一、概述

美国心脏病协会最新发表的心肺复苏指南中已将复苏主要步骤改为ABCD，即开放气道(air)、人工呼吸breath)、人工循环(circulation)、除颤(defibrillation)，其中D代表的就是除颤(defibrillation)

除颤是指通过一定能量的电击方法使各种室上性或室性快速性心律失常(室额或室速)转复为正常窦性心律的过程。

1、心电图（ECG）基础

2.标准窦性心律

ECG信号的每一段与心脏的一个部分收缩相符合。心电图上心房的收缩叫做P波。心房收缩后有一短暂的停留，然后心室收缩。ECG上心室的收缩被看作QRS复合波。QRS复合波最重要的部分是典型的R波。ECG最后段是T波，代表心脏电复位准备下次收缩的时期。Snus Rhythm

3.室速(Ventricular Tachycardia)

当心脏的电传导失去了对心室收缩的控制时，由于是通过心肌而不是通过正常的传导途径形成的收缩激励信号不规则，心脏节律就不再平稳，这就导致了可能非常快的心脏异常收缩。当这些收缩连续发生时这种节律就叫作室性心动过速(VT)。

4.室颤(Ventricular Fibrillation)

室性心动过速会导致知觉丧失，如果不治疗还可能导致心室纤维性颤动(VF) 甚至死。室颤初发时为粗颤，此时的除颤成功率相对较高，而转为细颤后，表明心肌内形成弥漫性的折返，除颤成功率减低，使用肾上腺素等药物后可使细颤转为粗颤将提高除颤的成功率。Ventricular Fibrillation

5.除颤的原理

除颤是指通过一定能量的电击方法使所有心肌细胞在同一时间除极，然后同时复极。由于窦房结产生的信号最强，因此将重新支配心脏的收缩，从而将各种室上性或室性快速性心律失常(VT/VF)转复为正常窦性心律的过程。

电压变换器将直流低压变换成脉冲高压，经高压整流后向储能电容C充电，在电容中储存一定的能量。除颤治疗时，控制高压继电器K动作将储能电容C、电感L及人体(负荷)串联接通使之构成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，对人体放电。

6.除颤的波形

除颤的成功与否，关键因素是电流，而选择的能量只是产生电流的手段;另方面电流也是造成心肌损伤的主要因素。因此，开发和研制低能量、高成功率和低心肌损伤特性的除颤器一直是除颤技术的研究重点。目前除颤监护仪的除颤波形有单相和双相两类。

(1)单相衰减正弦波

单相衰减正弦波是最经典的、最常见的单相除颤技术。但单相除颤技术也有一些缺点，主要表现在电流峰值较大，心肌功能损伤比较严重;对经胸阻抗的变化没有自动调整功能，对高阻抗病人的除颤效果不理想;对房颤的转复能力较差。

（2)低能量双相切角指数波

低能量双相切角指数波如图所示。与单相除颤技术比较低能量双相切角指数波可增加电流的均值，提高了除颤的成功率;由于电流峰值的减少，降低了心肌功能损害的程度。另外，能感应经胸阻抗的变化，通过时间代偿或电压补偿的方式使高阻抗病人除颤成功率得到改善。

(3)低能量双相方波

低能量双相方波除颤技术的除颤脉冲波形如图所示，其工作原理是数码电阻桥，自动测量人体阻抗快速调节机内数控电阻值。人体阻抗高，则数控电阻降低;人体阻抗低，数控电阻提高，总阻抗保持基本不变，所以除颤电流可以保持稳定。因此，双相方波除颤技术的特点是以人体的经胸阻抗为基准以最低的能量产生最合适的除颤电流，达到最佳的除颤效果和最小的心肌损伤。

7.除颤器发展过程

二、除颤监护仪的结构

系统通过心电电极(或除颤极板)采集病人心电信号，经过放大和A/D变换后送到系统控制部分利用专用算法进行分析，如果出现室速或室颤，则对储能电容充电然后将储能电容中的能量通过除颤极板向病人释放，纠正心律失常，同时显示能量水平。

