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1、频率适应性起搏器的临床应用 及进展,解放军总医院,耿仁义,General Hospital of PLA,频率适应性起搏器定义：为了重建患者的心脏变时功能，人工心脏起搏利用传感器感知人体生理、生化或物理参数，而不感知其他变量，进行公式计算来调节起搏频率，使频率能随人体代谢活动而改变，使血流动力学达到最佳化，即频率适性起搏器，又称为频率应答起搏器。,频率适应起搏对窦房结变时功能不全的益处SSS患者心脏变时功下降，运动时心率不能升高而影响心排血量。固定频率起搏对运动和情绪改变不具有心率的正常增减功能而影响CO。频率应答起搏克服了这些缺点，心率出现了动态变化，可明显增加CO和运动耐力，改善了患者的生
2、活质量。,心率与血流动力学的关系 CO每搏输出量（SV）心率（HR）。正常人安静时CO46L/min；极量运动时CO20L/min。影响心排量的因素：心肌收缩力、房室顺序、心脏结构的完整性和植物神经等。上述因素中，一定范围内心率的快慢是非常重要的因素。 正常人运动时机体耗氧量急剧增加，HR可增加100300，而SV仅增加30 50。其次是保持房室顺序。低强度运动时，CO取决于心脏前后负荷及心肌收缩力；高强度运动时，心率对于CO起主要作用；当心率达到110120/min时，心率对于CO起主要作起用，而A-V间期仅起次要作用。SSS活动时心率不能随运动而增加，因此CO不能满足患者生理代谢需求。,频
3、率适应性传感器的分类,传感器的分类方法有二种： 1、根据频率适应反应及反映后的生理参数变化分类：闭环（closed-loop system，CLS）和开环（open-loop system,OLP）； 2、根据测定的生理参数的技术原理进行分类，是最常用的分类方法。,闭环系统：起搏器感知到生理参数变化后进行计算，然后改变起搏频率。起搏频率变化的结果产生负反馈，反向影响生理参数，二者互为镜像产生相互影响。 开环系统：感知器感知生理参数变化后进行计算，而后改变起搏频率，频率变化的结果不产生负反馈，不影响生理参数。 起搏频率的控制：设有上、下限频率，此外还可通过程控感知参数回归至基线的速度来间接控制起
4、搏频率。,根据测定的生理参数的技术原理进行分类 体动传感器、呼吸式传感器、Q-T间期传感器、PH值传感器、SV传感器、氧饱和度传感器等。体动式频率应答起搏器有二种：压电晶体传感器、加速度传感器 压电晶体传感器：身体活动时最主要的变量运动是肌肉活动，大的肌肉活动使氧耗量增加，于是要求心排血量增加，这一关系可作为频率应答的依据。这种起搏器内壳处有一压电晶体，用来感知胸大肌活动时的噪声，肌肉噪声可使压电晶体产生偏斜弯曲，根据感知到偏斜的程度及频率将其转变为电信号来调整起搏频率。,传感器,O2 感知器,压力传感器,振动性传感器 安置在机壳,加速度传感器安置于线路板,感知器振动,肌肉收缩,组织的运动,身
5、体活动,感知器振动,体动传感器的物理特性,加速度传感器：本传感器安置在起搏器的电路中，主要感知患者身体前后、左右方向加速度的变化，此改变所产生的应力使传感器受压变弯曲，将这些机械能转换为电信号，经处理后以脉冲形式发放而改变起搏频率。而外部的振动对起搏频率影响不大。,体动传感器的优缺点,优点：反应速度快、基本上接近患者的生理需求。耐用、结构简单、使用时间长、节约能源、不需特殊导线。 缺点：非生理性的“闭环运转”（closed loop operation），只能检测单一的变量，并不能将环境温度及情感变化加以利用，易受其他因素影响。,Q-T间期传感器影响Q-T间期变化的因素主要是心率和血中儿茶酚胺
6、浓度。机体代谢增加或情感变化后，窦房结变时功能不全的患者心率并不能增加，主要依赖儿茶酚胺分泌增加使Q-T间期缩短，心内膜电极检测到Q-T间期变化后通过计算而转换为起搏频率的增减。是一闭环式频率应答起搏器。,Q-T间期传感器的优劣性优点： 为闭环传感器，与代谢活动具有非常好的相关性，对情绪紧张也有很好的反应性。在精神压力下起搏频率会加快，基本符合生理需求。不足之处：反应速度太慢，最大心率常在运动终止后才到达。其原因是运动开始和并非立即分泌肾上腺素。需要心室完全起搏。T波感知不足发生率为6%（电极纤维化）。其它非运动介导的情况，如心肌缺血、心脏活性药物、电解质紊乱可影响Q-T间期的改变而导致心率反
7、应。,单一传感器存在的问题，如何能使传感器更为理想？单一传感器均不够理想，在反应速度、反应的相称性、特异性和敏感性方面仍与临床要求有一定差距。主要的缺点是，快反应传感器是非相称性的，特异性差，而相称性的传感器反应速度相对缓慢；对高运动量反应好的，而对低运动反应性较差；对体动反应好的传感器，而对情感变化无反应。所以尚无一种单传感器可以真正理想地模拟窦房结的生理性变时反应，其原因是窦房结的频率变化受种因素影响，单一传感器只能感知单一变量，均有不足之处。为了弥补这些缺陷，现在采用了“整合传感技术”，即将二种传感器融合在同一起搏器内，实现了传感技术优越性的互补，更为合理，明显优于单传感器。,多种传感器
