馮莉 陳顧江 吉亞軍 楊亞莉

1 自動(dòng)閾值管理的工作原理

1.1 起搏奪獲的自動(dòng)確認(rèn)

準(zhǔn)確判斷起搏脈沖是否有效奪獲了心室是心室自動(dòng)閾值管理(ventricular capture management,VCM)功能運(yùn)作的基礎(chǔ)。VCM對(duì)起搏奪獲的確認(rèn)不是以除極波(ER)感知器對(duì)起搏的心室ER的確認(rèn)來(lái)判斷,而是以起搏脈沖后電位斜率的變化來(lái)判定圖(圖1)。

圖1 低極化和高極化電極導(dǎo)線極化電位與心室ER電位斜率特點(diǎn)

斜率是指單位時(shí)間內(nèi)電信號(hào)幅度值的變化率,單位為m V/s。起搏器植入時(shí),R波的斜率約為1.7～2.8 m V/s,P波的斜率約為0.48～1.3 m V/s,慢性期斜率將分別減半。心室起搏脈沖后電位由極化電位和心室除極電位組成,兩者具有不同的斜率變化特征。

1.1.1 極化電位斜率的特點(diǎn) 其在持續(xù)的時(shí)間內(nèi)幾乎是以等斜率的趨勢(shì)逐漸衰減,無(wú)明顯變化。因此,起搏脈沖信號(hào)后心室失奪獲而僅存在極化電位時(shí),斜率的特征為規(guī)則的負(fù)性斜線,應(yīng)用低極化電極導(dǎo)線時(shí),該電位更低,斜率更小,而應(yīng)用高極化電極導(dǎo)線時(shí),該電位斜率變大。

1.1.2 心室除極波電位斜率的特點(diǎn) ①斜率呈不斷變化,②斜率的值較高,單獨(dú)的極化電位斜率的幅度達(dá)不到這種程度。當(dāng)失奪獲的極化電位曲線斜率值持續(xù)下降時(shí),奪獲心室的除極電位的斜率在起搏脈沖后40 ms明顯增加。

感知電路對(duì)斜率的變化十分敏感,能夠準(zhǔn)確地判斷起搏脈沖是否有效奪獲心室。因此可應(yīng)用目前國(guó)際任何一款的普通電極導(dǎo)線,而不需要對(duì)心內(nèi)膜電極導(dǎo)線和電極的極性加以限制,無(wú)論應(yīng)用低極化還是高極化的電極導(dǎo)線,用起搏脈沖后電位斜率變化的特點(diǎn)更能準(zhǔn)確地判斷起搏脈沖是否有效奪獲了心室。

1.2 起搏閾值測(cè)定方法

自動(dòng)閾值管理功能通過(guò)自動(dòng)測(cè)定起搏器的強(qiáng)度-時(shí)間曲線,檢測(cè)起搏器的輸出電壓閾值和脈寬閾值,以便能有效奪獲心室,測(cè)定過(guò)程分2個(gè)步驟:

1.2.1 測(cè)定起搏閾值 美敦力自Kappa700起搏器開始具備VCM功能,測(cè)試時(shí)起搏器先將起搏脈寬設(shè)定為1.0 ms,檢測(cè)出有效奪獲心室的最低電壓值(電壓閾值)稱為基強(qiáng)度起搏電壓。之后,將基強(qiáng)度值×1.5～5倍(默認(rèn)2倍)為實(shí)際起搏功率,再逐漸縮短脈寬,測(cè)定有效奪獲心室的最低脈寬值(脈寬閾值)。起搏器即可根據(jù)這兩者自動(dòng)確定強(qiáng)度-時(shí)間曲線,即在不同脈寬時(shí)的起搏閾值曲線(圖2)。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)程控設(shè)定的脈寬值,即可得到與之對(duì)應(yīng)的起搏閾值。自Kappa900型起搏器以后推出增強(qiáng)型VCM(VCM＋):將基強(qiáng)度起搏電壓閾值搜索時(shí)固定脈寬0.4 ms,可以降低脈沖能量,減少極化反應(yīng),而閾值可靠性無(wú)影響。

