应证。一步观察和研究。临床上应严格掌握适应证。新型的可感知情绪变化的闭环频率反应起搏器新型的可感知情绪变化的闭环频率反应起搏器具具有感知体力和情绪变化而自动进行频率调节有感知体力和情绪变化而自动进行频率调节的功能，是更能满足生理的频率反应起搏器。的功能，是更能满足生理的频率反应起搏器。2929电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 对心脏起搏器的质量要求是极高的，要求其对心脏起搏器的质量要求是极高的，要求其工作要极端地可靠。其中关键的技术问题工作要极端地可靠。其中关键的技术问题一是材料问题一是材料问题，它的电极、导线及外壳材料不能与肌它的电极、导线及外壳材料不能与肌肉组织发生有害化学反应；肉组织发生有害化学反应；电池寿命问题电池寿命问题，电池寿命也就是起搏器的寿命，一定电池寿命也就是起搏器的寿命，一定要长寿命。现在使用锂电池，寿命可达要长寿命。现在使用锂电池，寿命可达810810年；年；体积尽可能要小体积尽可能要小，可使用大规模集成电路以缩小体积，可使用大规模集成电路以缩小体积，现在其厚度可达现在其厚度可达101016mm16mm，重量仅，重量仅40406060克；克；控制技术控制技术，一般采用微处理器，进行按需式程序控制。一般采用微处理器，进行按需式程序控制。3030电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器8.3 除颤器（Defibrillators）心脏除颤器是一种能将脉冲电流输入心脏，以消除心脏颤动，使之恢复窦性心律的近代医疗电子仪器。当心肌因种种原因不能同步收缩而代之以蠕动样颤动时，心脏的泵血功能就完全丧失，分心房纤维性颤动和心室纤维性颤动，简称房颤和室颤，特别是发生室颤时非常危险，不及时抢救就会死亡。而一种有效的抢救方法就是对心脏进行电除颤(defibrillation)。心脏起搏器与心脏除颤器的区别：前者通过产生一定频率、幅度和宽度的电脉冲刺激心脏，使有起搏功能障碍的或心房传导疾病的心脏按一定频率应激收缩。一般频率为6090次/分，幅度5V，宽度0.51mm，能量几J。后者产生作用于心脏一瞬间高能脉冲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。持续时间410ms，电能在40400J。3131电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器3232电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 心脏除颤器的原理是利心脏除颤器的原理是利用用LCLC电路进行高压直流电路进行高压直流充放电。充放电。高压发生器能高压发生器能将将+l5V+l5V的低电压转变为的低电压转变为3.5kV6kV3.5kV6kV的直流高压。的直流高压。经过高压继电器经过高压继电器K的常闭触头向高压电容器C充电。对病人除颤时，一个电极放在胸前胸骨部位，另一个放在胸前心尖部位，医生按下放电按钮，高压继电器K动作，使放电的一对触头闭合，电容C中的电荷迅速通过电感线圈L和两个电极在人的心脏区域作短时间的放电，给心脏一个大电流刺激。这样，往往可以纠正室颤，使心脏恢复正常跳动。3333电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 除颤器的电源用交流电或直流电除颤器的电源用交流电或直流电(镍镉蓄电池镍镉蓄电池)。高压发生器将交流电整流滤波后所得的高压发生器将交流电整流滤波后所得的+l5V+l5V直流电直流电或蓄电池的或蓄电池的+l5V+l5V直流电通过直流电通过DC/DC(DC/DC(直流直流/直流直流)变换变换电路变成直流高电压，即将电路变成直流高电压，即将+l5V+l5V直流电通过电子开直流电通过电子开关变为交变脉冲电压，再通过升压变压器升压，并关变为交变脉冲电压，再通过升压变压器升压，并经高压整流后变成直流高压，向高压电容器经高压整流后变成直流高压，向高压电容器C C充电。充电。