8、组合的优点：传感技术的组合起到了互补作用，使功能更为全面，可体现出每个传感器的长处，弥补单个传感器的不足。可改善频率反应的速度和工作负荷的相称性，提高对运动和非运动需求引起生理变化的敏感性和频率适应的特异性，比单一传感器获得更好的频率适应，更符合患者生理代谢需要。同时传感器的自动程控、交叉核对功能更合理、更有效、更简单。 传感器组合的状况： 体动+呼吸传感知器 体动+QT间期传感器 每分钟通气量+心室除极波梯度 每搏量+射血前间期 体动+静脉血氧饱和度,双传感器如何增加特异性一个传感器产生的频率适应需经另一传感器交叉核对，可克服单一传感器的缺陷，以获得特异性更高的频率反应，称为交叉核对。临床上
9、常采用特异性高的传感器对特异性低的传感器获得的信息进行核对，以避免不适当的频率反应。低特异性的传感器可以有一定幅度和时间的频率反应，如果没有得到高特异性传感器核对认可，则前者认为频率加速不当，使起搏频率回到基线，以避免更长时间的不适当的频率反应。这种传感器之间的相互核对信息的算式能最大限度的提供更准确的频率反应。,单一传感器和传感器组合经算式调整后的比较 窦房结：在运动、非运动应激和干扰时表现出良好的相称性；传感器1：为快应传感器，既不相称又不敏感，但对干扰较敏感；传感器2：为相称而敏感的传感器，但初始反应迟缓。两者结合既敏感又相称，抗干扰能力也明显增强。,整合后频率适应性传感器的算式双感知器
10、分别按各自的感知原理检测反映身体代谢需要的参数变化，将各感知的信号转换为频率适应，采用二种算法以产生整合后的频率适应。二种算法：叠加法和融合法叠加法：比较两传感器输入的信息，首先采用更快的频率反应。融合法：组合两传感器输入的信息，快反应传感器（体动）用来调整运动初期的频率，另一传感器用来适应更长时间运动时的起搏频率，延缓起搏频率的下降。通过两种对运动和非运动不同相关敏感性的传感器组合，可以获得在运动和情感受变化时相称的频率反应。,常用双传感器的算式及交叉核对体动/Q-T间期传感器的交叉核对：二种传感器组合后，最大优势为在活动初始阶段，体动传感器优先加速起搏频率，而Q-T传感器在运动达到一定时间
11、和强度时，起搏频率加快至达频率上限，运动后起搏频率下降缓慢。如体动传感器先感知到活动信号，此时Q-T感知器尚未感知到Q-T间期缩短的信号，前者优先增加起搏频率。为了避免单一传感器输入一些非生理性信号而造成不适当的高频率起搏，30s后开始交叉核对，当Q-T间期传感器在30s内未感知到Q-T缩短时，体动传感器频率Q-T间期传感器频率，前者会减少一个体动计数，起搏频率相应减少。以后每30s核对一次，直至Q-T间期传感器频率稳定为止。当起搏频率达到高限后，Q-T间期仍缩短，体动传感器反向交叉核对，提示过快达到高限频率，此时频率适应斜率自动降低，以延缓达到高限频率。如八天内一直未达到高限频率，则斜率自动
12、提高一级，使起搏频率加快。两种传感器组合后，运动时持续记录的窦性和传感器频率相差4次/分左右。,体动/Q-T间期感知器的程控：整合后采用融合法和交叉核对法作为传感器的基本算法。二者信息的输入可程控在不同范围，有五种方式可供选用：体动、体动Q-T间期（30%；70%）、体动=QT（50%；50%）、体动Q-T（70%；30%）和Q-T。,频率适应性起搏器的适应证,适应证：广义上讲，DDDR适用于所有需要植入DDD起搏者，而VVIR适用于所有需要植入VVI起搏者。最佳适应证是：心脏变时性功能不全、青年人、活动量较大者、需要锻炼的老年人；阵发性或慢性房性心律失常伴有心室率缓慢者；心房静止。但应根据房
13、室结传导功能及房性心律失常情况而定。如完全性AVB ，窦房结功能好，DDD即可。慢性AF、Af同时伴心率缓慢可选用VVIR。大约只有1020%的起博病人需双传感起搏器。 大多数仅需要一定程度的频率应答，单传感器就能满足这部分人群；对于仅需要运动时快速反应，而上限频率不太重要的病人来说，体动传感器即可。老年人、妇女、活动量少或不健壮的人一般不需要频率适应起搏器。选用时注意事项：有呼吸系统疾病者不能选用呼吸式频率应答起搏器，有QT延长或需长期服用影响QT药物者不宜选用QT感知式频率应答起搏器。,小结单传感器不能精确地提高正常的生理性频率适应，以满足患者运动及非运动期间的需要。与单个传感器相比，多传感器在频率反应速度、反应的相称性、敏感性及特异性等方面更为优越。通过组合可优势互补，纠正不适当的频率偏差，能提供更合理的频率适应及心血管生理反应，可显著改善患者的生活质量，基本生理指标改善明显，其心率与氧耗量之间的显著相关性明显优于单传感器。若一个传感器的工作受到妨碍，还可从另一个传感器的频率适应中获益（如抗心律失常药物干扰QT间期传感器）。,
