Transcript نمونه ی طراحی دستگاه

‫به نام خدا‬
‫‪1‬‬
‫پیس میکر‬
‫‪PACEMAKER‬‬
‫تهیه کننده‪ :‬فهیمه قاسمی‬
‫‪2‬‬
‫فهرست مطالب‬
‫‪ -1‬مقدمه‬
‫‪ -2‬اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫‪ -3‬نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫‪ -4‬نمونه های دیگر‬
‫‪3‬‬
‫مقدمه‬
‫‪ -1‬اهمیت مسئله‬
‫• تعریف‪ :‬دستگاه تحریک الکتریکی‬
‫• اتصال به قلب از طریق الکترودها‬
‫• سازگاری با بدن‬
‫‪4‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫مقدمه‬
‫آناتومی و فیزیولوژی قلب‬
‫سه الیه قلب‪:‬‬
‫• الیه خارجی به نام پر یکارد‬
‫• الیه میانی به نام میوکارد‬
‫• الیه داخلی به نام آندوکارد‬
‫‪5‬‬
‫مقدمه‬
‫دستگاه هدایتی قلب‬
‫‪ -1‬گره ‪SA‬‬
‫‪ -2‬گره ‪AV‬‬
‫‪6‬‬
‫پیسمیکر قلب‬
‫انتقال پالس از دهلیز‬
‫به بطن‬
‫مقدمه‬
‫دستگاه هدایتی قلب‬
‫‪ -3‬دسته دهلیزی بطنی‬
‫‪ -4‬دسته های راست وچپ فیبرهای پور کنژ‬
‫‪7‬‬
‫انتقال پالس از گره‬
‫‪Av‬به فیبرهای پورکنژ‬
‫انتشار پالس در‬
‫سراسر بطن و‬
‫منقبض کردن بطن‬
‫مقدمه‬
‫دسته بندی سلول های قلب از نظر هدایت الکتریکی‬
‫‪8‬‬
‫‪http://ocw.mit.edu‬‬
‫اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫نمایش کلی از تخلیه ی بار‬
‫چگونگی اعمال تحریک به قلب‬
‫‪9‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫ویژگی کلی پیسمیکرها‬
‫• پیسمیکرهای کاشتنی ‪:‬‬
‫سازگاری با بدن‬
‫• پیسمیکرهای خارجی‪:‬‬
‫بطور موقت نصب میشوند‪.‬‬
‫پالس ‪ 80mA‬با سطح مقطع ‪50 cm2‬‬
‫‪10‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫رویکردهای متفاوت‬
‫پیسمیکر آسنکرون‬
‫‪11‬‬
‫اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫پیسمیکر آسنکرون‬
‫تولید پالسهایی با نرخ‬
‫‪ 90-70‬بیت بر دقیقه‬
‫‪12‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫پیسمیکر آسنکرون‬
‫استفاده از باطری لیتیم‬
‫در کاتد‪:‬‬
‫در آند‪:‬‬
‫‪13‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫پیسمیکر آسنکرون‬
‫تعیین زمان اعمال پالس‬
‫تولید پالس الکتریکی بعد از‬
‫هر بار تریگر کردن ‪timer‬‬
‫‪14‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫چالشهای این رویکرد‬
‫تحریک بطن روی موج ‪ T‬و ‪R‬‬
‫بیماری ‪ PVC‬یا انقباض زودرس بطنی‬
‫تاکی کاردیای بطنی‬
‫‪15‬‬
‫اصول فیزیکی مورد نظر‬
‫رفع این چالشها‬
‫افزایش نرخ‬
‫پیسمیکر جهت‬
‫جلوگیری از‬
‫هرگونه فعالیت‬
‫پیسمیکر بین هر‬
‫دو تحریک‬
‫‪16‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫معرفی طرح‬
‫نمونه های جدیدتر‬
‫نمونه های قدیمتر‬
‫• مدار‬
17
Ebook: Cardiac Pacemakers and Defibrillators Second Edition : Charles J. Love, M.D.
