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双室起搏新思路

一、心脏再同步化起搏(CRT)现状

属于各种器质性心脏病终末阶段的慢性充血性心力衰竭(CHF)常见而多发,5年病死率高达30%~50%,治疗较为困难,耗费医疗资源巨大。CHF患者往往合并心内电活动的传导障碍,导致房室间、左右心室间和(或)各心腔内的收缩运动失同步,尤其多伴左束支传导阻滞,表现为左、右心室间不同步,即左心室收缩晚于右心室,右心室收缩产生的室内压推动室间隔左移,而延迟的左心室收缩发生时室间隔已处于舒张期,左心室收缩产生的室内压推动室间隔右移,均导致室间隔矛盾运动,有效心排量减少。近15年来应用房室延迟(AVd)和室间延迟(VVD)设置恰当的三心腔起搏器,恢复房室间、双室间和室内收缩运动的同步性,这一心脏再同步化起搏治疗(CRT)取得了治疗CHF的确切疗效。CRT凭借其改善症状、减少住院率、降低病死率等强大优势被多个国内外指南列为存在心脏不同步CHF患者的Ⅰ类适应证。

二、传统CRT存在的问题

(一)CRT无应答

年欧洲心脏病学会(ESC)制订了新的心力衰竭治疗指南,将窦性心律,QRS时限≥毫秒;伴左束支传导阻滞;LVEF≤35%,预期生存期>1年;充分抗心力衰竭药物治疗后心功能仍在Ⅲ级或不必卧床的Ⅳ级作为CRT的Ⅰ类适应证,但仍有约30%符合CRTⅠ类适应证的CHF患者对CRT无应答或效果不满意,其原因与存在心肌瘢痕、起搏电极定位不佳或移位、个体解剖差异及术后起搏参数设置不当或未动态优化等有关,还可能与房室延迟(AVD)较短而固定及右心室起搏导致右心室激动顺序发生改变,又造成新的房室及室内不同步有关。

(二)偏短且固定的AVd与波动的自身房室延迟(PRd)不吻合

传统CRT为保证双室%夺获,AVd多设置较短,文献报道多为~毫秒。生理情况下PRd随心率动态变化以协调心房对心室的充盈。无房室阻滞时,自身PRd就是最佳AVd,过短的AVd可导致二尖瓣和三尖瓣反流、减少心排量、恶化血流动力学。因此,目前多数双腔起搏器都具有频率适应性(动态)房室延迟功能,尤其应用在房室阻滞患者时,启动该功能可模仿生理性AVd。然而,传统CRT靠缩短AVd防止自身房室传导来保证%双心室起搏夺获,与“房室结优先”、“生理性AVd波动”和“最少化心室起搏”等生理性起搏的理念矛盾,可能削弱CRT疗效,甚至导致CRT无应答。

(三)逆希普系统传导的右心室起搏存在非生理性

生理状态下,心室激动源自房室结,经希普系统快速均匀传遍左右心室,传统CRT的右心室起搏靶点不可能完全仿真天然激动,甚至缓慢非均匀逆希普系统传导,长期异常的心室激动顺序会导致普肯耶纤维结构及排列异常、线粒体结构破坏、心肌钙化、心室肌细胞结构及心室几何构型改变,影响心室收缩与舒张的同步性,导致二尖瓣、三尖瓣反流,损害心室泵血功能并诱发房颤。相反,借助DDD起搏器的AV搜索滞后算法实现房室结优先并借助最少化心室起搏算法尽可能实现AAI起搏可明显减少房室不同步及持续性房颤的发生风险。

(四)传统CRT较DDD耗电多且费用昂贵

三腔起搏器在传统右心房、右心室双腔起搏基础上增加左心室起搏来实现CRT,且要求左右心室%被起搏夺获,耗电较多,使CRT工作寿命明显短于DDD起搏器。CRT起搏器的套价超过DDD起搏器2倍以上,许多低收入CHF患者(尤其经济欠发达地区)不得不放弃或中断CRT治疗。

(五)传统CRT的随访优化繁琐耗时

虽超声指导下优化AVd和VVd可增加10%~20%的左心室充盈,提高CRT的应答率,使CHF患者从CRT中更多获益,但超声优化CRT繁琐耗时,且最佳AVd随心率等指标动态变化,受设备、人员等限制,目前对CRT患者难于实时跟踪优化,显著影响CRT发挥最大疗效。受患者体位、探头角度、不同操作者等因素影响,超声优化图像质量和指标的可重复性不高,难以实现个体化和动态优化,目前尚无统一的方法学和技术标准。

