起搏器阈值自动管理

作者:林文华[1] 邸成业[1] 
单位:泰达国际心血管病医院[1]
[摘要] 起搏器阈值自动管理分为心室阈值自动管理和心房阈值自动管理。不同厂家起搏器阈值自动管理功能的原理、实现方式、心电学特点不同。起搏器阈值自动管理功能打开时有时可产生特殊的心电现象,这些特殊的心电现象有时不是起搏器功能障碍,而是起搏器心室阈值自动管理功能存在刺激除极波感知空白期所致,或是起搏器测试脉冲与心脏电活动相互作用的心电表现。
[关键词] 心血管病学;起搏器;综述;阈值管理;自动化

   起搏器阈值自动管理是起搏器现代功能的重要标志,它的应用不仅可以避免患者起搏阈值升高时的失夺获、延长起搏器的使用寿命,还可避免高输出引起的交叉感知、减少对心脏周围组织的刺激等。不同厂家起搏器阈值自动管理功能的原理、实现方式、心电学特点并不相同﹙表1 ﹚,笔者结合起搏器的生产厂家、型号、程控参数分析起搏器阈值自动管理功能的原理、实现方式和心电学特点。起搏器心室阈值自动管理功能的实现是根据测试脉冲发出后是否有刺激除极波﹙evoked response ,ER ﹚来实现的,ER 波是测试脉冲发放后刺激心脏产生的除极波,而非心脏自身除极波,测试脉冲发放后是否有ER 波被感知即是对心室是否被夺获的判断﹙图1 ﹚,St Jude Medical Victory 以前的起搏器可以对ER 波感知灵敏度进行程控,而St Jude Medi-cal Victory、Zephyr 起搏器和Medtronic 、Biotronic 起搏器不可以对ER 波感知灵敏度进行程控。心房除极波的幅度较小,且受电极的极化状态、电极头端设计、融合波等多种因素的影响,因此采用测试ER 波的办法来测定心房阈值不可取。St Jude Medical 起搏器心房阈值自动管理仅用于Zephyr 起搏器,起搏除极积分﹙PDI ﹚是确认夺获的运算法则,它基于夺获心跳波形下方的面积,存储该面积值,并与未夺获心跳相比较来进行阈值测试。Medtronic 起搏器心房阈值自动管理功能通过心房重整法﹙atrial chamber reset ,ACR ﹚和﹙或﹚房室传导法﹙atrioventricu-lar conduction ,AVC﹚来实现。

表1 Biotronic 、St Jude 、Medtronic 起搏器心室阈值管理功能的比较


图1 心室夺获确认模式图﹙PDI 方法﹚ VP 发出后开放一85ms 的检测窗,最初11 ms 为感知空白期,其后的74 ms 为感知期,由于E R 波检测窗存在初始空白期,如VP 发放后自身QRS 波也出现,并落入E R 波检测窗感知空白期内时不会被起搏器感知,起搏器在感知期内未感知到E R波,起搏器认为VP 未夺获心室,VB 将在VP 后100 ms处发放,此时心室处于绝对不应期,不会被VB 夺获;如VP发放后起搏器在感知期内感知到E R 波,起搏器认为VP 夺获了心室,不发放VB;如VP 发放后起搏器在感知期内未感知到E R 波,VB 将在VP 后100 ms 处发放并夺获心室。注:VP :心室初始脉冲;VB:心室备用脉冲