三、除颤监护仪的分类

按电极位置不同除颤器可以分为体内与体外两种，按电极放电时间划分有同步方式和非同步方式。

按电极放电时间：

1.非同步型除颤器

除颤时与患者自身的R波不同步适用于心室颤动和扑动(因为这时没有振幅足够高、斜率足够大的R波)放电脉冲的时间由操作者自己决定。

2.同步型除颤器

除颤脉冲与患者自身的R波同步。一般是利用电子控制电路，用R波控制除颤脉冲的发放使电击脉冲刚好落在R波的下降沿，而不会落在易激期，从而避免心室纤颤。可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、心房颤动和扑动等。进行同步除颤时，心电监护仪上每检测到一个R波，屏幕上都会出现同步标识，充电完成后实施放电时，只有出现R波才会有放电脉冲。

四、除颤监护仪的性能参数

1.最大储能值

衡量除颤器性能的一项重要指标，是指高压充电电容的最大充电能量，它取决于电容本身的电容值及整个充放电回路的耐压。单位用焦耳表示。

W-CU2/2

式中，w为电容储能值，C为电容容值，U为电容两端的充电电压。由公式可以看出，当电容C确定后，w便由u确定

除颤器的最大储能值一般为250J~360J。通过大量动物实验和临床实践证明，电击的安全剂量在300J左右。

2.释放电能量

指除颤器实际向病人释放电能的多少。这个性能指标十分重要，因为它直接关系到实际除颤剂量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，电容器的阻抗、电极和皮肤接触阻抗、电极接插件的接触阻抗等都要消耗能量所以对不同的患者(相当于不同的释放负荷)，同样的储存电能就有可能释放出不同的能量，因此释放能量的大小必须以一定的负荷值为前提。通常以负荷502作为等效患者的电阻值。

3.最大充电时间

指对于一个完全放电的电容充电到最大储能值时所需要的时间。充电时间越短就可以缩短抢救和治疗的准备时间。但因受电源内阻的限制，不可能无限度地缩短这个时间。目前国际上要求最大充电时间不大于15s。

4.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上的最高电压值。这同样也是一个安全指标，即在电击时防止患者承受过高的电压。国际电工委员会暂作这样的规定:除颤器以最大储能值向1002电阻负荷释放时，在负荷上的最高电压值不应该超过5000V。

5.能量损失率

除颤器高压充电电容充电到预选能量值之后，在没有立即放电的情况下，随着时间的推移，会有一部分电流泄漏掉，造成能量的损失。要求充电完成30s内，能量的损失不大于15%。

6.除颤后监护仪的恢复

除颤监护仪利用心电电极或除颤电极检测心电信号，并显示在监示屏上。当除颤电极对心脏实施电击之后，此时监示屏上显示的是放电波形。要求应在放电脉冲之后的10s内，显示屏上应重新出现心电测试信号，而且测试信号的幅值变化不得超过50%。

7.充电或内部放电对心脏监护仪的干扰

在心电监护过程中，电容充电或内部放电期间，对心电信号的检测都会有一定的影响。当监护仪的显示灵敏度为10mm/mV时，要求在监护仪上显示的任何可见干扰的峰峰值都不应超过2mm。

五、TEC-7500系列除额监护仪

      TEC-7500系列除颤监护仪包括TEC7511、TEC-7521、TEC-7531三种型号，是日本光电公司生产的便携式除颤监护仪，具有除颤、监护、起搏、数据存储、记录、遥测等多种功能，仪器采用交直流两用供电方式适用于医院ICU、CCU及院外急救等场合使用在医院得到了广泛使用。

