專利名稱：體外膈肌起搏器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種體外膈肌起搏器，所涉及的是一種新型的物理療法和功能康復(fù)的醫(yī)療儀器。
國(guó)外于一個(gè)世紀(jì)前已有人用電刺激膈神經(jīng)作負(fù)壓呼吸。美國(guó)的鮑洛(Boulogne)曾應(yīng)用電刺激膈神經(jīng)作復(fù)蘇。1950年蘇納夫(Sarnoff)開始研究長(zhǎng)期性刺激膈神經(jīng)的方法。1967年格林(Glenn)發(fā)明了植人體內(nèi)的膈肌起搏器，主要用于慢性通氣功能不全，如中樞性肺胞低通氣綜合癥、腦干、脊髓等中樞性病變所致的呼吸麻痹。這種植入式膈肌起搏裝置，電極埋藏在頸下皮內(nèi)左右膈神經(jīng)處，按呼吸節(jié)律自動(dòng)地單側(cè)或雙側(cè)從體外通過(guò)電磁偶合傳送電脈沖刺激膈神經(jīng)，達(dá)到改善呼吸功能的目的。格林(Glenn)在過(guò)去的20年期間，用上述膈肌起搏裝置治療81例各種原因引起的慢性通氣不全病人，所用的電刺激頻率為8－25赫茲，這種植入體內(nèi)的膈肌起搏器，雖然對(duì)部分慢性呼吸功能不全患者的通氣有一定改善，但合并癥多。如植入電極時(shí)損傷膈神經(jīng)可造成永久性損害，局部易致感染，病人不易接受。為此，諾喬莫德(Nochomovitz)應(yīng)用膈肌內(nèi)電極植入來(lái)達(dá)到輔助呼吸的目的。但這種方法仍有創(chuàng)傷性，不易被患者所接受，尤其是對(duì)還有自主呼吸的患者。
本實(shí)用新型的任務(wù)在于克服現(xiàn)有的植入體內(nèi)式膈肌起搏裝置的缺點(diǎn)，采用體外刺激膈神經(jīng)而引起膈肌起搏，從而達(dá)到改善呼吸功能的目的。
解決上述任務(wù)的方案是通過(guò)手控或自動(dòng)訊號(hào)，在觸發(fā)脈沖包絡(luò)電路的控制下，功率放大電路輸出雙向刺激脈沖經(jīng)皮膚電極至雙側(cè)胸鎖乳突肌下緣1／2－1／3處。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明


圖1、體外膈肌起搏器原理框圖此結(jié)構(gòu)框圖展示了體外膈肌起搏器原理圖的組成單元，虛線框表示有兩個(gè)輸出通道，即通道1和通道2。并且結(jié)合具體使用展示了人體接觸部位。
1、IC5 脈沖信號(hào)發(fā)生器。
2、IC1 觸發(fā)電路，單穩(wěn)整形電路。
3A、IC3 脈沖包絡(luò)時(shí)序電路，單穩(wěn)整形電路。
3B、IC4 脈沖包絡(luò)時(shí)序電路，單穩(wěn)整形電路。
4A、BG1 振蕩及放大電路。
4B、BG2 振蕩及放大電路。
5、IC2 延時(shí)電路，單穩(wěn)延時(shí)電路。
6、皮膚電極。
7、手動(dòng)開關(guān)。
8、轉(zhuǎn)換開關(guān)。
9、膈神經(jīng)。
電路型號(hào)IC1－IC4為555，IC5為CD4001，BG1－BG2為3DA87。
圖2、體外膈肌起搏器的電路原理圖下面為圖2的原理及結(jié)構(gòu)說(shuō)明轉(zhuǎn)換開關(guān)(8)使觸發(fā)電路IG1(2)的腳2與B點(diǎn)接通，每按一次手動(dòng)按鈕K1，此時(shí)觸發(fā)器的腳3輸出一個(gè)脈沖寬度為0.05－1毫秒的脈沖波。而轉(zhuǎn)換開關(guān)。使腳2與A點(diǎn)接通時(shí)，則由脈沖信號(hào)發(fā)生器IC5(1)產(chǎn)生每分鐘9次的方波觸發(fā)由IC1組成的觸發(fā)電路。此時(shí)IC1的腳3輸出脈沖寬度為0.05－1毫秒，重復(fù)頻率為每分鐘9次的觸發(fā)脈沖，分別觸發(fā)通道2的脈沖包絡(luò)時(shí)序電路IC3(3A)和通道1的延時(shí)電路IC2(5)。此時(shí)IC4(3B)的腳3輸出一個(gè)脈沖寬度為1－1.5秒，最佳1.2秒的方波，該方波用來(lái)控制由BG2組成的振蕩及放大電路(4B)，從而產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間為1.2秒頻率為20－150赫茲，最佳為40赫茲的雙向矩形方波。方波寬度為0.05－1毫秒，最佳為0.2毫秒。方波幅度為0－200伏。輸出幅度大小由W2或W3調(diào)節(jié)。W1用來(lái)調(diào)節(jié)延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間，調(diào)節(jié)范圍為0－10秒。