圖2 VCM＋運(yùn)作時(shí)電壓與脈寬值變化示意圖

1.2.2 起搏電壓值的自動(dòng)化程控 在應(yīng)用起搏自動(dòng)閾值管理功能之前,醫(yī)生須先確定及選用電壓及脈寬的安全度系數(shù),電壓安全度系數(shù)可在1.0～2.5倍中選擇,脈寬安全度可在1～5倍中選擇。當(dāng)兩個(gè)值確定后,起搏器則根據(jù)時(shí)值(起搏閾值)×電壓安全度系數(shù)×脈寬安全度系數(shù)確定最適起搏功率,由于起搏閾值(時(shí)值)有動(dòng)態(tài)變化,因此實(shí)際輸出電壓值也會(huì)相應(yīng)變化,但該起搏電壓值通常仍然低于無(wú)VCM功能起搏器的固定起搏電壓。

VCM僅在檢測(cè)時(shí)有備用起搏脈沖,因此應(yīng)用該功能時(shí)起搏電壓下限不能設(shè)置過(guò)低。VCM提供最小自適應(yīng)電壓和脈寬的程控選項(xiàng):最低可選程控值為0.5 V和0.12 ms;出廠默認(rèn)值Kappa系列為2.5 V/0.4 ms,Adapta系列以后為2.0 V/0.4 ms。

如果自動(dòng)閾值搜索得到的電壓和脈寬閾值×安全度系數(shù)后得到的起搏功率低于最小自適應(yīng)電壓和脈寬值的話,起搏器將采用后者作為實(shí)際起搏功率;如果高于最小自適應(yīng)電壓和脈寬值的話,將采用自動(dòng)搜索確定的起搏功率。圖3、4。自適應(yīng)值只能在程控設(shè)置的下限值(最小自適應(yīng)電壓)和上限值(5 V/1 ms)的輸出范圍內(nèi)進(jìn)行選擇,心室奪獲管理的最小脈寬為0.4 ms。電壓的自適應(yīng)調(diào)整僅適用于當(dāng)起搏閾值搜索成功時(shí);否則,它仍然維持原先的程控設(shè)置。起搏器會(huì)記錄每次閾值搜索的結(jié)果,在程控隨訪時(shí)可以通過(guò)程控儀查看最近某段時(shí)間的閾值波動(dòng)情況(圖5、6)。

圖3 以自適應(yīng)值為實(shí)際輸出功率

圖4 Kappa700起搏器心室輸出功率的自適應(yīng)調(diào)整

如果自動(dòng)搜索閾值大于2.5 V時(shí),起搏器將發(fā)出一個(gè)高閾值警告,并啟用電壓5 V和1 ms脈寬的輸出功率。這也是如果當(dāng)電壓閾值乘以安全度系數(shù)后得出的輸出目標(biāo)值將大于5 V時(shí)(如閾值為2.0 V,3倍安全余量時(shí),自適應(yīng)值則可以達(dá)6 V),起搏器能夠給予的最大閾值管理設(shè)置(圖7)。