1 StJudeMedical 起搏器阈值自动管理
   St Jude Medical 起搏器阈值自动管理称为Autocapture ,详见相关文献[1 ]。自动测定心室阈值时起搏器在固定脉宽的基础上﹙0.4 ms ﹚测试脉冲电压每两个心跳降低0.25V,直至连续两次失夺获,然后每两次心跳增加0 . 125 V,直至连续两次心跳夺获,最后连续两次夺获时的电压即为电压阈值,输出电压被设置为电压阈值+ 0.25 V。如果电压降至0 V 时还未发现失夺获,那么起搏器将转换至“高输出模式”,并在128 个周期之后重新启动阈值搜索。Victory 以前的起搏器阈值自动管理每8 h 进行一次,而Victory、Zephyr起搏器阈值自动管理可以程控为每8 h 或24 h 进行一次。心室阈值自动管理功能打开时,起搏器逐跳对起搏脉冲进行夺获监测,由于ER 波检测窗存在初始空白期,如心室初始脉冲发放后自身QRS 波也出现,则自身QRS 波可落入空白期内不被起搏器感知,起搏器误认为脉冲未夺获心室,备用脉冲将在初始脉冲后100 ms 处发放,但此时心室处于有效不应期,备用脉冲不能夺获心室,这一特殊的心电现象产生的原因是心室ER 波检测窗存在初始空白期所致,并不是心室感知、起搏功能障碍[1 ]。
   自动测定心房阈值时﹙Zephyr 起搏器﹚如果程控的电压> 3.875 V,阈值测试从3.875 V 开始;如果程控的电压<3.875 V,阈值测试从当前程控的电压开始,在随后的测试过程中,电压逐步降低,每两次心跳降低0.25 V ﹙测试脉冲低于0.25 V 时,降幅为0.125 V﹚,直至连续3 个相同脉冲失夺获,失夺获时备用脉冲在测试脉冲后40ms 处发放﹙振幅为5.0 V,脉宽至少为0.5 ms ﹚;连续3 个相同脉冲失夺获时,测试电压将逐步升高,每三次心跳升高0.125 V,直至连续2 个相同电压确认夺获,在失夺获期间,AV 间期将缩短为120ms ﹙图2,3﹚。阈值被确定后,心房输出为阈值+ 1.0 V﹙阈值为0.125 ~ 1.5 V 时﹚、+ 1.5V﹙阈值为1.625 ~ 2.25 V 时﹚、+ 2.0 V﹙阈值为2.375 ~ 3.0 V 时﹚、5V﹙阈值> 3V 时﹚。

图2 起搏器自动测心房阈值心电图﹙体表心电图Ⅲ 导联连续记录,纸速均为25 mm / s ,下同﹚ 患者因Ⅲ 度房室传导阻滞植入双腔起搏器﹙ST Jude Medical Zephyr 5826 ﹚,以90 次/ 分自动测心房阈值时,PAV / SAV 间期自动缩短为50 / 25 ms ,测试脉冲从1 . 12 V 递减,夺获心房时测试脉冲后无备用脉冲;测试脉冲递减至0 . 12 V 时失夺获﹙箭头处﹚,失夺获时心房备用脉冲在测试脉冲后40 ms 处发放(*处),连续3 个相同脉冲失夺获时,测试电压逐步提高,每3 次心跳提高0 . 125 V,直至连续2 个相同电压确认夺获﹙★ 处﹚,在失夺获期间,AV 间期缩短为120 ms

图3 起搏器自动测心房阈值腔内图﹙自上而下依次为测试脉冲电压,心房内膜图,标记通道﹚ 本图为图2 同步起搏器腔内图,可见测试脉冲夺获心房时心房内膜图有除极波(*处﹚,测试脉冲失夺获时除极波消失﹙# 处﹚,确认夺获时心房内膜图再次记录到除极波﹙★ 处﹚

2 Medtronic 起搏器阈值自动管理
   Medtronic 起搏器阈值自动管理称为Capture Manage -ment,自动测定心室阈值过程分为3 个部分:①支持周期,即测试开始时检测到的起搏或自身心律,每3 个一组,支持周期的设置是为测试脉冲的发放做准备。②测试脉冲,在每一组支持周期之后,单腔起搏器测心室阈值时测试脉冲的频率比支持周期时快15 次/ 分或间期缩短150 ms ,双腔起搏器测心室阈值时房室间期比支持周期时短125 ms ﹙支持周期为心房起搏时﹚,或短110 ms ﹙支持周期为窦性心律时﹚,以保证测试脉冲起搏心室,减少融合波;单腔起搏器测心室阈值时测试频率的加快是测试脉冲提前发放造成的﹙图4 ﹚,双腔起搏器测心室阈值时AV 间期的缩短是心房脉冲延迟发放造成的﹙支持周期为心房起搏时﹚,或测试脉冲提前发放﹙支持周期为窦性心律时﹚造成的,从而保证测心室阈值时RR间期相等,但这会产生支持周期为心房起搏时PP 间期延长的现象。③备用脉冲,无论测试脉冲是否夺获心室,在测试脉冲后110 ms 处起搏器会以原程控电压、1 . 0 ms 脉宽发放一备用脉冲,以确保夺获[1 ,2 ],而ST Jude 起搏器自动测心室阈值时只有在测试脉冲未夺获心室时才发放备用脉冲。