(一) 功能

1.除颤

(1)除颤器充电时间(充满360焦耳)交流电源供电:5s;完全充满电的新电池供电:10s

(2)ECG恢复时间

除颤以后，ECG波形能够在3秒钟内显示出来以便于能够立即检查和记录心脏节律的变化。

(3)内部极板和一次性极板

2.监护

(1) 5.5英寸的CRT显示器

监护除颤和4秒钟的ECG波形，监护能够定时的呈现除颤过程及后续结果的信息另外还能够设置心率和Sp0,的报警

(2) ESU抑制

(3)接收和显示发射器送来的信号除颤器能够用作床边监护仪显示ECG波形、心率和Sp02(%)。

3.起搏

4.AC和电池电源操作

5数据存储

6.记录

自动记录:除颤记录和报警记录

手动记录:波形、报告、趋势、事件记录

7.遥测功能

8.自检程序

用于检查电池、HV电容性能、内置的记录器以及除颤器所有的重要部分。

1.组成

• CPU板
• 记录单元
• 母板
• 开关及LED板
• 测试负载板
• 起搏开关板(仅适用于TEC-7531)
• 起搏输出板(仅适用于TEC-7531)
• HV继电器单元
• CRT单元
• 极板

(1)串行接口

   串行接口允许在CPU板和ZB-800P发射器及起搏单元之间发送和接收串行数据。

(2) DMA控制

    直接存储器存取DMA控制器负责从A/D转换器传送数据并将字母数字数据传送到记录器

(3)高压部分控制

    CPU板提供了高压电容充电、高压部分在内部和外部放电的控制。

(4)放电失败安全

    CPU板通过比较能量选择按钮设定的能量和高压电容存储的能量，提供放电失败安全功能。在正常条件下，高压电容存储的能量与能量选择按钮设定的能量匹配。但是，在发生故障时，高压电容存储的能量与能量选择按钮设定的能量会有差异当CPU确定这个差异超出允许范围时，它会禁止使用外部放电电路，在内部对高压电容存储的能量进行放电。

(5)CRT控制

CPU板上的CRT控制器控制图形和数字在CRT上的显示方式

(6)CRT和显示器

55英寸(139mm)的CRT采用光栅方式显示信息，总的可用光栅区域是800×256。但是显示电路上的CRT控制器显示字符尺寸为8点8条光栅，这使屏幕能够在32行显示200个字符。CRT控制器控制帧内存(SRAM)中光栅模式的显示。内存中的光栅模式在输出到CRT之前变成视频信号。(7)EEPROM

EEPROM存储了仪器的默认设置信息，当SRAM中发生备用错误时仪器调用默认设置到SRAM。

(8) EEPOT

仪器的系统软件使用EEPOT调整ECG波形数据的增益。

(9)ZB接口

ZB接口负责处理除颤监护仪与ZB-800P发射器之间的通信信号。来自发射器的串行通信信号通过CPU内置的RS232接口送入CPU进行处理，来自除颤监护仪的并行通信信号首先由缓冲器锁存，然后转换为14位的串行通信输出到ZB-800P发射器。ZB接口从母板接收模拟的ECG信号，然后输出到ZB-800P发射器。

(10) ZR接口

ZR接口负责处理除颤监护仪与ZB800P接收器之间的通信信号。一个帧门阵列在ZR-800P接收单元提供的定时信号控制下，将ZR-800P送来的串行数据转换成为并行数据。

(11)记录控制

CPU板为记录单元提供控制信号，这些信号包括数据、时钟、锁存、热敏记录头的选通信号。

(12)纸和门状态控制

CPU板接收记录纸和门状态监测电路的输出信号以后为显示单元、记录器单元或警报产生单元输出相应的控制和数据信号。

(1)电源控制

除颤监护仪可以由交流电源、汽车电池或常规电池供电。母板确认目前仪器可以使用哪一种电源。在仪器采用电池供电时，如果交流电源可用，则母板自动转换到交流电源供电方式。在工作过程中，仪器监视电池电压以及AC/DC板的输出电压。如果仪器仅仅依靠电池供电，当电池电压降低到10V (监护过程或9V(高压充电过程)以下时，仪器将会停止所有的工作。

(2) DC/DC转换

母板将AC/DC板输出的+24V电压转换成为+6V以及+5V。但是，如果仪+12V、+8V、器由电池供电，将使用电池输出的范围为+9V~13V的电源产生上述电压。

(3)电池充电

在交流供电的工作方式下，如果安装有蓄电池，母板采用两种充电方式为蓄电池充电母板通过快速充电方式对蓄电池进行充电直至接近满充电点，然后转换到连续补充充电方式使蓄电池电压保持在满充电点。