圖5 Adapta系列起搏器強(qiáng)度-時(shí)間曲線和閾值趨勢(shì)圖

圖6 Advisa系列起搏器閾值趨勢(shì)圖

1.2.3 起搏閾值搜索前狀態(tài)檢測(cè) 在起搏閾值搜索開始之前,起搏器首先檢查心律是否穩(wěn)定,判斷患者當(dāng)前是否處于較低起搏或感知的頻率狀態(tài)。在起搏閾值搜索中,較低的頻率可以減少快速起搏與自身心律強(qiáng)迫競(jìng)爭(zhēng)的風(fēng)險(xiǎn)。為了做出判斷,起搏器檢測(cè)當(dāng)前工作狀態(tài)是否符合以下條件:①檢測(cè)8個(gè)VV間期是否符合以下要求:a如果設(shè)置上限傳感器頻率和上限跟蹤頻率≥135 bpm,當(dāng)前頻率不超過(guò)100 bpm。b如果設(shè)置上限傳感器頻率和上限跟蹤頻率≥125 bpm,當(dāng)前頻率不超過(guò)95 bpm。c如果設(shè)置上限傳感器頻率和上限跟蹤頻率＜125 bpm,當(dāng)前頻率不超過(guò)90 bpm。②在8個(gè)VV間期檢測(cè)結(jié)束時(shí),檢查傳感器頻率是否低于ADL頻率。③雙腔模式下,在測(cè)量的8個(gè)VV間期中至少存在一個(gè)有效的AV間期(AS-VS,AS-VP,AP-VS,AP-VP)。④以下起搏器自動(dòng)功能處于非運(yùn)作狀態(tài):a頻率驟降反應(yīng);b自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換;c電池電量檢查;d心房?jī)?yōu)先起搏;e睡眠功能。

圖7 VCM自適應(yīng)電壓輸出上限示意圖

如果節(jié)律穩(wěn)定性檢查成功,起搏閾值搜索開始。如果有任何標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)律穩(wěn)定檢查沒有滿足,起搏器推遲起搏閾值搜索直到下一個(gè)計(jì)劃搜索時(shí)間。

起搏閾值的自動(dòng)搜索在起搏閾值搜索過(guò)程中,起搏器必須釋放心室測(cè)試起搏(這可能影響正常起搏程序)。為了保證心室起搏,如果必要的話,起搏器可能適時(shí)在跟蹤模式和非跟蹤模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

如果患者起搏程序設(shè)置為MVP模式(AAIR＜＝＞DDDR或AAI＜＝＞DDD)時(shí),在起搏閾值自動(dòng)搜索期間,起搏器將自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換為DDDR或DDD模式。

起搏閾值的自動(dòng)搜索可分為跟蹤模式和非跟蹤模式下的心室起搏閾值自動(dòng)搜索,而跟蹤模式下又可分為心房起搏模式和竇性心律模式,不同工作模式下閾值自動(dòng)搜索的運(yùn)作過(guò)程基本特征一致,也略有不同。

1.2.4 基本特征(圖8) ①支持周期:為了保證檢測(cè)時(shí)心室起搏,起搏器設(shè)定每次測(cè)試脈沖發(fā)放前有連續(xù)3個(gè)起搏或自主節(jié)律引起的QRS波,并將其命名為“支持周期”。②測(cè)試脈沖:在每連續(xù)3個(gè)起搏或自主節(jié)律引起的QRS波組成的“支持周期”后釋放測(cè)試脈沖,測(cè)試脈沖的電壓和脈寬如果在閾值以上則能夠奪獲心肌,反之則發(fā)生失奪獲事件。③備用脈沖:不管是否奪獲,均在距離測(cè)試脈沖110 ms(Advisa系列為100 ms)處釋放當(dāng)前電壓自適應(yīng)值和1.0 ms脈寬備用脈沖。

