Chapter 10 Defibrillator & Pacemaker

Defibrillator Fibrillation Defibrillation • Random, uncoordinated contraction of multiple areas of cardiac muscle • reduced cardiac output - 정상적인 혈액 공급의 장애 • Atrial fibrillation & ventricular fibrillation • 진단 : atrial pulse(P)의 부재, R & T wave가 random fluctuating wave로 나타남 Defibrillation • Repolarize된 심근 세포를 depolarize시키고, 이미 depolarize된 상태의 refractory period를 연장 • Current : 1 – 20 A • Voltage : 1,000 – 6,000 V • Duration : 5 msec • Energy : 50 –400 Joules (Wsec) from the body surface 15 – 50 Joules for open heart or implanted

AC Defibrillator Typical : 60Hz, 15A, 150msec duration, and 1 sec interval 높은 전류와 skin impedance에 의해서 발생하는 joule heating ( )에 의한 burning을 감소시키기 위해서 skin impedance를 감소 electrode 접촉부위의 전류밀도를 일정하게 유지하는 것이 필요 electrode jelly or saline fluid 단점 Power line으로부터 유입되는 전류에 의한 위험 AC maximum output에서의 transformer의 최고전류는 90A 이상이므로 함께 연결된 다른 장비의 손상 가능

DC Defibrillator half-wave rectifier Charge position capacitor가 varactor에 의해 가해지는 전류에 따라 최대 용량으로 charge Discharge position charge된 전압만큼 defibrillate

Defibrillator / Cardioverter 정상적인 QRS Atrial fibrillation에 사용 Fibrillation 발생 : 150Hz 이상 Vetricle은 depolarize 상태(QRS와 T의 중간)에 있으므로 정상적인 beat가 영향을 받지 않음

Defibrillator Energy Delivery Energy in the pulse defibrillator에서의 energy electrode와 skin에서의 energy thorax에서의 energy Total 사용 가능한 energy Defibrillator pulse가 심장에 도달하는 경로의 equivalent circuit Thorax로 전달되는 energy 가 커지면 thorax로 전달되는 energy 감소 감소되는 energy를 줄이려면 large electrode, electrode cream, high pressure on the electrode (large contact area)

Defibrillator Energy Delivery Defibrillator produces - a square pulse of 3,000volts - duration of 5msec - Compute the energy delivered to the patient’s thorax Compute the energy absorbed by the two electrodes

Actual Defibrillator Voltage Waveform

Current and Voltage Waveforms with Electrodes 정전류 전극-전해질 인터페이스에서의 전하분포의 변화 (capacitive charge) 전극-전해질 인터페이스의 저항성분 인터페이스에서 분극 전하의 방전 정전압 분극된 전하의 감소 순간적으로 증가 분극 전하의 방전으로 초기치로 복귀 최소전압에서 전류는 순간적으로 반대 방향으로 흐름

Defibrillator Equivalent Circuits

Defibrillator Equivalent Circuits underdamped overdamped critical damped

Pacemaker and its Pulse 심장을 통하는 전기신호의 전달에 이상이 있을 때 전기적인 자극을 통하여 인위적으로 신호를 전달 Digital Pulse Generator Pulse interval (750-1000msec, 60-80 bpm) Pulse duration (0.5 – 2 msec)

Pacemaker Stimulus Voltage vs. Duration electrode와 심장간의 저항 Pulse duration Current drain 공급전원 각 pulse에 의해서 심장으로 전달되는 energy Compute the energy per pulse - when the pacemaker pulse width : 0.5msec - circuit current drain : 1uA - heart electrode resistance : 200Ohm - heart rate : 70bpm