一、脉冲发生器

对于猝死高危患者，一旦发生快速性室性心律失常，ICD能在数秒内转复为正常心律，当出现缓慢性心律失常，它又可起搏心脏。这些功能的实现有赖于脉冲发生器的精密构造和高效工作。

应用植入体内的除颤器治疗心室颤动（室颤）的构想受当时新兴的起搏器技术与理念影响，ICD脉冲发生器的设计采用了很多的起搏器技术。例如，将ICD的电池和电子元件密封在钛合金外壳中，通过金属导丝连接内部的电池和整个集成电路系统，电极导线尾端通过螺钉和连接器紧密相连，脉冲发生器释放的电能通过电极到达心脏。其中，ICD脉冲发生器主要由电池、电子元件和外壳三部分组成。除颤电流和所有的电流一样，必须在一个电的回路中运行。双线圈导线有两个电极，远端电极或右室电极，近端电极或上腔静脉电极，电流回路在两个电极之间形成。单线圈导线系统以右室电极和脉冲发生器的机壳作为电流回路的两极。

ICD的众多电子元件集中在一块混合电路板上，上面有多种晶体管、电阻器和芯片，以及其他一些控制起搏器计时周期的元件。随着电子技术的不断发展，ICD逐渐接近一台小型计算机，不仅能根据预先设定好的程序发放电脉冲，还能感知患者的自身心率和节律，进而调整其功能。并具有记忆功能，能储存感知到的信息，经由程控仪下载或上传互联网。与普通起搏器相比，ICD的电子元件需要具备复杂的计算与处理能力，需要迅速识别出恶性室性心律失常并即刻予以快速心室起搏治疗或除颤治疗。

另外，同普通起搏器相比，ICD的另一个显著不同就是ICD要求电力更强的电池以及电容处理器。1972年锂、碘成为普通起搏器电池材料的首选，锂-碘电池体积小、重量轻，具有稳定、可预知的放电曲线。早期ICD使用的是与起搏器相类似的锂-碘电池。1985年开始，寿命更久的锂-氧钒化银钒除颤器电池材料的首选。特殊设计的锂矾电池是一种理想的电源。锂可作为电池的阳极，还要另一种元素作为阴极。矾是一种微量元素，作为电池的负极可使电池的电力更强，寿命更久。2008年采用锂-锰电池的ICD诞生。Li/MnO₂电池的内阻抗和充电时间基本维持恒定，直到ICD达到需要电池置换指征。以上各种电池，阳极材料均是锂，阴极材料采用氧化银钒（SVO）、氟化碳（CFx）、氧化银钒-氟化碳复合材料（SVO-CFx）或者二氧化锰（MnO₂）。这些电池应用在具有RF遥测功能的起搏器和ICD/心脏再同步治疗除颤器（CRT-D）等高耗能的设备中。随着电池对外放电，电极材料逐步消耗和反应产物的聚集会使电子在电池内部移动的能力降低，即电池内阻升高。当电池电压下降到约2.6V时，内阻会急剧增高，导致充电时间显著增加，此时就应该建议患者更换ICD。

ICD除颤治疗发放的电压往往是500～700V，甚至更高。实际上，电池额定电压为3V左右，如何才能保证在极短时间内提供除颤所需要的瞬间的巨大的电能呢？电容器的使用使这个难题迎刃而解。电容器能够事先保存一定量的电荷，需要时可快速将电能释放出来。电容器就像一个桶，电池不停地向桶内注入电荷，直到桶里的电压足够高时，才一次性地把里面的电荷倾倒出来。随着技术的不断进步，电容器愈做愈小。当今ICD的体积比20世纪70年代的起搏器还要小，重量也从最初的700～800g减少到现在的70g左右（表1-1）。

表1-1　各起搏器公司最新ICD脉冲发生器特点

脉冲发生器所有的部件都安装在一个钛壳中。钛是一种具有极高强度和生物相容性的金属。ICD的钛壳内部空间分为两半，一半是安装在混合电路板上的电池、电容器和其他组件，另一半与之对合，通过激光焊接形成一个完整的密封体，以保护其内部电子元件不被体液等因素侵入。目前的右室导线兼具起搏、感知和除颤3个功能，起搏、感知功能一个输出尾端（接IS-1端口），除颤线圈（接DF-1端口）为单独的输出尾端。因此，根据电极以及线圈数量的不同，在ICD的透明环氧树脂制成的顶盖上设有2～4个终端插孔（IS-1端口和DF-1端口），用于连接导线尾端的插头。新型的DF-4除颤导线则可将感知、起搏、除颤导线汇于一个接口上，大大减少了囊袋的空间（图1-1）。接口的顶盖上若留下尚不需使用的终端插孔（如选用了单线圈DF-1除颤导线），植入时必须使用硅树脂塞将其彻底封闭。由于ICD脉冲发生器相对较大，容易产生囊袋的相关问题，很多制造商努力将ICD脉冲发生器外形进行改变，如采用流线型外观并尽量减少ICD厚度等。

图1-1　新型ICD脉冲发生器表面为流线型设计