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1、起搏器的自动化功能陈柯萍 张澍心脏起搏器的发展经历了固定起搏器、程控起搏器、双腔起搏器和频率适应性起搏器等阶段。电极导线也相应的从材抖、工艺和技术上有了很大发展。心脏起搏器变得更为生理，电池消耗进一步减缓而起搏器体积也日益变小。起搏器现代发展的一个重要方面是起搏器的自动化功能。所谓起搏器的自动化功能，是指起搏器的工作方式及工作参数能根据病人的需要及心律情况自动调整，以适合病人的需要和避免不利的心律状态。如阵发性房颤的患者植入双心腔起搏器后，一旦房颤发作，为避免起搏器对心房的跟踪产生过快的心室率，起搏器的起搏方式会自动由DDD转变成DDI或VVI，心室频率变得稳定而正常。自动化功能弥补了以往起搏
2、器的不足，拓宽了起搏器的适应证。了解这些自动化功能的原理以及工作方式，对于判断起搏心电图、合理程控非常重要。本文介绍几种常见的自动化功能。1起搏频率的自动调节起搏频率的自动调节是指起搏器按照预先设定的程序，自动调整频率以适应病人的不同需要。现代起搏器频率的概念越来越多。在理解起搏频率的自动调整之前，需首先理解以下几个起搏频率的基本概念：低限频率（low rate）是起搏器在没有传感器驱动时的频率，即程控的最低频率；睡眠频率（sleep Rate）是指在患者睡眠期间，起搏器由低限频率降至一更低频率，使病人更好的休息；上限跟踪频率（UTR，MTR）是发生心房感知、心室跟踪时所能到达的最大起搏频率（
3、DDD和VDD模式）；上限传感器频率（USR，MSR）见于频率反应式起搏方式，在剧烈的体力活动时传感器驱动的最大频率，在DDDR和VDDR模式，当模式转换（mode switch）打开时，上限传感器频率可以高于、低于或等于上限跟踪频率。另外在Medtronic公司的Kappa系列起搏器中，还有一个日常活动频率（activities of daily living rate，ADL rate）是病人在轻微活动时所期望能到达的传感器驱动的目标频率，通常ADL频率大于低限频率20次/分，小于上限传感器频率10次/分。 （）频率适应性起搏，频率适应性起搏器的工作原理是起搏器电子线路中含有一种生物传感器
4、，它能识别患者运动产生的生物信号，从而调节起搏器的脉冲频率，以满足患者运动时对心排出量的需要。常用的生物传感系统有对肌噪音反应系统、每分通气量、重力加速度等。为提高对运动反应的敏感性和特异性，目前有多种具有双重传感器的频率适应性起搏器。理想的频率适应性起搏器的生物传感-反应系统要求1)对运动，包括生理的和心理的负荷反应敏感并特异; 2) 起搏器频率上升速度符合生理性; 3)运动停止后起搏器频率减慢应有一定的滞后性并逐步减慢，以满足体内逐步完成的代谢过程对氧的需要。由于频率适应性起搏器已不是一个新近概念，在此不作详细讨论。（二）睡眠频率：设计睡眠频率的原理是正常人心率变化有昼夜周期性变化，即心率
5、变异性，夜间睡眠时心率比白天心率要慢，为使起搏器的频率尽可能的模仿正常人心率昼夜变异性，应让病人夜间使用睡眠频率。尽管目前尚无系统的研究资料说明使用睡眠频率有更多血流动力学的好处，但是病人会感觉更为舒适，理论上讲夜间心肌能得到更好的休息，同时起搏器的使用寿命会延长。一般来讲大多数病人均可使用睡眠频率，但不适合有快速室上性心律失常的病人，因为过慢的基础心率会促进心律失常的发作。睡眠方式的使用分固定睡眠方式（如Medtronic公司的Kappa系列起搏器）和动态睡眠方式（如Pacesetter公司的Trilogy系列起搏器）。固定睡眠方式的使用比较简单，我们只需要将患者24小时人为分成两个时间段，