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫معرفی طرح‬
‫پیسمیکر سنکرون‬
‫‪demand‬‬
‫‪18‬‬
‫‪arterial‬‬
‫قانونطراحی‬
‫نمونه ی‬
‫دستگاهکامپوزیتها‬
‫مخلوطها برای‬
‫تئوری‬
‫شرح اجزاء و نحوه ی رفع چالشها‬
‫• پیسمیکر مدل ‪:demand‬‬
‫‪19‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫پیسمیکر مدل ‪:demand‬‬
‫•خروجی پالسها ‪ 80-60‬بیت بر‬
‫دقیقه‬
‫•محل اعمال موج روی موج‬
‫‪QRS‬‬
‫•توانایی قرار گرفتن در وضعیت‬
‫‪ stand by‬با هر بار ‪reset‬‬
‫‪20‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫شرح اجزاء و نحوه ی رفع چالشها‬
:arterial ‫• پیسمیکر مدل‬
V1
Timing circuit
Amplifier
Gate
Monostable
moltivibrator
120-ms
V4
V2
Reset circuit
Monostable
moltivibrator 2ms
V3a
Output circuit
Venticular electrode
EBook: medical instrumentation : Webster
21
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫پیسمیکر مدل ‪:atrial‬‬
‫•محل اعمال موج روی موج ‪P‬‬
‫•تولید تریگر در گره ‪AV‬‬
‫‪22‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫چالش روبرو و رفع آن‬
‫• نیاز بیشتر به پیسمیکر در هنگام ورزش‬
Sensor
Controller circuit
Pulse Generator
Lead wire and
electrode system
Control algorithm
23
EBook: medical instrumentation : Webster
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫سنسور‬
‫سنسور‬
‫متغیرهای فیزیولوژیکی‬
‫‪Thermistor‬‬
‫دمای خون بطن راست‬
‫الکترودهای ‪ECG‬‬
‫تحریک ‪ ECG‬در هنگام موج ‪T‬‬
‫الکترودهای ‪ECG‬‬
‫سطح موج ‪ R‬در ‪ECG‬‬
‫الکترودهای ‪ PH‬الکترومکانیکی‬
‫‪ PH‬خون‬
‫سنسورهای فشار ‪ strain gage‬های‬
‫‪24‬‬
‫نیمه هادی‬
‫نرخ تغییرات فشار بطن راست ( ‪) dp/dt‬‬
‫‪Optical oximeter‬‬
‫اشباع اکسیژن خون سیاهرگ‬
‫‪Electrical impedance plethysmography‬‬
‫تغییرات حجم ‪intracardiac‬‬
‫‪Thoracic electrical impedance‬‬
‫‪plethysmography‬‬
‫حجم و ریتم تنفس‬
‫‪Accelerometer‬‬
‫‪Body vibration‬‬
‫‪EBook: medical instrumentation : Webster‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫لیدوایرها‬
‫‪ -1‬سیمهایی هستند که شامل قطعات زیادی میشوند‪.‬‬
‫‪ -2‬بایستی از نظر مکانیکی قوی باشند‪.‬‬
‫‪25‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫یک نمونه از لیدوایرها‬
‫• مزایا‪:‬‬
‫‪ -1‬کاهش تنشها وارد شده‬
‫‪ -2‬کاهش پارگی تک سیم با استفاده از مسیرهای چندکاناله‬
‫‪ -3‬انعطاف پذیری بیشتر‬
‫‪ -4‬سازگاری بیشتر با محیط‬
‫‪26‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫الزامات برای لیدوایرها‬
‫• داشتن استحکام الزم‬
‫• داشتن هدایت الکتریکی خوب‬
‫وجود ایزوالسیون مناسب‬
‫تحریک بافتهای مجاور‬
‫‪27‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫الکترودها‬
‫هدف‬
‫تشخیص فعالیت‬
‫الکتریکی قلب‬
‫‪28‬‬
‫اعمال تحریک الکتریکی‬
‫روی قلب‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫انواع الکترودها‬
‫انواع الکترود‬
Elgiloy
polished platinum
microporous platinum (platinized
or “black” platinum)
macroporous platinum (mesh)
vitreous carbon
iridium-oxide
platinum-iridium
titanium nitrid
29
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫چند نمونه الکترود‬
30
Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫یک نمونه الکترود مارپیچ‬
‫پیچ شدن به دیواره قلب‬
‫و‬
‫بخیه شدن با نخ‬
‫ابریشمی‪ -‬سیلیکنی‬
‫‪31‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫نکته ی مهم‬
‫پاکسازی دارو از سطح الکترود )‪(steroid dexamethasone sodium phosphate‬‬
‫‪ -1‬کاهش ورم بافت‬
‫‪-2‬تولید چگالی بار بزرگتر‬
‫قرار گرفتن در سطح نزدیک‬
‫تر به بافت‬
‫نیاز به باطری کمتر‬
‫طول عمر بیشتر پیسمیکر‬
‫‪32‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫یک نمونه از تورم بافت‬
33
Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫الکترود‬
‫• سطح آند ‪ 1‬سانتی متر از سطح کاتد بزرگتر است‪.‬‬
‫‪34‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫نحوه ی تخلیه ی شوک الکتریکی توسط‬
‫الکترودها‬
‫‪35‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫نحوه ی تخلیه ی شوک الکتریکی توسط‬
‫الکترودها‬
‫‪36‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫نحوه ی تخلیه ی شوک الکتریکی توسط‬
‫الکترودها‬
‫‪37‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫نحوه ی تخلیه ی شوک الکتریکی توسط‬
‫الکترودها‬
‫‪38‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫انواع پیسمیکر از نظر الکترودها‬
‫سنس کردن‬
‫پیس کردن‬
Ebook: Cardiac Pacemakers and Defibrillators Second Edition : Charles J. Love, M.D.
