趙璐露 趙玲 華寶桐 何忠榮 代榮俗 丁旭萌 蒲里津

1 三腔起搏系統(tǒng)治療心力衰竭存在的問題

慢性充血性心力衰竭(CHF)是各種心血管疾病的嚴重階段及終末期表現(xiàn),具有較高患病率和病死率,5年病死率高達30%～50%,治療困難[1]。CHF患者常合并心內(nèi)電活動的傳導(dǎo)異常,導(dǎo)致房室、室間和/或室內(nèi)運動不同步[2],尤其伴完全性左束支傳導(dǎo)阻滯(LBBB),表現(xiàn)為左、右室間收縮不同步,導(dǎo)致有效心排量減少[3]。目前在傳統(tǒng)右房、右室雙腔起搏基礎(chǔ)上增加左室起搏的三腔起搏系統(tǒng)進行心臟再同步化治療(CRT)CHF取得了確切的療效,但仍有約30%的患者對CRT無應(yīng)答[4]。

應(yīng)用三腔起搏器實現(xiàn)CRT,為保證100%雙室起搏 ,設(shè)置短而固定的房室間期(AVI),廢棄了房室結(jié)生理性房室延遲功能[5],過短的AVI可導(dǎo)致二尖瓣和三尖瓣返流、減少心排出量、惡化血流動力學(xué),且右室起搏非生理性,激動經(jīng)心肌緩慢非均勻逆希-浦系傳導(dǎo),有違于激動傳導(dǎo)的生理性,可導(dǎo)致心室結(jié)構(gòu)及功能的損害,如果雙室再同步帶來的獲益不能抵消這些損害,將可能導(dǎo)致CRT無應(yīng)答[6]。右室電極植入干擾了三尖瓣的閉合而發(fā)生三尖瓣返流,導(dǎo)致心功能惡化,且植入右室電極增加了患者及術(shù)者暴露在X射線下的時間及手術(shù)難度。三腔起搏器為實現(xiàn)CRT要求100%雙室起搏,較為耗電,壽命較雙腔起搏器短,其價格遠超過雙腔起搏器的2倍以上,顯著增加治療CHF的費用,尤其在經(jīng)濟欠發(fā)達的國家及地區(qū) ,很多患者常因經(jīng)濟原因不得不放棄昂貴的三腔起搏器治療[7－8]。

通常伴有完全性LBBB的CHF患者,房室結(jié)及右側(cè)希-浦系統(tǒng)傳導(dǎo)正常,右室無需起搏[9－10],提示應(yīng)用雙腔起搏器單左室起搏與從右側(cè)希-浦系下傳的自身激動形成融合波即可實現(xiàn)雙心室再同步治療[11]。前期研究已應(yīng)用雙腔或三腔起搏器單左室起搏通過頻率適應(yīng)性房室延遲功能與從右束支下傳的自身激動融合實現(xiàn)CRT,結(jié)果顯示,其治療效果并不劣于三腔起搏系統(tǒng)標準雙心室起搏[12－13],國外也有多個研究證實了單左室起搏的有效性[14－15],因此 ,研發(fā)一種實現(xiàn)CRT的雙腔起搏系統(tǒng)以代替目前的三腔起搏系統(tǒng),對減少患者及醫(yī)保的經(jīng)濟負擔(dān),節(jié)約有限的醫(yī)療資源及向經(jīng)濟欠發(fā)達的發(fā)展中國家推廣具有重要意義[16]。

2 自動優(yōu)化實現(xiàn)雙室再同步的雙腔起搏系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

自動優(yōu)化實現(xiàn)雙室再同步的雙腔起搏系統(tǒng),由硬件及軟件兩個系統(tǒng)組成,其中硬件系統(tǒng)包括目前任一公司的雙腔起搏器脈沖發(fā)生器及右房電極、左室電極。雙腔起搏系統(tǒng)的建立是在雙腔起搏脈沖發(fā)生器的右室插孔插入左室電極,定位于靶靜脈,右房電極定位于右心耳?；陔p腔起搏器工作程序及軟件基礎(chǔ)上加載心房-心房(AS-AS)間期推導(dǎo)RA-LV間期的工作程序及其相關(guān)電子線路。

