[发明专利]具有扩展型H桥路输出级的除颤器及双相锯齿方波除颤高压放电方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗电子技术领域，具体涉及一种具有输出级电路的心脏除颤器，以及除颤高压放电方法。 

背景技术

心脏猝死（SCD）是在临床症状出现1小时内迅即发生的非预期型循环虚脱及至心脏停搏，是心血管疾病的主要死亡原因。美国健康统计中心的流行病学研究结果显示，所有心血管病死亡中超过50%者为SCD，每年我国的SCD总数在54.4万例以上；同时在过去的几十年中，随着人口老龄化进程SCD的发生有上升趋势。其中，80%的SCD归因于恶性室性心律失常，如心室颤动（VF，简称室颤）。由于室颤等恶性室性心律失常发作常无预兆，发作时心室的电活动失去同步性，心脏泵血功能丧失，如不及时采取措施转复心律，数分钟之内将导致猝死。而这其中超过90%的室颤患者的发病地点是在医院外，往往无法及时获得救治。所以，在尽可能短的时间内终止室颤、恢复正常心脏节律、恢复血流动力学稳定，是避免和有效防止SCD发生的首要任务。目前，临床上唯一一种可有效终止心肌纤颤的方法是电击除颤（ED，简称除颤），即对心脏进行高压强电击，使心肌细胞重新极化，回到各自的激动状态，重新开始正常跳动。自动体外除颤器（AED）的出现使医院外早期除颤成为可能，而且其“自动识别、自动分析、自动除颤”的智能特性让电击除颤操作变得简单易行，非专业民众亦可就地取用及时地对SCD患者实施除颤抢救，缩短抢救时间，提高SCD的抢救生存率。

除颤器所释放的电流应是能够终止室颤的最低能量，一般成人的电击除颤的阈值电流为10～25安培，能量为50～300焦耳。能量过大或电流过高不但会导致心肌损伤和皮肤灼伤，而且会对缺血性心脏等器质性心脏损害更大。除颤器输出的电能最终是通过一定放电波形释放到患者身上。因此，为了减少心肌损伤和除颤过量的副作用，国内外学者对除颤放电方法及波形开展了大量的研究，曾经和正在使用的一些放电波形包括：单相阻尼正弦波、单相指数截尾波、双相指数截尾波、窄脉冲阵列双相指数截尾波等等。实验研究证实，双相波除颤时心肌所需的电势梯度平均值仅为单相波的1/2，所需除颤能量相应的也由单相直流除颤时的360焦耳大幅度降低到200焦耳。由此可见，同等施加同等除颤能量时，双相波的成功率远高于单相波。目前，医学界对于除颤技术的电生理机制尚未有公认的结论，市场上的除颤器或AED多为指数衰减型的双相除颤波，力求在保证较高的心肌细胞同步除颤成功率的同时，尽可能以最小的放电能量实现对心脏最少的损伤。

一般人体的胸阻抗在20～150欧姆左右，存在较大的个体差异，现有的除颤器通常根据测量到的胸阻抗大小，改变双相除颤波的放电起始电压幅度或者放电波形宽度，达到放电能量自适应调节和控制。中国专利200510120801.2A“除颤双相波的波形产生方法”所述的除颤放电方法，其波形参数包括固定的脉冲周期和可调的放电起始电压。中国专利200580047116.A“具有在形成治疗双相波形中使用的离散感测脉冲的自动体外除颤器（AED）”，该感测脉冲用于在释放除颤波形之前确定患者的胸阻抗等特定参数，并基于此参数调整放电波形。中国专利200710046179.4A“用窄脉冲实现低能量除颤的方法及装置”是当除颤的放电波形为双相指数截尾指数波时，每次点击的脉宽在0.5ms～4ms之间可调。中国专利200910061191.1“智能中频双向方波除颤方法”用5KHz的中频恒定电流检测胸阻抗，并相应调节放电波形参数，对患者发出5KHz中频的双相除颤丛状脉冲方波。美国专利US6,671,546和专利US6,493,580公开的一种类似的更高频率的多脉冲双相波技术，将第一相除颤脉冲和第二相除颤脉冲的周期固定，双相波形分割为多个窄脉冲波形构成。以上专利及虽然都采用了双相除颤波，但是正相和反相实质是只有一个波，呈高压指数衰减下降形式。其主要不足在于：（1）指数波的尖峰部分过道超过除颤阈值，既浪费能量又容易产生过强刺激对心肌产生损伤；（2）能量控制偏差较大，除颤器释放的能量根据胸阻抗调整，较难实现个体化精确控制，特别是阻抗特别高或者特别低的患者；（3）指数波的尖峰部分，要求更高起始电压的电容储能器和更高耐压要求的除颤输出级，增加了除颤器设备的设计复杂度和制造成本。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足而提出一种具有扩展型H桥高压放电电路路输出级的心脏除颤器；同时提出基于该扩展型H桥路输出级的具有升压功能的双相锯齿方波高压放电方法，以便针对不同的患者，提供更加个体化精确控制的除颤电能，同时获得比储能电容器源电压更高的放电输出电压，降低对放电桥路的高压特性要求和节约器件成本。