郭繼鴻教授心電系列之一百零五
心律植入裝置的新進展
郭繼鴻
北大人民醫(yī)院
隨著現代高科技的快速發(fā)展，人們對心臟生理與病理學的認識逐漸深入，起搏器、埋藏式心律轉復除顫器（implantable cardioverter defibrillator, ICD）、心臟再同步化治療（cardiac resynchronization therapy,CRT）、植入式Holter 等心律植入裝置（cardiovascularimplantable electronic clevice, CIED） 技術與臨床應用年來已取得日新月異的進展。一般情況下，磁共振（MRI）優(yōu)于X 線的CT 檢查，并適用于全身所有疾病的定性與定量評估，是多種疾病診斷與鑒別的重要檢查。其多方位、大視野、任意斷面、優(yōu)質多參數清晰成像等優(yōu)點尚無其他檢查可替代。而MRI 檢查環(huán)境產生的強大電磁及干擾，可影響多種心律植入裝置的金屬元件、電路及電極導線等，在聲強不斷增大的背景下更為明顯。起搏器患者接受MRI 檢查后有發(fā)生磁按開關紊亂、起搏器電重置的風險，嚴重時可引起植入裝置功能的損毀與失靈。此外，因局部電流密度大，熱效應明顯，可造成起搏電極與心肌界面的顯著損傷，使起搏閾值異常升高而導致失奪獲和電極周圍心肌的熱損傷，甚至心肌穿孔，殘留體內的電極導線也存在發(fā)生這些合并癥的危險。經過20 多年的研發(fā)，美敦力公司推出EnRhythmMRI（TM）SureScan 起搏器和CapSureFix MRI 5086 配套導線；其作為首款可行MRI 檢查的起搏器先后得到歐洲CE 和美國FDA 的批準，可在MRI 環(huán)境中應用，這標志著心律植入裝置又進入一個新的時代。隨后百多力公司也研制出ProMRI 技術，并推出含有ProMRIR技術的ICD、CRT-D 和CRT-P 等裝置。ProMRIR 技術使植入起搏器、ICD、CRT 的患者等都可進行MRI檢查。2013 年5 月，Heart Rhythm 雜志發(fā)表了2009 例植入這種起搏器并隨訪一年的報告[1]。全組植入后一年內因各種原因，13%的患者進行了MRI 檢查。其中47%的患者此前未進行過MRI 或CT 檢查，該結果是迄今為止臨床使用的最大一組報告（見圖1）。應當注意，佩戴MRI 兼容心律裝置的患者在MRI 檢查前還要程控并滿足一些特定條件。
傳統(tǒng)的起搏系統(tǒng)由起搏脈沖發(fā)生器與起搏電極導線兩部分組成。起搏電極導線最初1~2 根，而目前在CRT 治療時已增加到3~4 根。起搏電極導線長期在體內工作，容易發(fā)生電極導線的故障與感染等。當電極導線因故障需要拔除，或需外科手術拔除時，將面臨一定的合并癥，也增加了感染機會。因此，研發(fā)人員多年來一直努力研發(fā)無起搏電極導線的起搏器。2011 年，這一目標業(yè)已實現，單腔VVI 無電極導線心臟起搏器已用于臨床。無起搏電極導線起搏器可分成兩類：2011 年5 月，首次將超聲能量轉換式無電極導線心臟起搏器植入體內（見圖2）。其采用壓電換能器將超聲波能量轉換為電能進行心臟起搏[2]。圣猶達公司在2013 上市另一類無導線心臟起搏器，其體積很小，外形如同一消炎痛栓，比一美分的硬幣稍大。脈沖發(fā)生器需特殊的釋放系統(tǒng)以下腔血管為入路，最終植入在右室心尖部等右室部位。該植入術比傳統(tǒng)的起搏器的植入更為簡便，脈沖發(fā)生器固定在右室內膜及心肌。植入后，該起搏器具有一般起搏器的所有功能，并有效地起搏心室（見圖3）。自1980 年首例ICD 植入人體，ICD 的除顫電極片已由原來開胸安置在心外膜進展到當今經靜脈植入除顫電極導線。