1心脏起搏系统的构成
心脏起搏系统由脉冲发生器、电极导线、电极-组织界面及程控仪四部分构成。
1.1脉冲发生器
脉冲发生器即通常所说的起搏器,是起搏器的核心部分,包括电子元件、电池和导线连接部分;其外壳由钛合金制成,电池多采用锂-碘电池。
1.2电极导线
电极导线包括电极、含有绝缘层的导线及其连接器。电极分为单极和双极:前者是指顶端仅由一个电极组成,作为阴极,脉冲发生器的外壳作为阳极,由此构成了一个大环路,在体表心电图上形成高尖的起搏脉冲信号(图1);而后者是指阴极和阳极均在电极导线上,阴极通常位于电极导线的顶端,其后一定距离为阳极,由此构成较小、较短的环路,产生较小的起搏脉冲信号,有时不易辨认(图2)。
电极导线将脉冲发生器与心脏连接起来,是起搏系统中的关键元件,具有双向传导功能:
①将起搏器发放的电脉冲传递给心脏用于起搏;
②接收心脏自身的心电信号传回起搏器以备感知。
电极导线分为被动固定和主动固定两种固定方式:前者是将电极导线的顶端嵌顿在肌小梁内等心脏解剖结构上,最常用的是翼状电极,其次为凸缘状、螺旋状电极;后者是将电极导线顶端的螺旋旋入心肌组织,常用的是激素缓释电极,其可降低起搏阈值、提高对自身P波和QRS波群的感知灵敏度并延长起搏器的使用寿命。
例1:患者女,82岁,临床诊断:病窦综合征,植入双腔起搏器6年。设置的起搏参数:基本起搏周期ms,频率60~次/min,A-V间期ms。
MV1、MV5导联同步记录(图1),显示DDD起搏心律,其起搏周期1.0s,频率60次/min,A-V间期0.17s;起搏QRS波群呈类左束支阻滞图形;R3、R7搏动为提前出现形态不一致的宽大畸形QRS-T波群,其前无相关的P(P)波,偶联间期不等,为双源性室性早搏;室性早搏后的起搏房性逸搏周期(R3-A间期)为0.83s,起搏室性逸搏周期(R3-R4间期)为1.0s,表明起搏器未开启频率滞后功能。
心电图诊断:①双腔起搏器,以DDD模式起搏,心房、心室起搏功能及心室感知功能正常,心房感知功能未能评价;②双源性室性早搏。
图1双腔起搏器(单极起搏)出现高尖的脉冲信号
例2:患者男,70岁,临床诊断:病窦综合征,植入双腔起搏器1年。
设置的起搏参数:基本起搏周期ms,频率60~次/min,A-V间期ms。
MV1、MV5导联同步记录(图2),定准电压5mm/mV,显示DDD起搏心律,起搏周期1.0s,频率60次/min,A-V间期0.14s;起搏脉冲的振幅较小,与双极起搏电极有关;R6、R7为单纯起搏QRS波群,特别宽大畸形,而R1~R5搏动的QRS波群相对较窄,系心房起搏脉冲夺获心房后经房室交接区下传心室与经A-V间期触发心室起搏两者所形成的不同程度的室性融合波所致。
心电图诊断:①双腔起搏器,以DDD模式起搏;②同源性室性融合波;③心房、心室起搏功能正常,心房、心室感知功能未能评价。
图2双腔起搏器(双极起搏)出现低小的脉冲信号
1.3电极-组织界面
电极导线植入适当位置后,在该位置周围形成纤维包裹并令其非常稳固,使电极导线变成心脏的一部分。但心房电极在植入早期或三腔起搏器植入左室电极导线时,易发生脱位而出现起搏波形改变或起搏功能异常。
1.4程控仪
程控仪用于与起搏器进行“对话”,查询和调控起搏器储存的各项参数。
2起搏器的类型
根据起搏器所植入的电极导线和所起搏心腔的数目,可将起搏器分为单腔、双腔、三腔及四腔起搏器。
2.1单腔起搏器
单腔起搏器分为心房单腔起搏器(图3)和心室单腔起搏器(图4)。前者的起搏电极大多植入于右心耳,后者的起搏电极大多植入于右心室心尖部。
例3:患者男,65岁,临床诊断:病窦综合征,植入AAI起搏器1年。设置的起搏参数:基本起搏周期ms,频率60次/min。MV1、MV5导联同步记录(图3),显示AAI起搏心律,其起搏周期0.98~1.01s,频率59~61次/min,A-R间期0.23s;起搏P波时间0.16s,呈双峰切迹,两峰距0.07s;可见提前出现P-QRS-T波群,其P-A4间期1.09s,即起搏房性逸搏周期为1.09s。心电图诊断:①AAI起搏心律、开启频率负滞后功能、心房起搏与感知功能正常;②起搏P波类似二尖瓣型P波,提示不完全性房内阻滞;③房性早搏;④A-R间期略延长,可能存在房室传导延缓。
图3心房单腔起搏器(双极起搏)
例4:患者女,68岁,临床诊断:病窦综合征,植入VVI起搏器2年。
设置的起搏参数:基本起搏周期ms,频率60次/min。