6、如白天为清醒时间段，夜间为睡眠时间段，以Kappa系列起搏器为例，当Sleep程控为on时，在程控的睡眠时间段内，起搏器以更慢的睡眠频率取代程控的低限频率。到达程控的上床时间（bed time）时，起搏器逐渐降低心率，30分钟内将频率从程控的低限频率降至程控的睡眠频率。到达程控的觉醒时间（wake time）时，起搏器逐渐增加频率，30分钟内将频率从程控的睡眠频率升至程控的低限频率。这种固定睡眠方式的程控对部分患者可能不适合，如老年人或经常出差的患者睡眠时间不规则。克服这一不利的情况是使用动态睡眠方式，这种方式的应用是通过生物传感系统起作用的。生物传感系统将人的活动以一个定量参数活动变量(ac
7、tivity variance)表示，当活动变量低于程控的设定值时，起搏器启动睡眠方式，而当活动变量超过程控的设定值时，起搏器则取消睡眠方式, 回复到白天较快的基础频率。随着活动量的增加，传感器驱动频率则在此较高的基础频率上进一步增加。起搏器使用动态睡眠方式不仅适合洲际旅行的患者，也能在白天午睡时起作用。（三）频率骤降反应: 频率骤降反应用于治疗神经介导性晕厥。神经介导性晕厥是指由于神经反射机制引起的严重、短暂的低血压和心动过缓导致意识丧失。可分为3个临床类型: 1) 血压降压型；2) 心脏抑制型，表现为严重的心动过缓；3) 混合型，兼有低血压和心动过缓。2、3 两型有可能通过心脏起搏治疗获益
8、。神经介导性晕厥中最常见的为血管迷走性晕厥和颈动脉过敏综合症。血管迷走性晕厥发作时,大多数病人合并心动过缓,心率低于60bpm甚至更慢，但是值得注意得是病人先有血管扩张、低血压反应，然后出现心动过缓,而且25%的病人晕厥发作时,并不伴有明显的心动过缓。颈动脉窦过敏综合征是指当左或右侧颈动脉窦受到刺激后反射性地引起心跳减慢(窦性停搏和/或房室阻滞)和/或血压下降, 病人会出现晕厥反应。临床上主要为心脏抑制型。常规应用双心腔起搏器可起心率支持作用，但由于共存的血管扩张反应，因此疗效并不肯定。提高起搏器的下限频率(80-100ppm)可达到进一步改善疗效的目的，然而平时过快的起搏频率会对患者带来许多
9、不利后果。使用最新的起搏程序“频率骤降反应”则可比普通双心腔起搏器更为有效和方便地治疗神经心源性晕厥及颈动脉窦过敏综合征。无论是血管迷走性晕厥或颈动脉窦过敏综合征，他们共同的特征是心率的突然减慢。新的自动起搏程序“频率骤降反应(RDR)”具有能快速识别心率的变化、短暂的高频率起搏、逐步回到原有的基础起搏频率等特征。以Medtronic Kappa 系列起搏器为例，依据倾斜试验或Holter记录了解病人的心率情况及频率下降程度来程控设定频率骤降反应的工作参数，有两种识别反应方式，1)频率骤降识别:检测时间窗口10秒到2分钟， 频率骤降10-50bpm 或下降到30-50bpm，检测心动周期数为2
10、个, 一旦触发起搏器工作，则起博干预频率为 60-180ppm, 时间1到15分钟。2)低限频率识别, 患者1到3个心跳其频率下降到程控的低限频率, 则触发起搏器设定的治疗频率(60-180ppm)工作。颈动脉过敏综合征的心脏抑制型是起搏治疗的适应证，临床疗效肯定，但是血管迷走性晕厥, 其血压降低常常先于心率减慢,而起搏器的反应是由心率来决定的, 因此其反应是迟钝的, 疗效也就难以肯定，需进一步改进起搏程序。2自动AV间期调整自动AV间期调整包括三个方面的含义：（1）频率适应性AV间期，随着频率的增加，AV间期相应缩短；（2）AV间期的自动延长，以利自身房室传导；（3）AV间期的自动缩短，保持
11、右室心尖部先激动，适用于肥厚梗阻性心肌病。下面分别介绍。（1）频率适应性AV间期：生理状态下儿茶酚胺的增加会缩短房室传导时间，AV间期与心率呈负相关。因此带有AV延迟的频率自适应功能起搏器优于固定AV间期的起搏器。AV延迟的自动改变可以由于生物感知器信号或感知自身心房频率从而使起搏器既能选择一个休息下的理想AV延迟，也能提供在运动时或快心率时较为有效的AV延迟，从而保证运动时足够的心室充盈时间，提供更好的血流动力学效应，另外由于AV间期缩短可以使心房总不应期缩短，提高了房室11的跟踪频率。目前好的起搏器己设有两种不同的AV延迟，一是起博AV(PAV) ，另一叫感知AV(SAV) 以进一步精确A