三、探索CRT优化新方法,对提高CRT应答率有重要意义

(一)双心室起搏兼顾房室结优先实现CRT

绝大多数CHF患者心脏收缩失同步的病理基础是左/右束支及其末梢的传导性因心肌弥漫性病变而相对或绝对丧失,绝大多数符合CRT适应证的CHF患者房室传导功能正常,患者心力衰竭并非房室结病变所致。目前CRT为确保左/右心室电极%夺获双心室,设置偏短的AVD,废除房室结的生理性传导功能,有违于激动传导的生理性,由此引发的新的非生理状态将部分抵消CRT的益处。另外,传统CRT因左右心室电极起搏激动呈“偏心”的非生理性,不能仿真生理性激动顺序(经房室结、希氏束激动心室的“中心型激动”),可能导致CRT起搏后QRS波“缩窄”不明显甚至较术前增宽,而术前QRS波增宽和(或)术后QRS波变窄均是预测CRT有效的关键指标,理论上抵消了双室再同步化起搏带来的益处,因此,恢复双室收缩同步化的作用有限,这可能是部分CRT患者无应答的原因。探索新的方法降低无应答率已成为CRT推广普及的关键。

国内郭涛等首次提出CRT应兼顾房室结优先,对于自身PR间期偏短或双心室起搏反而造成QRS波增宽的CHF患者,追求希氏束下传激动与双心室人工激动的“真融合”显得尤为必要。希氏束-浦肯野纤维传导速度明显快于普通心室肌,在特定间期范围内设置AVD,可保证%双室起搏夺获与经房室结下传的激动形成“真融合”的QRS波群,使心室除极过程在纠正不同步的同时更接近生理性“中心型激动”传导,确保QRS波“最窄化”,从而更多获益于CRT。CRT兼顾房室结自身下传的理想目标是:自身下传激动和双心室起搏激动产生“真融合”的最窄QRS波群。具体实现方法是从AVD毫秒,且心室被起搏刺激完全夺获开始,以VDD模式,逐渐增加AVD,直到出现房室结参与下传激动心室的融合搏动所需AVD1,然后从AVD毫秒且心室被房室结下传激动完全夺获开始,逐渐缩短AVD,直到出现较窄起搏参与激动心室的融合搏动所需AVD2;最后在AVD1与AVD2之间以5~10毫秒步长寻找能使QRS波最窄的AVD,以最窄QRS波时限对应的AVD为最佳AVD。另以5~10毫秒为步长增减VVD,以获得最窄QRS波所对应的VVD为最佳VVD。双向滴定AVD后,起搏刺激产生的心室激动刚好兴奋激动滞后的心室肌(完全性左束支传导阻滞导致的心室肌电兴奋和机械运动滞后,多为左心室后壁),房室结自身下传生理性激动兴奋另一部分心室肌,来自左心室起搏电极、右心室起搏电极和经房室结自身下传的三点激动从长轴、短轴,中心、偏心共同激动心室,产生病理状态下最接近正常生理性的最窄QRS波形,实现双室起搏兼顾房室结优先(图6-8-1)。初步研究结果显示,双心室起搏兼顾房室结优先实现CRT,既可纠正心脏收缩不同步,又符合生理性起搏原则。

(二)右心室感知触发左心室起搏实现CRT

美国Medtronic公司研发了带心室感知反应(VSR)功能的三腔起搏器,为房颤等有自身心律下传时提供了另外一种CRT方案。有研究显示,对存在左束支传导阻滞的CHF患者,设定适当的AVD让房室结优先,鼓励自身房室传导,让室上性激动随动态变化的PR间期沿房室传导系统下传右心室,打开VSR功能,右心室电极无须起搏,当右心室电极感知下传激动时触发左心室起搏,研究结果表明,这种CRT模式会更符合生理性起搏原则,从而充分发挥CRT的疗效。但存在以下局限性,首先,不适用于右束支传导阻滞及二度以上房室传导阻滞的患者,因为自身心律不能下传右心室。其次,因右心室略优先于左心室,优先程度取决于右心室腔内图上升斜率,不能实现左心室优先。理论上,需左心室优先的患者可能从右心室感知触发左心室起搏模式中获益少。以往研究发现,传统CRT进行VV间期优化时,约1/3需右心室优先,尤其间隔及下壁激动延迟者,采取右心室优先起搏可获得较好的血流动力学效应。因此,间隔及下壁激动延迟者可能是右心室感知触发左心室起搏实现CRT的最佳适应证。

(三)感知希氏束电位触发左心室起搏实现CRT

虽然右心室感知触发左心室起搏实现CRT理论上更符合生理性,但不能实现左心室优先,要克服这一局限性,左心室电极必须抢在激动下传右心室前起搏左心室,并且其左心室优先的程度可程控。希氏束(H)波具备可被感知的幅度、时限及频率特征,可通过感知H波触发左心室起搏。AH间期受自主神经张力、药物等因素影响,可发生动态变化,而HV间期相对保持恒定,不受自主神经张力、心率等因素的影响,通常为35~55毫秒。美国Medtronic公司研发了专用于希氏束起搏的电极及输送系统(),虽有报道部分左束支阻滞点在希氏束起搏部位之上,希氏束起搏激动通过希普系统快速传导,产生较自身传导窄的QRS波,可作为生理性双室起搏的一种选择,然而其局限性是:不能保留房室结生理性的房室延迟功能,而且如果希氏束起搏部位在阻滞点在之上,则不能实现双室再同步,这种情况可通过感知H波触发左心室起搏实现CRT,其优越性是仿生理性起搏,保留了房室结动态变化的生理性AVD,当感知到H波后可通过起搏器工作程序触发左心室起搏,实现左心室优先,理论上左心室优先的最大值,即HV间期(35~55毫秒),可满足CRT左心室优先的需要。局限性是不适用于右束支传导阻滞及二度以上房室传导阻滞的患者,还需解决交叉感知的问题。

