如何理性看待植入式刺激器使用寿命？

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中提到了有源植入式医疗器械电池包括不可充电电池、可充电电池。

这些电池都有哪些特点？

我们又应该如何理性看待电池的各项指标和电池使用寿命呢？

不可充电电池，也叫原电池。目前应用于植入式刺激器的不可充电电池大多为锂氟化碳电池(CFx)，该电池主要应用于航空航天、军事设备和医疗设备，很少用于日常生活中。

锂氟化碳电池有很多优点：

能量密度高意味着单位体积内可以储存更多电量。

下表为氟化碳电池与二氧化硫、二氧化锰电池的比较，氟化碳电池的能量密度是其它两种电池的2-3倍。

氟化碳电池属于固态电池，耐受温度范围为-20°C～130°C，寿命可以达到15年，当然其价格也是最高的。

固态电池安全性高，这点非常重要，像锂二氧化硫、锂亚硫酰氯电池一旦泄露就有很强的腐蚀性，对人体的安全性会有很大影响。

氟化碳电池每年电量泄露率不超过1%，也就是放上10年不用，还保有90%的电量。

但是一旦使用，电池的寿命就由刺激强度来决定，刺激强度越大，耗电量越多，电池使用时间就越短。

要注意的是，不能因为考虑省电，就不敢提高刺激强度，从而影响治疗效果。

除了以上优点外，氟化碳电池在临床应用中还有一个好处：

放电时电压稳定，后期电量的减少与电池电压基本呈单调近线性关系，所以通过检测电压可以测算出剩余电量，及时通知病人更换电池。

容量大、寿命长、安全性高，这正是很多有源植入医疗器械选用氟化碳电池的原因。

可充电电池一般是指可充电锂离子电池。手机使用的电池基本都是钴酸锂电池，电动汽车用的电池有三元锂电池、磷酸铁锂电池。目前植入式医疗器械使用的可充电电池多为钴酸锂电池，与手机电池的配方一样，但在工艺上质量控制要求更高。

如果植入体内的刺激器使用的是可充电电池，是不是就意味着终身无忧，一直就有源源不断的电量了呢？

其实不是这样的！

大家可以看下自己的手机，手机电池一般都比手机本身的寿命要短，很多人手机用了两年电池就不给力了，表现为一充就满，一用就没，其实就是电池容量越来越小，已经远远低于新手机电池的容量。

所以，可充电电池也是有使用寿命的，它不像原电池那样，有多少用多少就行了。

通常是用充放电的次数来衡量。充放电次数是指充满电并用完叫一次循环（Cycle），如果充满电用了一半，又充满，这叫半次。

下图显示了不同型号的可充电电池充放电次数与电池容量之间的关系，当电池充放电次数到250次后，电池容量已经下降到85%以下，最低的都已经到75%以下。

一般电池厂家都会给电池在充放电多少次后保持80%以上的电量。一般淘宝上买的电池200多次，最好的电池也就500次，好的医疗器械用电池可多达1000次。

随着可充电电池的长期使用，电池容量逐渐减少是一个必然现象。

所以，使用可充电电池并不意味着终身无忧。当然，也不能简单地用“电池寿命10年/15年”来解释电池的使用时间。

因为影响可充电电池使用寿命的因素有很多，总的来说，电池容量随着使用逐渐减少，当刺激用电达到了电池充放电次数上限，寿命也就到头了。

第一是温度

电池在温度太高和温度太低时容量都会降低。

从图1可以看到，温度低于0°C，电池容量会明显下降。

图1

图2显示，温度在25°C时，充放电循环对容量损失影响较小；当温度高于45时，充放电循环容量损失明显增大。我们人体几乎是恒温36°C，所以对充电电池运行而言是相当好的温度环境。

图2

第二是放电深度（DoD）

放电深度就是指电池所放电量与容量的比值。比值越小，就意味着放电越浅。

从下表中可以看出，如果每次都100%把电池的电用掉，电池的充放电次数是300次（三元锂），或600次（磷酸锂），钴酸锂电池原理也一样。每次充放电40%的电量，则可以充放电1000次（三元锂）。

所以，用电习惯对电池寿命有很大影响，平时用电时不应该把电用光后再充电，浅充浅放电池寿命更长。

因为电池电量耗尽会对电池产生损害，使电池内部对电子迁移的阻力越来越大，于是容量就越来越小，缩短电池寿命。以三元锂电池为例，每次放电40%就充电，比用完再充的累计电量高出33.3%。满充满放能用3年的话，浅充浅放能用4年。

第三是充放电速度

也就是充放电时电流多大多快。从下图可以看出，大于1C的充放电速度会使电池容量大幅下降。（速度衡量单位C的含义，是以和电池容量相同的安培数放电。比如说3000mAh的电池以3000mA充放电即为1C。）

第四是时间

相比原电池每年1%的电量泄漏率，可充电电池电量自泄漏率更高（不同厂家的电池电量泄露率每个月1%-10%）

所以，即使完全不用，光放着也会漏电。而且，容量距离60%越远泄漏越快，其中100%掉得最快，所以不用的电池最好在60%左右电量放置。

另外随着时间延续，电池寿命也在缩短，电池内部材料老化，电池内阻随着时间会逐渐升高，寿命就会缩短。

可充电电池也有使用寿命，影响电池寿命的因素有很多。使用习惯和累计用电量决定了电池的寿命，医疗器械内部电路设计（控制充放电速度、电流大小）也会对使用时间有影响。

所以，所谓的“电池可以使用多少年”其实是个伪命题。

对于患者而言，在日常使用过程中能做的，就是“不要让电池电量用光再充电，浅充浅放对电池寿命最好”。