在充电过程中，母板监视电池附近的一个温度传感器。母板根据电池的温度调整充电工作，如果电池温度升高至60°C以上母板将停止充电过程。

充电过程中还需要监视电池的阻抗，如果母板发现电池阻抗过大，就会通知CPU板电池产生故障。整个充电过程的状态由母板监视，母板依次给电池充电指示灯和充电完成指示灯输出控制信号

(4)电池测试

母板提供了电池测试功能，并能够显示测试结果。

(5) ECG数据处理

母板上有必需的ECG处理电路，对通过极板或ECG电极采集然后通过ECG输入插口输入的原始ECG信号进行处理。

ECG处理电路完成下列功能：

• 从极板或ECG输入插口选择输入的ECG信号
• 对从极板或ECG输入插口选择输入的1mV数量级的ECG信号进行放大以便于进行A/D变换;
• 产生用于记录的CAL波形；
• 在屏幕上产生TEST波形；
• 检测来自于ECG输入插口的ECG信号的导联脱落情况;
• 检测起搏脉冲；
• 测量极板阻抗；
• 输入极化电压进行A/D变换；
• 滤除ECG信号中的噪声。

(6)TTR电压积分

母板在充电过程中对HV电感的次级绕组产生的电压进行积分，积分结果送到CPU板以计算经胸电阻和输送的能量。

(7)声音放大

母板放大来自于CPU板的QRS同步声音警报声音、按键声音以及充电声音，并将放大以后的声音输出到记录器单元上的蜂鸣器。

(8)极板接触LED驱动

母板在CPU板的控制下输出LED驱动信号以驱动体外极板上的极板接触指示灯。

(9)单元接口

母板为仪器各个部分提供了连接接口例如记录器单元、扬声器、电池热敏电阻、经过保险管的电池以及CPU板。

(10)记录器电机驱动

母板在CPU板的控制下为记录器单元的电机输出电机驱动信号。

(11)热敏头保护

如果某个信号持续打开热敏头上的一个点就会损坏这个点。当仪器打开或CPU板出现故障时就会产生这种信号。母板监视这个信号，当信号打开时间过长或CPU板出现故障时就会关闭这个信号。

3.开关和LED板

开关和LED板由四块印刷电路板组成，这四块电路板通过电缆相互连接。开关和LED板在CPU板和旋转式开关、除颤器按键及LED、仪器的监护和记录面板之间提供接口。

4.测试负载板

用于消除由放电能量检查产放电能量，放电能量的消除通过一个1.4/50衰减器进行。同时利用一个光电耦合器监视电压衰减器的输出，当光电耦合器检测到衰减电压的存在时，就给CPU板输出一个持续的状态。

5.起搏开关板(仅TEC-7531)

起搏开关板为起搏部分以及CPU板上的按键、旋钮和指示灯提供接口。该板还有一个监视电路用于监视仪器的起搏操作以发现是否有异常的起搏频率和起搏输出电流。当监视电路检测到这些异常时，它将阻断起搏定时信号的输出以停止起搏。

6.起搏输出板(仅TEC-7531)

(1)病人隔离

起搏输出板需要连接到与病人直接相连的设备上，因此起搏输出板必须存在病人隔离措施。高压隔离电路由电源部分的一个电源变压器实现，光电藕合器实现控制信号和数据的隔离。

当起搏On/Off按键按下以后启动起搏操作，起搏开关板使一个信号有效起搏On/Off指示灯点亮，DC/DC转换器产生一个150V电压用于起搏脉冲如果该信号无效，起搏On/Off指示灯熄灭，电路中的所有高压立即在内部放电。