因为除颤器是非常重要的抢救用仪器，所以现代除因为除颤器是非常重要的抢救用仪器，所以现代除颤器大多是便携式和交直流两用的，内有镍镉可充颤器大多是便携式和交直流两用的，内有镍镉可充电电池，平常充电或一直处于充足电状态，以便随电电池，平常充电或一直处于充足电状态，以便随时急用。时急用。3434电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 除颤器对人体放电是用能量除颤器对人体放电是用能量 (单位：焦耳单位：焦耳)来计量的。来计量的。医医生根据病情决定用多少能量并可以调节。除颤器的能量生根据病情决定用多少能量并可以调节。除颤器的能量有两种表示方法：一是电容器贮存能量，二是传递能量。有两种表示方法：一是电容器贮存能量，二是传递能量。传递能量是贮存能量经电路损耗后实际给人体的能量。传递能量是贮存能量经电路损耗后实际给人体的能量。贮存能量由下式决定：（焦耳），其中贮存能量由下式决定：（焦耳），其中C C是高压电容器的是高压电容器的电容值，一般取电容值，一般取1630F1630F，U U是电容器的充电电压，最大是电容器的充电电压，最大值一般为值一般为3.5kV6.0 kV3.5kV6.0 kV。WW一般最大为一般最大为400400焦耳。贮存能焦耳。贮存能量用并联在高压电容器两端的能量计来测量。传递能量量用并联在高压电容器两端的能量计来测量。传递能量一般为贮存能量的一般为贮存能量的80%80%，最大为，最大为320320焦耳。焦耳。电容器放电时的峰值电流很大，约几十安培，电流脉冲电容器放电时的峰值电流很大，约几十安培，电流脉冲宽度一般在几个宽度一般在几个msms之内。在电容器之内。在电容器C C的放电回路中串联一的放电回路中串联一个电感线圈个电感线圈L L，其作用是为了得到一个单次的大电流脉冲，其作用是为了得到一个单次的大电流脉冲，而峰值电流又受到限制而不致过大。而峰值电流又受到限制而不致过大。3535电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 现代除颤器上还有现代除颤器上还有心电监护仪部分，心电心电监护仪部分，心电测量电极与除颤电极共测量电极与除颤电极共用，心室除颤后立刻可用，心室除颤后立刻可以看到心电波形，判断以看到心电波形，判断病人是否转复。病人是否转复。心电监心电监护的另一用途是使除颤脉冲的释放与心电R波同步，以保证除颤的安全和疗效。这是因为房颤的病人还有心电波形和节律，这时就不允许随便什么时刻除颤，因为如果除颤脉冲恰好打在心电T波上（易激期），会引起心室纤颤而有致命危险，所以除颤脉冲只允许落在R波下降沿。因此，除颤脉冲在心电监护电路检测到R波的下降沿时才立刻释放，这称为R波同步除颤。3636电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器3838电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 高频电刀由主机和电极高频电刀由主机和电极 (电刀笔、敷肌板电刀笔、敷肌板)两部分组成。两部分组成。主机由振荡器、调制器、功率放大、单片机控制等电主机由振荡器、调制器、功率放大、单片机控制等电路组成。振荡器频率一般采用路组成。振荡器频率一般采用 500KHz500KHz正弦波，调制正弦波，调制频率采用频率采用25KHz25KHz方波，有方波，有25%50%25%50%的占空比。功率放的占空比。功率放大器采用大器采用VMOSVMOS场效应功率管，场效应功率管，电切电切 (纯切纯切)时输出开时输出开路电压要求为路电压要求为3000V3000V，最大输出功率，最大输出功率 300W300W，电凝时输，电凝时输出开路电压要求为出开路电压要求为7000V7000V，最大输出功率，最大输出功率120W120W。单片单片机控制输出功率的大小，并有按键选择及数码管显示机控制输出功率的大小，并有按键选择及数码管显示输出功率的大小，而且还有安全保护功能。输出功率的大小，而且还有安全保护功能。