2.2 起搏系統(tǒng)程控優(yōu)化

2.2.1基于AS-AS間期推導(dǎo)RA-LV間期的算法 通過心房電極感知心房波,當(dāng)頻率每變化一檔(5次/分),即AS-AS間期變化一檔(77 ms),如:當(dāng)心率為60次/分時,AS-AS間期為1 000 ms,而當(dāng)心率為65次/分時,AS-AS間期變化為923 ms,即當(dāng)心房率每變化5次/分(AS-AS間期變化77 ms),本課題組前期研究結(jié)果提示右房感知-左室感知(RASLVS)間期為(300±41)ms,因此起搏器程序?qū)⒆詣友娱LAVI至400 ms,足以保證心室電極發(fā)生心室感知(VS),測定AS-AS及RAS-LVS間期,即為該A-A間期時所對應(yīng)的RA-LV間期,直至上限跟蹤頻率(ULR)為130次/分時的間期(默認值為460 ms)及下限頻率(LLR)為60次/分時的間期(默認值為1000 ms),共計采集15個點,建立由AS-AS間期推導(dǎo)RA-LV間期的回歸方程:

RA(n)-LV(n)間期＝a＋b[AS(n-1)-AS(n)]間期

其中a為常數(shù)項,b為標準化偏回歸系數(shù) ,n≥2;即可通過該方程自動計算當(dāng)A-A間期變化時所對應(yīng)的RA-LV間期。該系統(tǒng)AS-AS及RAS-LVS間期采集及編程默認每24 h啟動一次,即由AS-AS間期推導(dǎo)RA-LV間期的算法默認每24 h優(yōu)化一次,也可個體化設(shè)置優(yōu)化間隔。

2.2.2優(yōu)化左室優(yōu)先系數(shù)ε左室優(yōu)先系數(shù)ε定義為左室激動優(yōu)先于右室激動的程度[17],即優(yōu)化的AVI與RA-LV間期的比值(ε＝優(yōu)化的AVI/RA-LV間期)。本研究前期研究納入符合CRT指南Ⅰ類/A適應(yīng)證的11例患者植入帶頻率適應(yīng)性房室延遲(RAAVD)功能的雙腔起搏器,基于RASLVS間期優(yōu)化AVI實現(xiàn)CRT,研究結(jié)果提示AS-VS(RASLVS)間期為(300±41)ms;優(yōu)化的 AVI為(151±18)ms;ε為0.55±0.09(資料待發(fā)表)?；谀壳叭黄鸩鱒-V間期優(yōu)化每10 ms一檔,在該自動優(yōu)化實現(xiàn)雙室再同步的雙腔起搏系統(tǒng)中,ε取0.03一檔較為合適,ε默認為0.55,默認0.03為一檔,可根據(jù)經(jīng)驗值設(shè)置左室優(yōu)先系數(shù)ε,也可個體化優(yōu)化以獲得優(yōu)化的ε:延長AVD至腔內(nèi)圖顯示VS時,測定AS-VS間期,即該AS-AS間期所對應(yīng)的RA-LV間期,進行心臟超聲優(yōu)化,以默認值0.55為基線,每0.03一檔雙向滴定ε,至主動脈瓣血流速度時間積分(AV-VTI)及左室射血分數(shù)(LVEF值)最大,二尖瓣返流面積(MRA)最小時的ε為優(yōu)化的ε,程控入起搏器(圖1)。

圖1 一例植入Medtronic Relia RED01雙腔起搏器患者的間期優(yōu)化

2.2.3基于RA-LV間期優(yōu)化起搏器AVI的算法 通過由AS-AS間期推導(dǎo)RA-LV間期的回歸方程:

RA(n)-LV(n)間期＝a＋b[AS(n－1)-AS(n)]間期,

根據(jù)優(yōu)化的ε(默認值0.55),則可自動計算出基于該RA-LV間期的最佳AVI,即AVI(n)＝RA(n)-LV(n)間期×ε,共計15個RA-LV間期對應(yīng)的最佳AVD。

3 雙腔心臟再同步化治療起搏(CRT-P)系統(tǒng)基于RA-LV間期優(yōu)化AVI實現(xiàn)CRT流程

① 通過心房電極感知心房(A)波,以下限頻率(LLR)間期(默認值為1 000 ms)為起點,當(dāng)頻率每變化一檔(5次/分),即AS-AS間期變化一檔(77 ms)(S101)。

② 起搏器程序自動延長AVI至400 ms(S102)。

③心室電極發(fā)生心室感知(VS),測定AS-AS及AS-VS[即右房感知-左室感知(RAS-LVS)]間期(S103),即為該AA間期時所對應(yīng)的RA-LV間期,直至上限跟蹤頻率(ULR)間期(默認值為460 ms,即130 ppm),共計采集15個點。

④建立由AS-AS間期推導(dǎo)RA-LV間期的算法:RA(n)-LV(n)間期＝a＋b[AS(n－1)-AS(n)]間期(其中a為常數(shù)項,b為標準化偏回歸系數(shù),n≥2);即可通過該方程自動計算當(dāng)A-A間期變化時所對應(yīng)的RA-LV間期(S104)。

⑤基于RAS-LVS間期自動優(yōu)化AVI實現(xiàn)CRT的雙腔CRT-P及程控系統(tǒng)默認左室優(yōu)先系數(shù)ε為0.55(S105),并默認0.03為一檔。

⑥系統(tǒng)植入后也可根據(jù)經(jīng)驗值設(shè)置左室優(yōu)先系數(shù)ε,如果需要,也可個體化優(yōu)化以獲得優(yōu)化的ε(S106)。

⑦延長AVI至腔內(nèi)圖顯示VS(S107)。

⑧測定AS-VS間期(S108),即該AS-AS間期所對應(yīng)的RA-LV間期。

⑨ 進行心臟超聲優(yōu)化,以默認值0.55為基線,每0.03一檔雙向滴定ε(S109)。

⑩當(dāng)優(yōu)化到主動脈瓣血流速度時間積分(AV-VTI)及左室射血分數(shù)(LVEF值)最大,二尖瓣返流面積(MRA)最小時的ε為優(yōu)化的ε,程控入起搏器(S110)。由AS-AS間期推導(dǎo)RA-LV間期的回歸方程:RA(n)-LV(n)間期＝a＋b[AS(n－1)-AS(n)]間期,根據(jù)優(yōu)化的ε(默認值0.55),則可自動計算出基于該RA-LV間期的最佳AVI,即AVI(n)＝RA(n)-LV(n)間期×ε(S111),共計15個RA-LV間期對應(yīng)的最佳AVI。雙腔CRT-P系統(tǒng)基于RA-LV間期自動優(yōu)化AVI實現(xiàn)CRT的算法可歸納為圖2。

圖2 雙腔CRT-P系統(tǒng)基于RA-LV間期優(yōu)化AVI實現(xiàn)CRT流程圖

4 應(yīng)用前景

以該自動優(yōu)化實現(xiàn)雙室再同步的雙腔CRT-P系統(tǒng)代替目前的三腔CRT-P系統(tǒng),避免了植入右室電極導(dǎo)致的三尖瓣返流,保留了房室結(jié)生理性房室延遲并恢復(fù)了右室生理性激動順序,可實現(xiàn)生理性CRT并可降低治療費用,節(jié)約了有限的醫(yī)療資源,對向經(jīng)濟欠發(fā)達的地區(qū)推廣,具有重要意義及應(yīng)用前景。