(2) DC/DC转换器

DC/DC转换器将母板送来的9~24V电压转换成为150V作为起搏电压，母板还为DC/Dc转换器提供+5V工作电压。

(3)恒流驱动

恒流驱动已预先设定的恒定电流输出起搏脉冲。

(4)波形发生器

波形发生器为输出电流波形和波形电流的设定提供图式。

(5)起搏脉冲电流监视器

起搏脉冲电流监视器将输出起搏脉冲的电流值与设定的电流值进行比较，如果两者不同，起搏脉冲电流监视器给CPU板输出错误信号。

(6)光电藕合器

光电藕合器为接地电路和浮地电路之间的控制信号提供通信接口，例如CPU板输出的起搏On/Off信号以及错误检测板输出错误信号。

(7) 错误检测电路

错误检测电路当检测到起搏开关发生故障或者过大的输出负载电阻阻碍电流流过电路时，给CPU板输出错误信号。

(8)输出电流监视器

输出电流监视器检查起搏脉冲的输出电流以确认是否有异常。

7.HV继电器单元

HV继电器单元由HV驱动板、HV继电器单元及升压器组成。

(1)升压器

升压器是一个DC/DC变换器，主要负责提供各种设置需要的电压以及给高压电容充电。

(2) HV继电器

• 外部继电器负责控制下列信号通路：
• ECG信号输入电路的连接；
• 起搏输出电路通过极板到病人的连接；
• 高压充电电路到高压电容的连接。

在ECG监护或起搏工作方式下，外部继电器关闭上述连接，这允许仪器拾取病人的ECG信号或给病人输出起搏信号。另外，如果充电过程激活，高压充电电路可以给高压电容充电。

在除颤过程中，外部继电器断开这些连接。但是在这种情况下高压电容到病人的连接接通，这允许高压电容通过病人释放存储的能量，并防止ECG输入电路和起搏输出电路遭受输入的高压的损坏

当检测到错误，或者电容处于充电状态超过40秒或者旋钮开关选择“DISARM”时通过内部继电器消除电容的能量。在这种情况下内部继电器选通电路释放高压电容存储的能量。

(3)HV动板

HV驱动板有三个功能模块：

（1）DC/DC转换控制模块

DC/DC转换控制模块为高压升压器提供开关控制，这个模块通过母板接收到CPU送来的开始充电的信号后输出控制信号到开关管FET，打开或关闭升压器。这个模块还能够监视开关管FET的温度，当开关管FET温度太高时给CPU输出过热信号。

（2）电压监视模块

电压监视模块监视高压电容的电压，它能够衰减高压电容的电压，通过母板输出电压读数到CPU板。当这个模块发生故障时能够给CPU板输出故障信号。

(3)高压继电器驱动模块

高压继电器驱动模块控制高压外部或内部继电器的打开和关闭，这个模块通过母板从CPU板接收驱动信号。当外部继电器驱动模块发生故障时，通过母板输出故障信号至CPU板。

8.外部极板

外部极板将成人电极和儿童电极融合在同一个设计中，胸部极板有一个放电按钮和一个极板接触指示器(仅ND-752V)，APEX极板有充电按钮、放电按钮以及充电指示灯。

当充电按钮按下时，它使高压电容充电信号有效。然后CPU板输出信号到母板点亮极板充电指示灯。为了通过外部极板释放电容存储的能量，两个极板上的放电按钮必须同时按下使充满电的电容的输出直接接到外部极板的电极上。

当两个放电按钮不是同时按下时，极板的电极拾取病人的生理信号。从这个信号，CPU板能够确定电极-皮肤的接触阻抗CPU板然后输出控制信号给母板上的极板接触指示灯驱动器。

9.记录器单元

记录器单元由以下几部分组成：

• 电机
• 热敏头
• 扬声器
• 空纸传感器
• 门开/关传感器

ZR-I/F单元为ZR-800P接收器单元提供接口ZR-800P接收器单元接收和解调来自于兼容的光电公司的病人发射器发出的遥测信号。解调以后的信号输出到ZR-I/F单元进行处理，然后送到CPU板

遥测信号携带了ECG、起搏脉冲、SpO2电池状态、导联脱落状态以及病人发出的呼叫护士信号。

11.ZB-I/F单元(选配件)

ZB-I/F单元为ZR-800P发射器提供接口。CPU板输出发射数据到ZBI/单元，ZB-I/F单元对这些数据进行处理，然后将处理后的数据输出到ZR-800P发射器单元。ZR-800P对这些数据进行调制然后以广播频率发射这些遥测信号到兼容的光电公司床边监护仪或心脏遥测系统。

遥测信号携带了ECG以及病人导联脱落状态数据。