作者：费金韬, 郑博 北京大学第一医院

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记得当年实习和见习的时候，十分渴望遇到能除颤的情况，属于“看热闹的不嫌事大”，能见识见识总归是好的。可当自己真正管理病人之后，却时刻祈祷着不要“电”，毕竟求稳心切。然而，有些事情不是想躲就能躲得了的，又有哪个心内科医生没“电”过几次呢？但对电除颤，可能还会有一些不了解的地方。

电除颤历史，超出你想象的悠久

在古代的希腊与南美洲，就有使用电鱼放电使“死人”起死回生的记载，这种电除颤的效果往往会联系到神迹上。直到近代，人类能够储存与利用电能，电除颤才进入真正可用的时代。

最早的除颤仪（1788年发表在一本名为The Gentleman’s Magazine的杂志上）使用莱顿瓶（图1）作为电源，再连上两个电极，被证明能使“apparently dead”——显然死掉的人起死回生（图2）。

图1  莱顿瓶（Leyden Jar），最早用于储存电荷的电容

图2  最早的除颤仪

但这样的装置显然只能救那些倒在实验室里的人，因为其便携性实在堪忧。同样基于莱顿瓶的供电，后来有人发明了便携式除颤仪（1792年发表在同一份杂志上），并提出了营救溺水导致“显然死亡”患者的方法——排出肺水+电击心脏（图3）。

图3  最早的便携除颤仪与使用方法

然而，由于缺乏相关的科学依据，更有好事者将除颤与巫术联系起来，主流医学界并没有对这些“奇技淫巧”产生兴趣。直到1933年，美国人发现使用交流电电击犬类的心脏可以产生室颤，而再次电击则可以终结室颤；1939年，苏联人发现直流电相比于交流电可以显著降低再诱发心律失常与击晕患者的风险；1946年，美国人第一次在开胸手术中使用除颤仪使室颤转复。至此，当代意义上的电除颤才算出现。

为什么放电能除颤？

室颤在由室性早搏或室性心动过速触发后，简单来说，也是通过类似折返的方式进行维持，但又与一般折返不同，不然也就不会形成完全不规律的波形。电除颤是通过一次强大的电击将所有未去极化的心肌去极化，使折返所需的可激活心肌消失，从而达到终止的目的。

但实际上并不是我们想象的那么简单，不然也不会出现反复除颤无法终止的情况。近年来利用计算机建立除颤模型后发现，在除颤能量低于或等于除颤阈值时，心肌往往会在除颤后迅速再次出现异常激活，导致再发室颤。当电压远低于阈值时，异常激活区域可以直接位于心脏表面；而电压接近阈值时，则位于壁内（图4）。

图4  除颤后的电位

除颤仪放电是什么原理？

我们都知道除颤仪在除颤之前需要充能，往往会直接开到最大，即单相360J，双相200J。自己多年来有一个疑问，为什么充能要描述能量，而不是描述电流或电压？这其实与除颤仪放电的原理有关。

除颤仪并不是由电池直接放电，因为体外除颤往往需要较大的电流，会烧坏电池，因而使用电容来进行充放电。

图5是一个简单的示意图，当我们把旋钮拧到最大时，相当于开关位于X的位置，电荷会因为电池电压的存在而逐渐向电容移动，直到电容两侧的电压达到与电池相同，电荷不再移动，充电完毕。

图5  除颤仪原理示意图

这时我们将电极紧贴在患者身上，按下放电按钮，这时相当于开关拨到了Y的位置。对于整个电路来说，患者相当于那个R——电阻，电容中储存的电能在很短时间内释放完毕，在R（患者）上造成一个强大的直流电流，完成一次除颤。

对于电容来讲，电压会随着储存电荷的减少而降低（U=Q/C；U=电压，Q=电量，C=电容），而患者电阻基本不变，电流也会逐渐减小（I=U/R；I=电流， R=电阻）。

此前有人推导出电容剩余电荷与时间的关系为Q=Q0e^-t/CR，（Q=剩余电荷，Q0=开始放电时电容所带电荷，e=自然常数，t=放电时间），因此画出的电压与电流随时间变化如图6，并不固定，所以我们无法说“360V的除颤”；而根据电容储存的能量E=1/2CU²，由于电压与电容均不变，因此能量是恒定的，可以描述为“360J的单相除颤”。

图6  电容放电时电压（或电流）与时间的关系

因为患者的电阻不同，因而相同的除颤能量下产生的电流也不同。目前研究表明，在除颤中电流比能量更能预测除颤成功率，因此将来很有可能会出现固定除颤电流的除颤仪，也许以后我们除颤的时候就会说“双相20A”而不是“双相200J”了。

单相、双相，到底什么意思？

单相放电是指放电时一个电极固定为正极，而另一个电极固定为负极，使用单向电流除颤；而双相意为放电过程中正负极会交换一次，使除颤电流双向流动。

图7  单相（Monophasic）与双相（Biphasic）

无论在一般心动过速还是室颤中，既往研究表明双相电流复律更有效（可能与双相电流影响下不应期延长更明显），造成的损害更小（因为所需能量少）。由于单相除颤所需的能量大，对电源、电容、绝缘体的要求也就更高，现在很少使用。