12、V传导时间。（2） AV间期的自动延长：DDD起搏器保持了正常的房室传导顺序，但心室起搏后为右心室心尖部先起搏，心室内的激动顺序发生改变。异常的心室内的激动顺序同样会对血流动力学产生影响。因此对于病窦综合征的患者或间歇性房室传导阻滞的患者，医生希望能尽可能保证自身房室下传。程控为AAI方式起搏可达到此目的，但是对于有间歇性房室传导阻滞的患者不适用；或者有些医生将AV间期程控为一足够长的AV间期以保证最大成都的自身下传，但是较长的AV间期使心房总不应期延长，从而限制了上限跟踪频率，而且在房室传导障碍发生时，较长的AV间期会对血流动力学产生不利影响。自动AV间期延长则可克服以上缺点，当AV传导相对
13、好的情况下允许一个长的AV间期，而有AV阻滞时则自动调整为一个较短的AV间期。Pacesetter的起搏器称之为正性AV滞后，在一定时间的起搏AV后，起搏器自动延长AV间期到一个更长的基础长度，如果在这段时间内有自身R波出现，则此时起搏器将设定这个较长的AV延迟从而抑制心室脉冲的发放。如果病人AV传导正常，起搏器可以自动调节在长AV延迟，以保证心房起搏经自身房室下传所带来的良好血液动力学效应。如果病人是AV阻滞需要心室起搏时则AV是短的，在调整时先发放一个长AV的心室脉冲，目的是尽可能鼓励激动下传。在这个AV间期下如果仍不见下传激动则心室脉冲夺获心室。下一个周期起搏器自动缩短AV间期直到一个较
14、为生理的AV间期。在这个“短”AV间期下，即使自身可以下传，也因自身AV间期相对较“长” 因此下传能力被掩盖。起搏器会按程控的时间间隔定期的延长AV间期、重复上述过程去检测自身下传是否恢复。Medtronic Kappa系列起搏器中，这种功能叫做“AV间期自动搜索功能”，其工作原理与Pacesetter起搏器略有差异，首先设定一AV间期，在设定的AV间期中出现三个区：C区心室起搏（VP）前15ms内；B区VP前5515ms之间；A区VP前55ms心房后心室空白区之间。检测窗口为16个心动周期。若在16个心动周期中，8个自身下传的QRS波落在C区，提示设置的AV间期较短，AV间期自动延长31ms
15、；8个自身下传的QRS波落在A区，提示设置的AV间期较长，AV间期自动缩短8ms；8个自身下传的QRS波落在B区，提示AV间期设置合适，保持不变。这种工作程序在法国ELA公司叫做DDD/AMC方式, AMC的意思是” 自动起搏方式改变” 。当起搏器以DDD方式工作时监测AV间期。用现有AV间期+47 ms去检测是否有下传的R波，这种”search” 功能每100个周期进行一次，若检测自身AV传导正常，则起搏器自动转为AAI工作方式，当AV传导阻滞时，自动恢复DDD方式。通过使用这种功能，DDD起搏器经自身下传的QRS比例明显增加, 其结果一方面病人有更好的血流动力学效应，同时也节省了不必要的电
16、池消耗。（3） AV间期自动缩短AV间期自动缩短又称负性AV间期滞后，此功能用于肥厚梗阻性心肌病。短AV的目的是使起搏器早于正常房室传导系统激动心尖部，改变心脏的激动顺序减少流出道梗阻。但是由于这种病人心肌顺应性差，心房收缩对心室充盈很重要，因而又要求有尽可能长的AV间期，故需平衡这两方面的因素，合理设定AV间期。实际工作中，休息状态下AV间期的设定可依据血液动力学或超声多普勒的评价，但是难以预测运动时正常房室传导缩短的程度，因此大多数起搏器具有的动态AV延迟功能，对此类患者效果不尽理想。而负性AV滞后是由医生事先设定一个滞后间期，当有自身下传的R波时起搏器会感知这个R波并测量此间期，并自动缩短下一个心动周期的AV间期，即减去一个滞后间期。另外与正性滞后一样，起搏器也会定期自动检测自身AV间期，假如起搏器又能在较长的AV间期起搏心室，起搏器则将AV延迟恢复到原先的较长值。3自动起搏方式转换 自动起搏方式转换功能(automatic