3939电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器（1）电凝射频频率：250kHz2.0MHz调制（波簇）：120/s左右输出电压（开路）：3002000V输出功率（500）：80200W（2）电切射频频率：500kHz2.5MHz调制（波簇）：直接输出或经调幅处理输出电压（开路）：9000V左右输出功率（500）：100750W4040电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器 现代高频电刀在电刀笔头处通以氩气，以获得特殊的凝血效果，这类仪器叫氩气高频电刀。高频电刀具有电切(纯切、混切)、电灼、电凝(单极电凝、双极电凝)等功能。根据不同的手术需要，设定不同的输出功率。适用于普通外科、心脏外科、泌尿外科、妇科等手术。4141电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器8.5 激光治疗仪激光的生物效应（1）热效应（2）光化效应（3）压强效应（4）电磁场效应（5）生物刺激效应4242电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器激光的医学应用1.1.诊断：诊断：激光透射、光谱分析、激光分光光度计、激光干激光透射、光谱分析、激光分光光度计、激光干涉仪、激光多普勒、激光显微镜、光谱图像分析涉仪、激光多普勒、激光显微镜、光谱图像分析2.2.治疗治疗 激光手术刀、激光碎石器、生物体用激光焊接器激光手术刀、激光碎石器、生物体用激光焊接器/刺激器、杀菌用刺激器、杀菌用3.3.其他其他 人工光合作用、酶的激活、细胞增殖激活人工光合作用、酶的激活、细胞增殖激活4343电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器8.6 微波治疗仪微波的生物效应（1 1）致热效应）致热效应（2 2）非热效应）非热效应微波的医学应用（1 1）诊断和治疗肿瘤）诊断和治疗肿瘤（2 2）调节自主神经系统的功能）调节自主神经系统的功能（3 3）加强垂体肾上腺系统的功能，提高机体的防）加强垂体肾上腺系统的功能，提高机体的防卫和适应能力卫和适应能力4444电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器8.7 超声治疗仪超声手术1、强功率聚焦手术4545电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器超声手术2、超声手术刀和超声骨锯4646电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器超声碎石3、硬性结石粉碎4747电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器超声治癌4、海扶刀典型代表：重庆海扶（典型代表：重庆海扶（HIFUHIFU）技术有限公司）技术有限公司 低能量的超声波经海扶刀准确聚焦于靶组织，能量得到数千倍放大，所产生的高温效应、空化效应、机械效应和超声生化等效应，使肿瘤组织凝固性坏死，瞬态失去增殖、浸润和转移的能力，并最终被机体吸收。点线面体组合扫描切除肿瘤 超声波可渗透组织并在组织内聚焦 4848电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器超声波的生物效应与作用机制1 1、生物效应、生物效应（1 1）生物大分子）生物大分子 用频率为用频率为0.250.254MHz4MHz、强度为、强度为1W/cm21W/cm2的超声照射能使的超声照射能使DNA DNA 的的双螺旋锻炼，其机制可能是由于超声引起液体的空化作用将双螺旋锻炼，其机制可能是由于超声引起液体的空化作用将螺旋链切断。螺旋链切断。