圖8 支持周期和測(cè)試步驟示意圖

圖9 VCM心室電壓閾值搜索程控圖

1.2.5 測(cè)試過(guò)程:①電壓測(cè)試:以最近一次測(cè)試時(shí)的電壓閾值為測(cè)試電壓的起點(diǎn)(Advisa系列為最近一次電壓閾值減0.125 V);如果沒有前次的測(cè)試起搏電壓,則以電壓0.75 V,脈寬1.0 ms(Kappa900以后型號(hào),VCM＋脈寬為0.4 ms,)為電壓閾值測(cè)試的起點(diǎn)。然后起搏器啟動(dòng)一系列的支持周期和測(cè)試脈沖的電壓變化來(lái)確定測(cè)試電壓高于還是低于起搏閾值。如果測(cè)試電壓高于患者的起搏閾值,起搏器將逐次減低測(cè)試電壓0.125 V,直到其低于患者的起搏閾值或出現(xiàn)失奪獲。然后再逐漸增加測(cè)試電壓0.125 V,直至測(cè)試電壓奪獲心室,且該電壓連續(xù)3次奪獲后結(jié)束自動(dòng)檢測(cè),此電壓為起搏閾值(圖9)。②脈寬測(cè)試:以最近1次閾值測(cè)試時(shí)的起搏脈寬為起點(diǎn);如果沒有前次的測(cè)試脈寬,則以脈寬0.21 ms為起點(diǎn),脈寬最高值為0.4 ms,測(cè)試電壓為前次閾值搜索電壓閾值的2倍,然后重復(fù)電壓測(cè)試一樣的步驟,脈寬閾值是在2倍的電壓閾值基礎(chǔ)上確定的(圖10、11)。Advisa系列起搏器只執(zhí)行電壓測(cè)試,脈寬固定0.4 ms,不再執(zhí)行脈寬測(cè)試(圖12)。③VCM＋:新增適應(yīng)性心室感知(Adaptive Ventricular Sensing),一旦起搏電壓閾值搜索結(jié)果＞2.5 V,將改變心室感知極性(雙極?單極,僅測(cè)試時(shí)改變,起搏時(shí)極性不受影響)自動(dòng)重測(cè)閾值,若極性轉(zhuǎn)變后得到了低閾值,以后的閾值搜索將都以這種極性感知。

圖10 VCM心室起搏脈寬閾值搜索程控圖

圖11 Adapta系列起搏器VCM運(yùn)作過(guò)程

圖12 Advisa系列起搏器VCM運(yùn)作過(guò)程

1.3 起搏電壓的判斷方法

起搏器按每3個(gè)測(cè)試脈沖是否奪獲心室來(lái)判斷當(dāng)前起搏電壓是否高于或低于起搏閾值。每3個(gè)測(cè)試中第1個(gè)測(cè)試脈沖或后兩個(gè)脈沖奪獲心室的,認(rèn)為當(dāng)前起搏電壓高于閾值,起搏器將逐次減低測(cè)試電壓;當(dāng)每3個(gè)測(cè)試脈沖中出現(xiàn)2次失奪獲,則認(rèn)為當(dāng)前起搏電壓低于閾值,起搏器將逐次增加測(cè)試電壓。在電壓由減轉(zhuǎn)增后,奪獲的測(cè)試電壓將會(huì)重復(fù)發(fā)放,如果連續(xù)3次均奪獲心室,則此電壓為起搏閾值。

1.4 起搏閾值測(cè)定時(shí)間間期

植入后30min;測(cè)試間期可自行設(shè)定,默認(rèn)每24 h一次。

2 自動(dòng)閾值管理的心電圖表現(xiàn)

2.1 非心房跟蹤模式的心室起搏閾值自動(dòng)搜索

非心房跟蹤模式包括單腔VVI起搏器或雙腔起搏器模式轉(zhuǎn)換為VVI或DDI模式時(shí)。首先確定“支持周期”的頻率,該頻率為測(cè)試時(shí)的實(shí)際心室率,在此期間,起搏器的低限頻率沒有變化;然后確定測(cè)試脈沖發(fā)放的頻率(或稱超速起搏頻率)。

超速起搏頻率:為支持周期時(shí)的最快頻率＋15bpm或VV間期縮短150 ms(取決于哪個(gè)頻率更快);每個(gè)測(cè)試脈沖后110 ms(Advisa系列為100 ms)發(fā)放備用脈沖(圖13)。在整個(gè)閾值自動(dòng)搜索過(guò)程中,超速起搏頻率會(huì)根據(jù)每組支持周期的頻率變化而有所變化,但只升不降;即當(dāng)某組支持周期的最快頻率大于前組時(shí),超速起搏頻率也會(huì)在其基礎(chǔ)上增加15 bpm或VV間期縮短150 ms,最快不超過(guò)上限頻率;如果支持周期的最快頻率低于前組時(shí),超速起搏頻率保持不變(圖14)。

