讓小心肌聽話! — 自動體外心臟除顫機(AED)

「3…2…1…電擊!」在電影「不可能的任務3」中,就在最後關頭男主角伊森用強力電流讓自己腦袋中的炸彈失效,卻也同時讓自己的心跳停止,最後靠著女主角的CPR成功救活的經典電影片段

電影因劇情需要而「自製」了一台透過「電流」讓心跳重置的「AED — — 自動體外心臟除顫機」,而常常我們會在便利超商看到AED的符號,究竟AED是由怎麼樣的原理做成?為什麼有效?以及這樣的有效可以運用在什麼其他場景下?

AED適用的「場景」 —心搏停止

當我們遇到緊急事件,而摸不到身旁人脈搏的情況,很高機會會是所謂「心搏停止(Cardiac Arrest)」。而造成心搏停止的原因能主要分為「心臟力道不足」(沒有心跳或力道較小)與「心律不正常」兩種,前者主要靠CPR,後者則主要是需要AED的協助。(延伸閱讀:心跳停止,電擊!(咦?)

AED(Automated External Defibrillator,自動體外心臟除顫機),主要功能是「去顫」 — — 消除不正常的「顫抖」,對心臟「力道足但心律不正常」,也就是心律不正常的情況去做「整流」。

概念上,即如同小時候映像管電視訊號不清時,用敲擊的讓電視更清晰。當遇到不正常放電時,藉由外力去整流,在AED中的外力即是「高壓電」(延伸閱讀:深腦電擊中的外力),透過放電讓心跳正常化(電乖)、回到較正常的心律。

那麼「去顫器」是怎麼做到「整流」的呢?目前研究多認為是經由電力讓心肌細胞順著這股高壓電,一起重置細胞中的電位(去極化)

「藉由強力電流,強迫我們身體重整心肌上的電流」

為什麼會這樣的方式會有效呢?我們可以把這樣「整流」的概念拿出來看。還記得在小時候升旗前,班上總是鬧哄哄的,總得要老師吆喝,才會靜下來乖乖排隊。這邊鬧哄哄的小朋友們,就像是一個個不乖的心肌細胞;老師的指令,則如同AED的電擊一般,強迫我們安靜、照著規矩來。

把這樣的概念抽出,在很多地方,也是藉由這樣的模式與概念去進行的:

不受控(方向很亂)的很多小個體(水流、氣體、電子、光子) 
→外力強制通過,讓其安靜、重設。

由外力讓不規則、亂動的狀態安靜、規矩下來。而這邊「外力」,可以是簡單粗暴的,像是老師指令、AED的電流等,能在資源有限下、以很短的時間奏效。另外,也可以是以較不容易有排斥反應與副作用的「引導」類型,對應來說也比較花時間。常見的如同以紅綠燈告訴駕駛人們、或是引導羊群們的牧羊犬。之後遇到很多小個體不受控時,可以從這個角度去思考、設計。

而當AED電擊完後,通常會是心電訊號正常,只是力道常常是不足的,此時就會回到心搏停止的另一種狀況 — — 「心臟力道不足」。這也是為什麼我們用完AED後,要靠CPR等等的動作輔助,把心臟血液打到全身。

那,是怎麼樣的原因造成「心律不正常」呢?主要是腦袋與心臟之間的傳導上出了狀況,神經電訊號中有雜訊,導致心律不穩定。所以從另一個角度看,去顫器是幫忙「Reset — — 重整電流」,所以本身如果是傳導路徑上出了狀況,像是電流不通,讓訊號難以傳到心臟,就不是去顫器能做的

AED的使用

如果您還不知道怎麼樣用AED,想在這邊借用一分鐘的時間,這將很有可能救人一命!

電極位置

在使用AED時,要記得兩個電極擺放的位置 — 看著病人的左上右下。通常機台都會有圖示,除非是不方便用(有傷口、年紀太小),那也可以用正貼前後。會有這樣的位置,主要是因為電流會從兩個電極間流過,而我們要盡量讓電流通過心臟。現在大部分的AED在兩個貼片的順序上,已經沒有太大影響,所以如果很警急時,記得就是左上右上的趕快貼。

結語

我們瞭解了攜帶式AED大致上的原理、應用場景,也回過頭來探討AED應用的過程中的洞見,值得我們應用於其他領域的問題。

參考連結

  1. 「找不到脈搏」的四種情況
  2. Physical Principles of Defibrillators
  3. Principles of External Defibrillators
  4. Fibrillation and defibrillation of the heart
  5. Spatiotemporal AED optimization is generalizable
  6. Finite element modeling of subcutaneous implantable defibrillator electrodes in an adult torso

撰稿:George Chan

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