39
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫ویژگی مواد تشکیل دهنده الکترودها‬
‫• تحمل تکرار تنشهای وارده بر آن و باقی ماندن در جای خود‬
‫• حل نشدن و از بین نرفتن در بدن‬
‫• وارد نکردن تحریکات غیر ضروری به بافتهای مجاور‬
‫‪40‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫مواد تشکیل دهنده الکترودها‬
‫• پالتین‬
‫• کربن‬
‫• ترکیبات مختلفی از ‪stainless steel‬‬
‫• تیتانیوم‬
‫• آلیاژهای خاص ی از ‪%40 (Elgiloy‬کبالت‪ %15 ،‬آهن‪%15 ،‬‬
‫نیکل ‪ %15 ،‬مولیبدن)‬
‫• ‪%35( Mp35N‬نیکل‪ %35 ،‬کبالت‪ %20 ،‬سدیم‪%10 ،‬‬
‫مولیبدن‪ ،‬آهن)‬
‫‪41‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫ایزوالسیون‬
‫• مزایا‪:‬‬
‫‪ -1‬جوگیری از اتصال کوتاه شدن سیم پیچهای هادی‬
‫‪ -2‬عبور راحتتر از میان سرخرگ‬
‫‪42‬‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫از بین رفتن ایزوالسیون‬
‫‪ -1‬قطع شدن پیس‬
‫دادن شوکهای غیر ضروری به بیمار‬
‫‪ -2‬واکنش شیمیایی کتالیز شده بین مواد هادی سیم پیچ‬
‫‪43‬‬
‫خرابی ‪polyurethane‬‬
‫بین هادی ها‬
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
‫انواع ایزوالسیون‬
Insulation types
silicone / silastic
80A polyurethane
55D polyurethane
other polyurethanes
Teflon “coated coil” technology
44
Ebook: Cardiac Pacemakers and Defibrillators Second Edition : Charles J. Love, M.D.
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
Connector
Connector types
Ebook:
Cardiac
Pacemak
ers and
Defibrillat
ors
Second
Edition :
Charles J.
Love,
M.D.
6 mm unipolar
6 mm inline bipolar
5 mm unipolar
5 mm inline bipolar
5 mm bifurcated bipolar
3.2 mm unipolar
3.2 mm inline bipolar
Medtronic/CPI type (no seals, long pin)
Cordis type (seals, long pin)
VS-1/IS-1 (seals, short pin)
LV-1 (proprietary Guidant design)
IS-4 for connecting quadrapolar leads
DF-1 for ICD lead connections
45
‫نمونه ی طراحی دستگاه‬
Connector
‫ اولین‬:IS-1 ‫استاندارد‬
‫استاندارد‬
4 ‫ می تواند‬:IS-4 ‫استاندارد‬
.‫تا لید به آن متصل شود‬
46
Ebook: Cardiac Pacemakers and Defibrillators Second Edition : Charles J. Love, M.D.
‫نمونه های دیگر‬
NASPE/BPEG ‫ و‬ICDH ‫کدینگ کنفرانس‬
NASPE/BPEG (NBG) codes
1st position indicates the chamber paced:
V = ventricle
A = atrium
D = dual
O = no pacing
2nd position indicates the chamber sensed:
V = ventricle
A = atrium
D = dual
O = no sensing
3rd position indicates the response to a sensed event:
I = inhibited
T = triggered/tracking
D = dual mode of response
O = no response
4th position indicates rate modulation (adaptive rate)
feature active:
O = not active
R = rate modulation sensor is active
Ebook: Cardiac Pacemakers and
Defibrillators Second Edition :
Charles J. Love, M.D.
5th position indicates chambers being multisite paced
O = none
V = ventricle
A = atrium
47
‫نمونه های دیگر‬
‫‪PAC‬‬
‫یک نوع بیماری مربوط به تحریکات نابجای دهلیزی‬
‫سنس کردن ریتمهای قلبی محلی‬
‫ورود نسل سوم پیسمیکرها به بازار‬
‫‪48‬‬
‫نمونه های دیگر‬
‫مدهای پیسمیکر‬
‫‪VVI‬‬
‫‪VVT‬‬
‫‪AAI‬‬
‫‪DDD‬‬
‫‪…….‬‬
‫‪49‬‬
‫نمونه های دیگر‬
VVT‫مد‬
50
Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold
‫نمونه های دیگر‬
AAI ‫مد‬
51
Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold
‫نمونه های دیگر‬
DDD‫مد‬
52
Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold
‫نمونه های دیگر‬
‫نوع جدیدتر الکترود‬
‫افزایش سطح تماس الکترود با الکترولیت‬
‫تاثیر بیشتر‬
‫کارایی بهتر‬
‫‪53‬‬
‫‪Ebook: Cardiac pacemaker- step by step:S. Serge Barold‬‬
‫با تشکر از توجه شما‬
‫‪54‬‬