在双相放电中，也存在着不同的流派，不同生产商有不同的偏好。图8中A为最早ICD使用的双相波形，后来逐渐为体外除颤仪所应用，主要特点为电流随时间呈指数下降，放电过程中电流不断减小；而B为近年来为体外除颤开发出来的新波形，电流在一定时间内可以保持稳定。目前的研究尚未发现两者除颤效果与损伤方面的差异。现在还有例如三相放电、脉冲放电等更多新技术出现，暂时也未发现优于经典双相放电。

图8  双相除颤中的两种不同波形

除颤与复律有什么区别？

除颤与复律虽说都是通过放电来使全部心肌去极化从而打断折返，但两者的放电时机不同。

电复律时需尽可能避免在“易损期”（心肌的相对不应期）放电，不然会人为造成室颤，因此放电要与仪器识别出的R波同步，这就需要患者的R波较为明显。电复律所需的能量较小，可以选择小能量起始，如不能转复则增加能量重试。复律起始能量选择可以参照以下：①窄而规律的QRS波：单相或双相50-100J；②窄而不规律的QRS波：单相200J或双相120-200J；③宽而规律的QRS波：单相或双相100J；④宽而不规律的QRS波：除颤能量（单相360J或双相200J）。

电除颤一般用于设备无法识别R波的室颤、多形室速等情况，这时需要直接使用除颤仪的最大能量起始，如不能转复此后仍使用最大能量。

现在有几种除颤设备？

目前可以见到的除颤设备有手动体外除颤器（Manual external defibrillator）、手动体内除颤器（Manual internal defibrillator）、自动体外除颤器（Automated external defibrillator，AED）、植入式除颤器（Implantable cardioverter defibrillator，ICD）、可穿戴除颤器（Wearable cardioverter defibrillator，WCD）等。

手动体外除颤器是医院最常用的除颤仪器，需要使用者了解心电相关知识，手动确定是否同步、能量等参数。与此类似，手动体内除颤器主要用于开胸手术中，直接将电极放置于心脏旁边，使用的能量较小，对其它组织的伤害小。

AED可以自动识别心律，因此可以被无医学背景的人所使用。但为了使AED能正确诊断节律，需要停止心外按压和人工呼吸一段时间，因此在有专业人员与手动除颤器时（也就是医院里）不推荐使用。

ICD在猝死高危的患者中可以提供全天候的预防。相比需要放置电极导线的经典ICD，近年出现的全皮下ICD（S-ICD）可以避免植入导线，减少导线相关并发症，但只能电击，不能起搏。

近年出现的WCD类似于一个马甲，将除颤设备穿戴在身上，主要用于两类患者：一是虽然猝死风险高，但病因可逆，因此无需植入ICD，使用WCD过渡即可；二是虽然需要植入ICD，但具有ICD禁忌证。

图9  可穿戴除颤器

影响除颤成功的因素有哪些？

首先是除颤距离室颤发生的时间。这不仅仅因为室颤时泵血功能丧失，同时也因为随着室颤持续时间延长，心肌氧供需失衡加重，积重难返，除颤成功率逐渐降低。

除颤仪首选双相。尽管目前除颤领域双相是否优于单相存在一些争论，但双相除颤成功率至少不会低于单相，另外由于所需能量小，造成的损害也较小。

除颤能量直接使用最大，即单相360J，双相200J。AHA的心肺复苏指南认为双相可以使用说明书推荐能量（比如120-200J）起始，下一次的除颤能量≥本次除颤能量。

电极放置的位置存在两种流派：前-外侧位与前-后位。有研究认为在房颤复律时前-后位成功率更高、所需能量更少，但目前尚未得到公认。不过目前观察到有些患者确实存在一种位置优于另外一种位置的现象，因此在初始尝试失败时可以试用另外一种电极位置。对于植入过起搏器的患者，应该直接选择前-后位以避免损伤起搏器。

电极的尺寸同样可以影响除颤效率。对于成人来说，有研究认为直径大约12.8 cm最佳，因为太小的接触面积导致电阻增大，相应电流减小；而太大的接触面积导致电流发散，也会影响除颤成功率。

手持电极可能优于电极贴片，因为手持电极往往贴合更好、电阻更低，但目前相关证据并不充分。

使用抗心律失常药物可以增加除颤的成功率。在最新发布的2018版AHA心肺复苏指南更新中，认为对于除颤无效的室颤/多形室速，胺碘酮（首剂300 mg，第二剂150 mg）与利多卡因（首剂1.0-1.5  mg/kg，第二剂0.5-0.75 mg/kg）推荐使用。肾上腺素（每3-5分钟1 mg）由于对心肌电生理的多重影响，也可以提高除颤成功率。

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