图4 起搏器自动测心室阈值心电图﹙体表心电图Ⅲ 导联连续记录﹚ 患者因心房颤动伴缓慢心室率植入单腔起搏器﹙Medtronic EnPulse E2 SR00 ﹚,以下限频率75 次/ 分自动测定心室阈值时,在每一组支持周期后,测试脉冲的频率比支持周期时快15 次/ 分。测试脉冲未夺获心室时(*处),备用脉冲在测试脉冲后110 ms 处发放;测试脉冲夺获心室时﹙#处﹚,备用脉冲仍在测试脉冲后110 ms 处发放

   起搏器自动测定心房阈值前先进行节律稳定性检测并选择合适的算法,如果患者存在稳定的窦性心律,则采用ACR 方法,如果患者没有稳定的窦性心律但房室传导稳定,则选择AVC 方法,如果以上2 种情况均不存在,则尝试AVC方法,因为适当延长房室间期时可能得到稳定的房室传导,如果2 种方法均失败,30 min 后重新进行尝试,但每种方法每日最多尝试3 次。ACR 方法依赖稳定的窦性心律,通过发放一个频率比自身窦性心律稍快的心房测试脉冲,观察自身的窦性节律是否被该脉冲重整来判断心房是否夺获,如测试脉冲夺获心房,则重整窦房结节律;如测试脉冲未夺获心房,窦房结节律将不被重整,而随之紧跟一个自身心房事件。AVC 法通过观察房室传导时间来判断心房是否夺获,起搏器首先提高心房起搏频率﹙测试脉冲﹚,并延长AV 间期,试图达到稳定的心房起搏- 心室感知节律,稳定的心房起搏- 心室感知节律建立后,起搏器周期性的发放1 次心房测试脉冲及延迟70 ms 的备用脉冲﹙脉宽1 . 0 ms ﹚,如果测试脉冲未夺获心房,则备用脉冲可以夺获心房从而保证节律稳定;测试脉冲后建立2 个心室感知窗,如果测试脉冲夺获心房,心室感知出现在第1 个感知窗,AV 间期约等于之前建立的稳定AV 间期;否则,备用脉冲夺获心房、心室感知出现在第2 个感知窗,AV 间期约较之前建立的稳定AV 间期延长约70 ms﹙图5 ﹚。心房阈值管理的实现条件是自身窦性心律< 87次/ 分、SAV 间期< 296 ms 、心房起搏频率< 90 次/ 分、无室性早搏等。
3 Biotronic 起搏器阈值自动管理
   Biotronic 起搏器阈值自动管理称为动态阈值监测﹙active threshold monitoring ,ATM﹚。心室ATM 可以分为2 部分:信号质量检测和阈值搜索:信号质量检测可分为2个阶段,2 个阶段时PAV / SAV 间期缩短为50 ms / 15 ms ,第一阶段先发放5 个最大振幅的单个心室起搏脉冲,确保每一个脉冲均夺获心室,建立夺获模板;第二阶段发放5 个最大振幅的双起搏脉冲﹙双脉冲之间的间隔为100 ms ﹚,基于第2 个无效脉冲,最大的人工起搏极化信号被确定,建立失夺获模板﹙图6 ﹚。信号质量检测完成后开始阈值搜索,阈值搜索时脉宽固定为0.4 ms ,电压从最大动态夺获控制﹙active capturecontrol ,ACC,此值可程控﹚电压开始递减,每两个心跳降低一次﹙测试电压在1.0 V 以上,递减步长为前一次振幅的1 / 8 ,测试电压在1.0 V 以下,递减步长为0.1 V﹚,当测试脉冲失夺获心室时,备用脉冲以当前测试电压、1.0 ms 脉宽在测试脉冲后130 ms 处发放,失夺获前一档的电压值即为电压阈值,电压阈值确定后,输出为电压阈值+ 安全余量﹙默认为0.5 V﹚,但输出不能低于程控的最小ACC 电压﹙图7 ﹚。在其后的起搏过程中,起搏器对心室进行逐跳监测,出现1 个失夺获事件时备用脉冲在初始脉冲后130 ms 处以当前电压、1.0 ms 脉宽发放,然后以当前的起搏电压继续起搏;如连续出现3 个失夺获事件,起搏电压被设定为最大ACC 电压,并开始一个新的阈值搜索过程。