（2 2）细胞）细胞 观察到的普遍效应是细胞膜的破裂观察到的普遍效应是细胞膜的破裂（3 3）生物组织）生物组织 生物组织对超声有相对高的吸收系数和低的热传导率生物组织对超声有相对高的吸收系数和低的热传导率4949电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器超声波的生物效应与作用机制2 2、作用机制、作用机制 能够引起生物效应的超声作用可分为能够引起生物效应的超声作用可分为热作用、机械作用和热作用、机械作用和化学作用，化学作用，而而空化作用空化作用同时包含上述三作用。同时包含上述三作用。（1 1）热作用）热作用 在超声的机械作用下，可压缩介质内一个小体积元，使在超声的机械作用下，可压缩介质内一个小体积元，使其温度升高，从而使该体积元内的分子平动动能增加。如果其温度升高，从而使该体积元内的分子平动动能增加。如果不发生任何形式的能量转换，则在压缩变为稀疏期时，分子不发生任何形式的能量转换，则在压缩变为稀疏期时，分子的平动动能还会还原成波动能量。但增加的平动能因耦合作的平动动能还会还原成波动能量。但增加的平动能因耦合作用会转变成振动能。而这个转变有一个弛豫过程，即分子的用会转变成振动能。而这个转变有一个弛豫过程，即分子的平动能和振动能相互转换需要一定的时间。因此，当压缩变平动能和振动能相互转换需要一定的时间。因此，当压缩变为稀疏的半周期中，被还原的声波与原来的声波之间就产生为稀疏的半周期中，被还原的声波与原来的声波之间就产生了相位差，并且振幅减小，一部分超声能量被介质吸收了。了相位差，并且振幅减小，一部分超声能量被介质吸收了。5050电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器（2 2）机械作用）机械作用 超声波对介质的机械作用可分为辐射压和声压两种因素引起的。超声波对介质的机械作用可分为辐射压和声压两种因素引起的。1 1）辐射压强）辐射压强 当超声入射刀两种介质的界面时，除反射和透射外，在界当超声入射刀两种介质的界面时，除反射和透射外，在界面处海产生一个稳定的沿传播方面的静压强，成为辐射压强。面处海产生一个稳定的沿传播方面的静压强，成为辐射压强。（a a）骚动效应）骚动效应（b b）摩擦效应）摩擦效应2 2）超声压强）超声压强 超声在介质中传播时，波线上各处都出现交替的正压和负超声在介质中传播时，波线上各处都出现交替的正压和负压，初步计算表明，对中等频率的超声，这种压差可相当于数压，初步计算表明，对中等频率的超声，这种压差可相当于数百百kPakPa的压强差。的压强差。（3 3）化学作用）化学作用超声的化学效应可认为是二级效应超声的化学效应可认为是二级效应5151电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器空化作用1 1）稳态空化）稳态空化 在液体内部的亚显微气泡发生增大，当增大到和超声波长差在液体内部的亚显微气泡发生增大，当增大到和超声波长差不多时，气泡就相当于谐振腔，其谐振幅度比入射时超声的振幅不多时，气泡就相当于谐振腔，其谐振幅度比入射时超声的振幅大几个数量级。这种变化以两种方式使生物的结构发生变化：首大几个数量级。这种变化以两种方式使生物的结构发生变化：首先，在组织结构之间引起的相对振荡变化，在周围液体中趋向于先，在组织结构之间引起的相对振荡变化，在周围液体中趋向于建立稳定的冲击流，从而在局部产生很高的速度梯度，足以破坏建立稳定的冲击流，从而在局部产生很高的速度梯度，足以破坏细胞膜系统和生物大分子；其次，由于剧烈振荡的结果，气体在细胞膜系统和生物大分子；其次，由于剧烈振荡的结果，气体在微气泡中被压缩时，使局部产生极高的温度和压强的突变，从而微气泡中被压缩时，使局部产生极高的温度和压强的突变，从而引起电离作用，从而把具有高度化学活性的自由基群以很高的浓引起电离作用，从而把具有高度化学活性的自由基群以很高的浓度向周围液体中释放，其效果和电离辐射作用相似。度向周围液体中释放，其效果和电离辐射作用相似。2 2）瞬态空化）瞬态空化 在超声交变压强下，液体会突然从在超声交变压强下，液体会突然从“核核”中产生空泡，随即中产生空泡，随即崩溃，崩溃时可产生几十到几千大气压冲击波，温度高度崩溃，崩溃时可产生几十到几千大气压冲击波，温度高度10104 4K K，可使水产生可使水产生OHOH自由基等。自由基等。5252电疗与电刺激仪器电疗与电刺激仪器