盡管電極導線的設計仍在不斷創(chuàng)新與完善中，但經靜脈植入的除顫電極導線仍有較高的術中與術后的合并癥，例如：血胸、氣胸，心包填塞，囊袋感染甚至感染性心內膜炎等；另外，三尖瓣病變也會增加電極導線的植入難度，以及電極導線的斷裂、脫位及心肌穿孔等情況的發(fā)生；而ICD 的電極導線需要拔出時，需要面對更大的風險，甚至死亡。因此，不需要靜脈電極導線的皮下ICD 技術應運而生。其由皮下脈沖發(fā)生器和皮下除顫電極導線組成（見圖4），整個ICD 系統(tǒng)不接觸心臟和血管，避免了靜脈電極導線帶來的各種問題。Bardy 等[3]從2001 年開始探索這種新型設備最佳的植入方法及功能。研究證實：將ICD 脈沖發(fā)生器置于左側腋下、長約8cm 的除顫線圈平行放置于胸骨左緣部位，除顫閾值最低；與皮下ICD 相比，靜脈ICD的平均除顫閾值明顯較高；一組53 例患者的研究結果顯示，皮下ICD 對正確識別室顫率為100%；其中52 例除顫成功，平均除顫閾值為35 J。僅1 例連續(xù)兩次除顫失敗。2012 年4 月26 日，皮下ICD 獲美國FDA的批準。目前，皮下ICD 有兩點不足：（1）無ATP 治療功能，僅能對室速、室顫行除顫治療；（2）除顫閾值明顯高于靜脈ICD。ICD 不恰當放電給患者的精神健康帶來極大影響，并影響患者遠期生存率。ICD 不恰當放電包括對噪音干擾的治療。（5）導線噪音（導線斷裂/ 磨損、固定螺絲松動、導線插頭未正確插入插孔）。為了更精準地識別噪音，圣猶達公司推出ICD 導線噪音鑒別功能(lead noisediscrimination)。（1） 如近場通道感知而遠場通道未能感知時，則診斷為導線噪音干擾信號而抑制ICD 的治療；（2）如近場和遠場兩通道同時感知的信號，則診斷為真性心室除極信號而被計數，達標后可診斷室速、室顫而治療。圣猶達公司研制已推出ICD 的心臟缺血監(jiān)測功能，其通過腔內電圖監(jiān)測和診斷缺血性ST 段偏移，并與基線水平比較后做出缺血發(fā)作的診斷，進而發(fā)放報警，敦促患者及時就診，這種新型ICD 已通過美國FDA 批準而用于臨床。雙腔ICD 的價格較高，經濟不發(fā)達國家（包括中國）的單腔ICD 植入數量遠高于雙腔ICD。單腔ICD不具有心房腔內電圖，明顯降低了其診斷能力，增加了誤放電率，而ICD 患者常是快速房性心律失常的高發(fā)人群。為解決這一問題，近年來新推出VDD 式ICD，其植入的心室起搏與除顫電極導線既能感知和記錄心房電圖又具有心室起搏、感知、除顫功能。我們將其稱為VDD 式ICD。與單腔ICD 的電極導線相比，新的電極導線在心房部位增加了兩個心房電圖的探查電極，記錄心房電圖。這能大大提高房性快速性心律失常的診斷功能，使心律失常的正確診斷率大大提高，顯著減少誤放電。CRT 治療心力衰竭已近20 年，并成為心衰治療的I 類適應證。多年來，CRT 新技術不斷推出。近來，CRT 左室4 極起搏導線已悄然問世并用于臨床。該導線纖細精制：電極導線頭頂的外徑僅4.7F，外部由優(yōu)質耐用的絕緣材料做成；導線的頭端比體部更纖細，為激素電極；頭部呈S 形，可在靜脈內固定導線；尾端為IS4 插頭。這種新的左室起搏的4 極導線，使用方便、節(jié)省空間。明顯降低左室起搏閾值，明顯降低膈神經刺激的發(fā)生率，減少左室起搏導線的脫位率，提高CRT 治療的反應性。心衰患者行CRT 治療時，仍有30%的患者無反應，即CRT 治療后患者左室EF 值的提高<5%。CRT治療無反應的原因很多，其中雙室同步化起搏占總心搏的比率較低是一個重要原因。研究表明，當該值低于90%時將明顯影響CRT 效果。近年來，為提高CRT治療中雙室同步化起搏比率，已推出多種CRT 新算式、新功能。在CRT 起搏并連續(xù)出現8 個不應期內心房感知，進而形成AR-VS 形式時，將激活ATR 功能而自動縮短PVARP，使PP 間期> 心房總不應期，AR 變?yōu)檎８兄ˋS），進而恢復心房跟蹤功能及CRT 的雙室同步起搏。