由IC3組成的脈沖包絡(luò)時(shí)序電路及由BG1組成的振蕩及放大電路，是通道2的電路組成單元。其工作原理與通道1相同。為了使病人呼吸同步，呼吸未可扭動(dòng)手動(dòng)開關(guān)(7)而產(chǎn)生以上工作原理，皮膚電極(6)采用導(dǎo)電的硅橡膠，涂上導(dǎo)電糊。當(dāng)手動(dòng)開關(guān)起動(dòng)后，脈沖信號(hào)發(fā)生器將刺激脈沖串按規(guī)律經(jīng)1、2通道輸出標(biāo)準(zhǔn)刺激參數(shù)至皮膚電極。皮膚電極放置在雙側(cè)頸部胸鎖乳突肌外緣下1／2－1／3處。此處為刺激膈神經(jīng)(9)的最佳部位。經(jīng)電刺激膈神經(jīng)而引起膈肌起搏，從而達(dá)到改善病人的呼吸困難癥狀。
下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型用于臨床的作用及效果我們用休外膈肌起搏器對(duì)9例慢性阻塞性肺病患者治療，通過(guò)X線透視下，觀察其膈肌運(yùn)動(dòng)的變化。結(jié)果表明9例患者在靜息通氣時(shí)，X線熒光屏下的膈肌運(yùn)動(dòng)范圍是0.8－1.5厘米(1.28±0.78厘米)，膈肌運(yùn)動(dòng)幅度明顯增加，從1.5－4厘米(2.51－0.72厘米)比膈肌起搏前增加0.79－1.67厘米(P＜0.01)。證明本實(shí)用新型可以提高慢阻肺患者的肺肌運(yùn)動(dòng)。
膈肌運(yùn)動(dòng)的增加，對(duì)增加病人的通氣量和改善血?dú)庾兓兄匾淖饔?。我們用體外膈肌起搏器對(duì)16例慢性阻塞肺疾病者進(jìn)行治療，發(fā)現(xiàn)體外膈肌起搏之后，16例患者出現(xiàn)深吸氣和補(bǔ)呼氣靜息潮氣量增加，由376.2±81.6毫升增至627.5±146.6毫升(P＜0.01)，自覺胸悶、氣緊等缺氧癥狀改善。另10例慢阻肺病者用本實(shí)用新型治療后，二氧化碳潴留有明顯改善，二氧化碳分壓由治療前的63.3±35.0毫米汞柱降低至46.8±21.3毫米汞柱(P＜0.01)，證明本體外膈肌起搏器可用來(lái)治療慢性阻塞性肺病的高碳酸血癥，并可改善缺氧癥狀，提高氧分壓。
本實(shí)用新型對(duì)高位截癱、呼吸肌病變引起的呼吸功能不全的治療有顯著療效，對(duì)睡眠性呼吸困難綜合征和急性呼吸衷竭病人的搶救也有效。同時(shí)具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)傷性、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，易被患者和醫(yī)務(wù)人員接受。
權(quán)利要求1.一種體外膈肌起搏器，它是由外殼與集成電路組成。其特征在于外殼的左上端裝有手動(dòng)開關(guān)及轉(zhuǎn)換開關(guān)，由集成電路塊組成通道1與通道2，手動(dòng)開關(guān)與轉(zhuǎn)換開關(guān)接脈沖信號(hào)發(fā)生器IC5，經(jīng)觸發(fā)電路IC1發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，在脈沖絡(luò)時(shí)序電路IC3和IC4控制下，同步或異步地經(jīng)振蕩及放大電路BG1和BG2輸出雙向矩形方波，輸出幅度大小由W2和W3調(diào)節(jié)，W1調(diào)節(jié)延時(shí)電路IC2的延時(shí)時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體外膈肌起搏器，其特征在于IC5以每分鐘9次的重復(fù)頻率產(chǎn)生方波觸發(fā)IC1，IC1的脈沖寬度為0.05－1毫秒，最佳為0.2毫秒。IC3和IC4的脈沖寬度為1－1.5秒，最佳1.2秒，BG1和BG2的頻率為20－150赫茲，最佳為40赫茲，脈沖寬度為0.05－1毫秒，最佳為0.2毫秒，脈沖幅度為0－200伏；IC2的調(diào)節(jié)時(shí)間為0－10秒。
專利摘要本實(shí)用新型為體外膈肌起搏器。屬于一種醫(yī)療儀器，它是由外殼、手動(dòng)開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及集成電路塊組成的兩個(gè)通道。其特點(diǎn)在于嚴(yán)密控制各電路的輸出參數(shù)，使其能達(dá)到治療的目的。本實(shí)用新型具有無(wú)創(chuàng)傷性，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，適用于慢性肺阻塞性肺病引起的呼吸困難綜合癥。呼吸肌病引起的呼吸功能不全的治療。并對(duì)急性呼吸衰竭的病人有效。
文檔編號(hào)A61N1/36GK2030488SQ87208778
公開日1989年1月11日 申請(qǐng)日期1987年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月3日
發(fā)明者謝秉煦, 毛依理, 伍于添 申請(qǐng)人:中山醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院, 中山醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程開發(fā)中心