圖13 非跟蹤模式下VCM測(cè)試脈沖頻率變化示意圖

2.2 心房跟蹤模式下的起搏閾值自動(dòng)搜索

起搏器自動(dòng)縮短每個(gè)“支持周期”和測(cè)試周期的PAV/SAV間期,保證心室奪獲;AV間期將縮短到節(jié)律穩(wěn)定性檢查基礎(chǔ)上測(cè)算出的最短的AV間期值(圖15)。在測(cè)試脈沖后110 ms(Ad Visa系列為100 ms)發(fā)放脈寬為1.0 ms,自適應(yīng)電壓的備用脈沖,用于檢測(cè)失奪獲時(shí)的緊急起搏。支持周期的心室后心房不應(yīng)期(PVARP)將固定在350 ms,但測(cè)試心搏的PVARP、心室后的心房空白期(PVAB)和心室不應(yīng)期的時(shí)間由備用脈沖開始計(jì)算。測(cè)試脈沖發(fā)放時(shí)心室安全起搏功能暫時(shí)失活。

支持周期為心房起搏時(shí),房室間期比支持周期時(shí)短125 ms(圖16);支持周期為竇性心律時(shí)縮短110 ms。

支持周期為心房起搏時(shí),為保證測(cè)心室閾值時(shí)心室率的相對(duì)穩(wěn)定,AV間期的縮短是心房脈沖延遲發(fā)放造成的,心室備用起搏脈沖將重整VA間期;從而產(chǎn)生測(cè)試的心動(dòng)周期為心房起搏時(shí)PP間期延長(zhǎng);測(cè)試脈沖奪獲時(shí)RR間隔穩(wěn)定,備用脈沖重疊于QRS波中,測(cè)試脈沖失奪獲時(shí)RR間隔延長(zhǎng)(圖17、18)。

支持周期為竇性心律時(shí),為保證測(cè)試脈沖起搏心室,減少融合波,AV間期的縮短是由測(cè)試脈沖提前發(fā)放造成的。從而產(chǎn)生PP間期規(guī)則,測(cè)試脈沖奪獲時(shí)RR縮短,備用脈沖重疊于QRS波中;測(cè)試脈沖失奪獲而備用脈沖奪獲時(shí)RR規(guī)則的心電圖表現(xiàn)(圖19)。

由于測(cè)試時(shí)的AV間期取決于支持周期的AV間期減125(110)ms,因此會(huì)因不同患者的程控值不同而使測(cè)試時(shí)的AV間期因人而異,有時(shí)可能因房室脈沖非常接近,在心電圖記錄中無(wú)法分辨心房脈沖與測(cè)試脈沖而誤認(rèn)為一個(gè)脈沖。在一次心室起搏閾值的自動(dòng)搜索過(guò)程中,可以因?yàn)楦]性節(jié)律與心房起搏節(jié)律的交替而出現(xiàn)心室測(cè)試脈沖提前110 ms或按VV間期規(guī)則發(fā)放交替出現(xiàn)的情況(圖20),甚至因房性早搏導(dǎo)致測(cè)試脈沖明顯提前的現(xiàn)象發(fā)生(圖21)。所以,測(cè)試脈沖發(fā)放采用何種模式跟與否在測(cè)試周期的VA間期內(nèi)感知到自身P波有關(guān),并不取決于支持周期的起搏器工作方式。