MV1、MV5导联同步记录(图4),显示心室起搏脉冲引发宽大畸形QRS-T波群,其起搏周期1.0s,频率60次/min,QRS终末部或ST段起始部有逆行P-波重叠,R-P-间期0.18s;R4搏动为提前出现宽大畸形QRS-T波群,与其后心室起搏脉冲的间距为1.25s。
心电图诊断:①VVI起搏心律伴逆传心房、开启频率负滞后功能、心室起搏与感知功能正常;②室性早搏。
图4心室单腔起搏器(单极起搏)
2.2双腔起搏器
双腔起搏器的心房起搏电极大多植入于右心耳,心室起搏电极大多植入于右心室心尖部,进行房室顺序起搏(图1和图2)。
2.3三腔起搏器
根据植入部位,三腔起搏器可分为:
①左心房+右心房+右心室的三腔起搏,用于治疗和预防心房颤动;
②右心房+右心室+左心室的三腔起搏(图5),又称为心脏再同步起搏(CRT),其左心室电极大多植入于冠状静脉的侧静脉、侧后静脉或心后静脉,用于治疗顽固性心力衰竭、扩张型心肌病及肥厚型心肌病等。
图5三腔起搏器(CRT)左心室领先起搏时的心电图特征
2.4四腔起搏器
四腔起搏器为双心房+双心室的起搏,用于治疗心力衰竭伴阵发性心房颤动。
例5:患者男,72岁,临床诊断:扩张型心肌病,植入三腔起搏器2年。
设置的起搏参数:基本起搏周期ms,频率60~次/min,A-V间期ms,心室后心房不应期(PVARP)ms,心室不应期ms。
12导联心电图定准电压为5mm/mV(图5),显示Ⅱ、V4~V6导联窦性P波时间0.12s,呈双峰切迹,两峰距0.07s,V1导联Ptf值约-0.08mm·s;其P-P间期0.62s,频率97次/min,P-V间期0.14s;除Ⅲ导联外,其余导联QRS波群前均有两根相距0.02s的心室起搏脉冲(左心室领先起搏),起搏QRS波群时间0.13s,其形态在Ⅱ、Ⅲ、aVF导联主波向下,胸前导联呈类右束支阻滞图形,表现为左心室领先起搏的心电图特征。
心电图诊断:①窦性心律;②二尖瓣型P波、PtfV1绝对值明显增大,提示左心房肥大和/或左心房负荷过重;③三腔起搏器,以VAT模式起搏;④表现为左心室领先起搏,其心房感知功能和心室起搏功能正常,心房起搏功能和心室感知功能未能评价。
3起搏器的编码及意义
自年植入第一台起搏器至今,起搏技术已历经了50余年的发展。为便于交流、识别起搏器的类型和功能,北美心脏起搏与电生理学会(NASPE)和英国起搏电生理学组(BPEG)于年制订了起搏器编码[1](表1),并在年进行了重新修订,将原第5位的“抗心动过速”更改为“多部位起搏”[2](表2)。
根据起搏器编码,可以了解起搏器的类型和功能。例如:AAI为心房起搏,心房感知,感知后反应方式为抑制起搏脉冲发放;VVIR为心室起搏,心室感知,感知后反应方式为抑制起搏脉冲发放、频率应答;DDD为房室顺序起搏,心房与心室双腔感知,感知后反应方式为触发或抑制起搏脉冲发放。在实际工作中,绝大多数情况下仅用前面三位编码,偶尔会加用第四位编码。
程控仪检测起搏器时,起搏标记通道显示AP(心房起搏)、VP(心室起搏)、AS(心房感知)、VS(心室感知)模式。但不同厂家生产的起搏器,有些起搏标记不同,例如:美敦力起搏器自动模式转换标记为MS,而圣犹达起搏器自动模式转换则标记为AMS。
4起搏脉冲振幅大小、极性改变的原因
起搏脉冲振幅的大小取决于起搏电极的类型、电极间距、起搏输出能量和记录的导联。单极起搏、输出能量较高,均使脉冲信号高大;而双极起搏、输出能量较低,则使脉冲信号低小。起搏脉冲通常在Ⅱ导联最为清楚。动态心电图在同一导联上,起搏脉冲的形态、振幅及极性会发生改变,这与脉宽持续时间短暂,数字化记录仪采样频率太低,丢失了起搏信号较陡的部分和开始下移的过渡部分的信息有关[3],不能误认为起搏器功能不良(图6)。
例6:患者男,57岁,临床诊断:病窦综合征,植入AAI起搏器3年。
设置的起搏参数:基本起搏周期ms,频率55次/min。
MV5导联(图6)未见窦性P波,心房起搏脉冲后跟随相应的P-QRS-T波群,其脉冲的形态、振幅和极性发生间歇性改变;起搏周期1.10s,频率55次/min,P-R间期0.18s。
心电图诊断:AAI起搏心律,心房起搏功能正常,其感知功能未能评价。
图6心房起搏脉冲的形态、振幅和极性发生间歇性改变
来源:育扬
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