7.2 心室感知觸發(fā)心室起搏功能（VSR 功能）當CRT 起搏器感知到自身QRS 波后，將延遲8ms 觸發(fā)雙室同步起搏，其解決了室早的雙室同步化起搏問題，進而提高CRT 療效。與DDTV 模式不同，該功能在非室早時仍保持普通的CRT 模式，而感知自身QRS 波時立即表現為VSR 功能。該功能適于CRT 患者伴有自身房室下傳的QRS 波伴發(fā)的室早，還適合于發(fā)生房顫轉換為VVI 或DDI 模式的情況。
7.3 對房顫自身QRS 波的反應功能（CAFR 功能）
該功能與原來的VRS （ventricular rate smooth）功能相似，即起搏器對房顫時自身QRS 波將有特殊反應，具體為：
①凡連續(xù)2 次心室感知時，將觸發(fā)心室起搏率自動增加1 次/min，連續(xù)感知3 次時自動增加2次/min 起搏率，以此類推；
②凡連續(xù)2 次心室起搏QRS 波時，將觸發(fā)起搏率自動降低1 次/min。因此，患者房顫伴快速心室率時，不斷被感知的自身QRS 波可使心室起搏率不斷升高，使心室起搏的數量與比例增加，而每次心室起搏都是一次室性早搏，其后存在的類代償間期可使RR 間期延長，心室率減慢。
隨著CRT 雙室同步起搏比率的提高，將有利于患者的房顫律再變?yōu)橐訡RT 心室起搏為主的心律，RR 間期也將變得相對規(guī)整。此時再加上VSR 功能的同時應用，使感知的QRS 波也可觸發(fā)雙室起搏，將大大提高房顫患者的雙室同步起搏的比率。
第一代植入式Holter 于1998 年用于臨床。隨后歷經10 年，先后研發(fā)出四代產品而發(fā)展到當今應用的最新產品。2012 年，第四代植入式Holter 已在國內用于臨床（見圖5）。第四代植入式Holter 增加了植入術中確定最佳植入部位的測試中繼導線設備。其感知閾值的自動化調整也更為精細（見圖6）。感知一次R 波后，其感知靈敏度將有4 次變化。心律失常的診斷除心率標準外還增加了突發(fā)性標準和穩(wěn)定性標準。第四代植入式Holter 凍結和存儲心電資料的功能更趨嚴格，更能有效地防止已被存儲的有診斷價值資料的丟失，其資料凍結的模式固定而不能程控。其可同時存儲49.5 min的心電資料，其中手動可觸發(fā)3 次，每次凍結心電資料的時間為7.5 min，共22.5 min，每次凍結的資料包括觸發(fā)之前的6.5 min 及其后1 min 的心電資料。而自動觸發(fā)可多達27 次，每次凍結資料的時間為1 min，共可累積27 min。應當注意，自動觸發(fā)凍結的心電資料是事件前30 s 及事件結束前27 s 的心電資料。人機對話是第四代植入式Holter 的又一新功能。此外，第四代植入式Holter 還應用了信號類聚法的Lorenz 差值散點圖技術，進而可診斷植入患者的基本心律，包括對竇性心律、房速或房撲、心房顫動等做出相當準確的診斷。此外，還可計算患者的房顫負荷、心室率、白天及夜間的平均心率、患者的活動趨勢及心率變異性等。心律植入裝置臨床應用已逾60 年，其是人類科學技術發(fā)展的標桿及寒暑表，每次現代科技的重大創(chuàng)新與進步都將為心律植入裝置技術注入活力，創(chuàng)造出新功能。在科技迅猛發(fā)展的今天，心律植入裝置的新進展更是層出不窮。隨著無線電遠程傳輸技術的進步，心電遠程監(jiān)測技術正在迅速發(fā)展，心律植入裝置的遠程監(jiān)護功能也應運而生；而電池技術的進步，使心律植入裝置的使用壽命更加延長等，為了與時俱進地掌握與應用好這些新技術，需要使用者不斷進行知識更新，緊跟前沿。
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