图5 美敦力起搏器自动测心房阈值心电监护记录﹙6 条为连续记录﹚ 患者因窦性停搏植入美敦力Adapta ADDRL1双腔起搏器,PAV / SAV 150 / 120 ms ,下限频率60 次/ 分,AV Search + 150 ms ,患者没有稳定的窦性心律,采用AVC法测定心房阈值:起搏器自动测定心房阈值时心房起搏频率由60 次/ 分升至75 次/ 分,每3 个支持周期后发放一个心房测试脉冲,心房测试脉冲夺获心房时QRS 波提前出现(*处),心房测试脉冲未夺获心房时测试脉冲不影响QRS 波出现时间﹙# 处﹚,连续2 个相同脉冲失夺获时,测试电压逐步提高,每2 次心跳提高0 . 125 V,直至连续3 个相同电压确认夺获﹙第15 ,16 ,17 个测试脉冲﹚,阈值确定后起搏频率由75 次/ 分恢复至下限频率60 次/分,由于AV Search + 功能发挥作用,8 个心动周期后PAV 间期延长,搜索到自身QRS 波,此后起搏器以AAI起搏模式起搏。无论测试脉冲是否夺获心房,备用脉冲均在测试脉冲后70 ms 处发放

图6 百多力起搏器心室ATM 信号质量检测﹙心电监护记录﹚ 患者因窦性停搏植入百多力Talos DR 双腔起搏器,信号质量检测分为2个阶段,2 个阶段时PAV / SAV 间期缩短为50 ms / 15 ms ,第一阶段先发放5 个最大振幅的单个心室起搏脉冲,确保每一个脉冲均夺获心室,建立夺获模板;第二阶段发放5 个最大振幅的双起搏脉冲,基于第2 个无效脉冲,最大的人工起搏极化信号被确定,建立失夺获模板

图7 百多力起搏器阈值搜索图﹙体表心电图C 、Ⅱ 、Ⅲ 导联同步记录﹚ 患者因窦性停搏植入百多力Talos DR 双腔起搏器,安全余量0.5 V,阈值搜索时脉宽固定为0.4 ms ,电压从最大ACC 开始递减,每2 个心跳降低一次,测试脉冲失夺获心室时,备用脉冲以当前测试电压、1.0 ms脉宽在测试脉冲后130 ms 处发放,失夺获前一档的电压值0.4 V 即为电压阈值,电压阈值确定后,输出自动调整为0.9 V﹙0.4 V + 0.5 V﹚

4 结语
   不同厂家起搏器阈值自动管理功能的原理、实现方式、心电学特点不同,根据起搏器阈值自动管理的心电学特点可基本确定起搏器的生产厂家。起搏器阈值自动管理功能打开时有时可产生特殊的心电现象,这些特殊的心电现象有时不是起搏器功能障碍,而是起搏器心室阈值自动管理功能存在ER 波感知空白期所致。

参考文献
1 邸成业,林文华,任自文. 如何分析起搏心电图的额外脉冲[J ].
中国心脏起搏与心电生理杂志,2011 ,25 ﹙1 ﹚:77
2 陈岗,孙宝贵,金炜,等. 起搏器心室自动阈值管理功能的特殊心
电图表现[J ]. 中华心律失常学杂志,2003 ,7 ﹙5 ﹚:308

    2012/12/28 14:42:56     访问数:2972
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