[發明專利]心臟除顫器中產生雙相鋸齒放電波形的擴展型H橋電路

有效

• 申請號: 201210556831.8
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102974038A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 賴大坤;王旭
• 申請（專利權）人: 久心醫療科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: A61N1/39
• 分類號: A61N1/39
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于醫療電子技術領域，具體涉及一種心臟除顫的高壓放電電路，尤其涉及用于自動體外除顫器（AED）中的產生雙相鋸齒放電波形的擴展型H橋電路。

背景技術

心臟猝死（SCD）是在臨床癥狀出現1小時內迅即發生的非預期型循環虛脫及至心臟停搏，是心血管疾病的主要死亡原因。美國健康統計中心的流行病學研究結果顯示，所有心血管病死亡中超過50%者為SCD，每年我國的SCD總數在54.4萬例以上；同時在過去的幾十年中，隨著人口老齡化進程SCD的發生有上升趨勢。其中，80%的SCD歸因于惡性室性心律失常，如心室顫動（VF，簡稱室顫）。由于室顫等惡性室性心律失常發作常無預兆，發作時心室的電活動失去同步性，心臟泵血功能喪失，如不及時采取措施轉復心律，數分鐘之內將導致猝死。而這其中超過90%的室顫患者的發病地點是在醫院外，往往無法及時獲得救治。所以，在盡可能短的時間內終止室顫、恢復正常心臟節律、恢復血流動力學穩定，是避免和有效防止SCD發生的首要任務。目前，臨床上唯一一種可有效終止心肌纖顫的方法是電擊除顫（ED，簡稱除顫），即對心臟進行高壓強電擊，使心肌細胞重新極化，回到各自的激動狀態，重新開始正常跳動。自動體外除顫器（AED）的出現使醫院外早期除顫成為可能，而且其“自動識別、自動分析、自動除顫”的智能特性讓電擊除顫操作變得簡單易行，非專業民眾亦可就地取用及時地對SCD患者實施除顫搶救，縮短搶救時間，提高SCD的搶救生存率。

除顫器所釋放的電流應是能夠終止室顫的最低能量，一般成人的電擊除顫的閾值電流為10～25安培，能量為50～300焦耳。能量過大或電流過高不但會導致心肌損傷和皮膚灼傷，而且會對缺血性心臟等器質性心臟損害更大。除顫器輸出的電能最終是通過一定放電波形釋放到患者身上。因此，為了減少心肌損傷和除顫過量的副作用，國內外學者對除顫放電方法及波形開展了大量的研究，曾經和正在使用的一些放電波形包括：單相阻尼正弦波、單相指數截尾波、雙相指數截尾波、窄脈沖陣列雙相指數截尾波等等。實驗研究證實，雙相波除顫時心肌所需的電勢梯度平均值僅為單相波的1/2，所需除顫能量相應的也由單相直流除顫時的360焦耳大幅度降低到200焦耳。由此可見，同等施加同等除顫能量時，雙相波的成功率遠高于單相波。目前，醫學界對于除顫技術的電生理機制尚未有公認的結論，市場上的除顫器或AED多為指數衰減型的雙相除顫波，力求在保證較高的心肌細胞同步除顫成功率的同時，盡可能以最小的放電能量實現對心臟最少的損傷。

一般人體的胸阻抗在20～150歐姆左右，存在較大的個體差異，現有的除顫器通常根據測量到的胸阻抗大小，改變雙相除顫波的放電起始電壓幅度或者放電波形寬度，達到放電能量自適應調節和控制。中國專利200510120801.2A“除顫雙相波的波形產生方法”所述的除顫放電方法，其波形參數包括固定的脈沖周期和可調的放電起始電壓。中國專利200580047116.A“具有在形成治療雙相波形中使用的離散感測脈沖的自動體外除顫器（AED）”，該感測脈沖用于在釋放除顫波形之前確定患者的胸阻抗等特定參數，并基于此參數調整放電波形。中國專利200710046179.4A“用窄脈沖實現低能量除顫的方法及裝置”是當除顫的放電波形為雙相指數截尾指數波時，每次點擊的脈寬在0.5ms～4ms之間可調。中國專利200910061191.1“智能中頻雙向方波除顫方法”用5KHz的中頻恒定電流檢測胸阻抗，并相應調節放電波形參數，對患者發出5KHz中頻的雙相除顫叢狀脈沖方波。美國專利US6,671,546和專利US6,493,580公開的一種類似的更高頻率的多脈沖雙相波技術，將第一相除顫脈沖和第二相除顫脈沖的周期固定，雙相波形分割為多個窄脈沖波形構成。以上專利及雖然都采用了雙相除顫波，但是正相和反相實質是只有一個波，呈高壓指數衰減下降形式。其主要不足在于：（1）指數波的尖峰部分過道超過除顫閾值，既浪費能量又容易產生過強刺激對心肌產生損傷；（2）能量控制偏差較大，除顫器釋放的能量根據胸阻抗調整，較難實現個體化精確控制，特別是阻抗特別高或者特別低的患者；（3）指數波的尖峰部分，要求更高起始電壓的電容儲能器和更高耐壓要求的除顫輸出級，增加了除顫器設備的設計復雜度和制造成本。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足而提出一種產生雙相鋸齒放電波形的擴展型H橋電路，用于心臟除顫器設備；該電路可針對不同的患者，提供更加個體化精確控制的除顫電能，同時獲得比儲能電容器源電壓更高的放電輸出電壓，降低對放電橋路的高壓特性要求和節約器件成本。