圖14 非心房跟蹤模式的VCM電壓閾值搜索

圖15 支持周期AV間期的自動(dòng)縮短

圖16 跟蹤模式(DDD)下VCM測(cè)試脈沖的頻率變化示意圖

3 VCM與其他起搏器功能的相互影響

由于起搏閾值自動(dòng)搜索在所有起搏參數(shù)控制中具有較高優(yōu)先級(jí)別,因此,在搜索過(guò)程中,起搏的一些功能將被禁用:①感知保障;②頻率驟降反應(yīng)檢測(cè);③AV間期調(diào)整功能(Search AV＋,Rate Adaptive AV);④NCAP功能;⑤導(dǎo)線監(jiān)測(cè);⑥Auto PVARP and sensor-varied PVARP operations;⑦心室安全起搏(測(cè)試步驟時(shí));⑧心房?jī)?yōu)先起搏;⑨竇性優(yōu)先。

圖17 心房起搏狀態(tài)下的VCM運(yùn)作(一)

圖18 心房起搏狀態(tài)下的VCM運(yùn)作(二)

圖19 竇性心律狀態(tài)下的VCM運(yùn)作

圖20 VCM測(cè)試時(shí)心房起搏與心房跟蹤模式交替發(fā)生

圖21 心房起搏伴房性早搏時(shí)的VCM運(yùn)作

4 心室自動(dòng)閾值搜索暫停或異常終止的原因

起搏閾值自動(dòng)搜索過(guò)程有時(shí)可能被突然中止,或者預(yù)定進(jìn)行的起搏閾值自動(dòng)搜索未能如期出現(xiàn),是因?yàn)槠鸩髡J(rèn)為某些事件的發(fā)生影響了起搏器對(duì)于心室奪獲,還是失奪獲的正確判斷,比如:①傳感器頻率大于ADL頻率。②模式轉(zhuǎn)換時(shí)。

起搏器允許在以下情況發(fā)生數(shù)次后中止搜索:①上限跟蹤頻率超越了測(cè)試頻率,②支持周期的心室頻率大于90至100/分(根據(jù)上限頻率設(shè)置而定)(圖22)③跟蹤模式下發(fā)生了不應(yīng)期外的心室感知事件(室性早搏)(圖23)。④在支持周期發(fā)生心室安全起搏。⑤連續(xù)的心室不應(yīng)期感知。

其他也會(huì)導(dǎo)致起搏閾值搜索中止的情況:①起搏器處于建議更換時(shí)間、擇期更換指示或低電量檢測(cè)狀態(tài)。②噪音反轉(zhuǎn)檢測(cè)時(shí)。③程控或電話遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)開始。④整個(gè)搜索過(guò)程中無(wú)法確定奪獲,提示可能存在高閾值。⑤整個(gè)搜索過(guò)程沒有發(fā)生失奪獲,表明可能存在導(dǎo)線問(wèn)題或某些未被發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在事件。

當(dāng)起搏閾值搜索無(wú)法完成時(shí),在30 min內(nèi)(或15 min,可程控設(shè)置),起搏器將自動(dòng)啟動(dòng)另一次搜索。如果在一個(gè)測(cè)試時(shí)間段內(nèi)(如24 h)4次閾值搜索重復(fù)嘗試都失敗的話,不管如何,起搏閾值測(cè)試暫停,直到下一個(gè)測(cè)試時(shí)間段。

VCM功能的應(yīng)用不受低極化和高極化導(dǎo)線和起搏極性的限制,開啟之前也不需測(cè)ER值,因?yàn)樗袛鄪Z獲與否不受極化電位和假融合波的影響。起搏閾值測(cè)試和調(diào)整的是定期進(jìn)行,不管測(cè)試脈沖是否奪獲,每次測(cè)試脈沖后都會(huì)釋放備用脈沖。由于沒有逐跳奪獲確認(rèn)功能,在非測(cè)試期間無(wú)備用脈沖,因此,存在失奪獲可能。所以,采用倍數(shù)器的安全余量設(shè)計(jì),使實(shí)際輸出的起搏功率具有較高的安全性,但與其他品牌起搏器的自動(dòng)閾值功能相比,省電效果相對(duì)不如。

圖22 支持周期心室頻率超過(guò)限制致支持周期重整

圖23 室性早搏致VCM測(cè)試中止