(四)借助频率适应性AVd的单纯左心室起搏实现CRT

笔者提出,对于存在完全性左束支传导阻滞,恢复生理性的右侧房室延迟及右心室室内激动顺序同时起搏左心室的CRT更符合生理性,从而充分发挥CRT的疗效。其实现方法是:单独左心室起搏通过频率适应性房室延迟功能动态跟踪右侧生理性的PR间期,与从右侧希普系统下传的自身激动形成室性融合波而实现双心室再同步。其中,准确设定频率适应性房室延迟变化量是起搏器程控的左侧房室延迟动态跟踪右侧房室生理性PR间期实现双室再同步的关键。需研发起搏器工作程序,通过右心房及右心室电极采集心房率与PR间期(AS-VS间期),以心房率变化为自变量,以PR间期变化为应变量,建立由心房率变化推导PR间期变化的算法,即可获得心率变化1次,PR间期的变化量,作为起搏器工作程序自动设置左心房室间期的依据,以保证能实时准确跟踪右侧房室动态变化的生理性PR间期,与从右侧希普系统下传的激动形成室性融合波而实现双心室再同步。目前各品牌的起搏器均有频率适应性房室延迟的算法,但有的算法可程控的精细度不能完全满足单独左心室起搏通过频率适应性房室延迟实现CRT的需要,需进一步改进程序。

单独左心室起搏通过频率适应性房室延迟实现CRT有以下优越性:首先,保留了房室结生理性的房室延迟功能,恢复了右侧房室的生理性房室传导及右心室室内激动顺序,同时起搏左心室更符合生理性,能更充分发挥CRT的疗效。其次,因右心室电极无须耗电起搏,可延长电池寿命,可间接降低CRT的年平均治疗费用。另外,简化了CRT优化程序。右侧房室延迟为自身生理性PR间期,不需行房室间期优化,左侧房室通过频率适应性房室延迟功能动态地跟踪右侧生理性的PR间期而实现双室再同步,故也无须繁琐的室间间期优化。以往研究证实,心室内传导异常表现为QRS波时限延长,机械不同步与QRS时限呈正相关,即QRS时限越长,不同步的比例越高,心功能越差,病死率也越高。单独起搏左心室,通过频率适应性房室延迟实现CRT,恢复了右心室生理性激动顺序,室上性激动快速均匀下传右心室,而传统CRT模式右心室心尖部起搏后,激动经心肌缓慢地逆希普系统传导激动右心室,导致右心室室壁激动时间较右心室生理性激动时间延长,因此单独左心室起搏通过频率适应性房室延迟实现CRT的QRS波较传统CRT窄。

由于无须右心室电极起搏及感知,可用带频率适应性房室延迟功能的双腔起搏器替代三腔起搏器,于右心室插孔插入左心室电极,通过频率适应性房室延迟功能实现CRT。三腔起搏器较双腔起搏器耗电,前者价格是后者的2倍以上。双腔起搏器与三腔起搏器实现CRT相比,可将CRT的平均治疗费用(以美国Medtronic公司的起搏器为例)由三腔起搏器(含电极)的约11.7万~23.1万(分别按低端型SynacraC2TR01及高端型CAWK计算)降至双腔起搏器(含电极)的6.2万~9.7万(分别按低端型ReliaREDR01及高端型AdaptaADDRL1计算),年平均治疗费用由约2.9万~5.8万(三腔起搏器按担保4年计算)降至1.0万~1.6万(双腔起搏器按担保6年计算)。由于三腔起搏器实现CRT费用昂贵,显著增加治疗CHF的费用,尤其在经济欠发达地区,很多患者常因经济原因不得不放弃昂贵的三腔起搏器治疗,因此,以双腔起搏器代替三腔起搏器实现CRT对减少患者及医保的经济负担,节约有限的医疗资源具有重要意义及应用价值,然而,因无右心室电极,不能感知室速、室颤高频心室事件,不适用于有植入CRT-D适应证的患者。这种情况,可应用三腔起搏器(CRT-D),关闭右心室电极的起搏功能,保留感知及除颤功能,单独左心室起搏,通过频率适应性房室延迟功能实现CRT。

四、结语

基于实现抗心力衰竭起搏新思路的起搏系统软硬件研发,有助于开发具有新算法的抗心力衰竭起搏器,对克服传统CRT存在的缺陷、提高CRT患者的应答率具有重要意义。

(蒲里津郭涛)

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