心脏起搏器的类型和参数

2．2　心脏 起搏器的类型和参数

2．2．1　心脏起搏器的类型和其适应症

心脏起搏器由发生器、导线和电极组成。电源供应产生电能，发生器发放起搏脉冲，经导线传到电极，由于电极与心脏接触而使起搏脉冲刺激 心肌，引起心脏兴奋和收缩。心脏起搏器按不同的观点可有不同的分类。

1．按使用时间长短分类

（1）永久性起搏器。患者终身携带，达到持久起搏作用。一般是植入埋藏式起搏器。

永久性埋藏式起搏器适应症：

①房室传导阻滞：Ⅲ度或Ⅱ度（莫氏Ⅱ度）房室传导阻滞，无论是由于心动过缓或是由于严重心律失常而引起脑综合症（阿－斯综合症）或者伴有心力衰竭者。

②三束支阻滞伴有心脑综合症者。

③病态窦房结综合症（病窦综合症）；心动过缓及过速交替出现并以心动过缓为主伴有心脑综合症者。

（2）临时性起搏器。临时性起搏是指心脏病变可望恢复，紧急情况下保护性应用或诊断应用的短时间使用心脏起搏，一般仅使用几小时、几天到几个星期或诊断及保护性的临时性应用等（如图2．5）。

图2．5　临时性（经皮式）和埋藏式起搏器及植入电极位置 示意图

临时性起搏器适应症：

①急性前壁或下壁心肌梗塞，伴有Ⅲ度或高度房室传导阻滞，经药物治疗无效者。

②急性心肌炎或心肌病，伴有心脑综合症者。

③药物中毒伴有心脑综合症发作者。

④心脏手术后出现Ⅳ度房室传导阻滞者。

⑤电解质紊乱，如高血钾引起高度房室传导阻滞者。

⑥超速驱动起搏应用于诊断上以及用于治疗其他治疗方法已经无效的室性或室上性心动过速者。

⑦在必要时可应用于安置长期心外膜或心肌起搏电极之前， 冠状动脉造影、电击复律手术、重大的外科手术及其他手术科室的手术中或手术后作为保护性措施者。

⑧其他紧急抢救的垂危患者。

2．按起搏器与病员的关系分类

（1）感应式（半埋藏式）起搏器。起搏器的脉冲发生器在体外，通过载波发射给埋植在体内的接受器（感应线圈）接收，再经解调（检波）为原形起搏脉冲，通过起搏电极刺激心脏。其优点是体内部分无需电源，无电池使用寿命之忧。但由于易受高频磁场干扰，且仅构成固定型起搏，故已经淘汰。

（2）经皮式（体外携带式）起搏器。起搏器在病员体外，起搏脉冲经皮肤和静脉送入心脏。起搏频率、输出幅度、脉冲宽度、感知灵敏度等均可调节，可克服感应式缺点，但因有导线经过，患者皮肤容易感染，并且携带不便，仅适用于临时抢救，不宜永久佩带。

（3）埋藏式起搏器。起搏器全部埋植于患者的皮下（胸部或腹部），电极经静脉固定在心内膜或心肌表面（见图2．5）。它弥补了体外携带式的不足之处，适合于永久性起搏。目前大多数临床使用的起搏器属此类，但存在着电源使用寿命短等问题。

3．按起搏电极植入心腔数分类

（1）单腔起搏器。只有一根起搏电极，置于右心房（或右心室），见图2．6（a）。故只有一个起搏刺激点，和一个感知接收点。这种起搏器电极简单，但不能保证房室顺序起搏。

图2．6　单腔、双腔和三腔起搏器电极位置示意图

（2）双腔起搏器。有两根起搏电极，分别置于右心房和右心室，见图2．6（b）。最多可以有两个起搏刺激点，和两个感知接收点。这种起搏器能对心房和心室按顺序起搏。

（3）三腔起搏器。由三根电极分别对三个心腔起搏。分为：双房＋右室型和右房＋双室型。植入时，除右心房和右心室各植入一根电极外，第三根电极的植入部位按上述分型有所不同：双房＋右室型第三根电极植入冠状静脉窦中部；右房＋双室型第三根电极植入冠状静脉窦的左心室后或侧静脉分支，见图2．6（c），也可以在左心室心外膜植入电极。第三根电极由静脉内或心外膜起搏左心房或左心室。这种起搏器不仅能使心房和心室顺序起搏，还能恢复左、右心房或心室的同步性，称心脏再同步治疗（CRT）。两根同步电极简单的是在起搏器内部互连后由一套电路控制，左右心腔完全同步；复杂的是分别由两套电路控制，左右心腔可控制同步。

双房＋右室型应用于存在房间传导阻滞合并阵发房颤的患者，以预防和治疗心房颤动；右房＋双室型主要用于某些扩张性心肌病、顽固性心力衰竭，协调房室及室间的活动。

（4）四腔起搏器。四个心腔都有起搏电极，可做到左右心房和左右心室都同步起搏，适用于房内阻滞和室内阻滞的患者。这是最新的技术，目前应用还比较少。

4．按起搏器与心脏自身电活动之间的相互作用分类

为了描述 现代起搏器在对付各种不同的适应症而出现的不同技术方案，一般按照起搏器与心脏自身电活动之间的相互作用来进行分类。按照英国起搏与电生理学会（BPEG）和北美起搏与电生理学会（NASPE）的推荐，心脏起搏的各种模式可以概括为表2．2。

表2．2　NASPE/BPEG标准起搏器编码

（续表）

如果编码最后两位或一位为“O”，则通常只简略地写前三位或四位。

按照这样的分类，起搏模式主要类别有：

（1）非同步型起搏模式，即固定频率型起搏模式（AOO、VOO）。仅有这一模式的起搏器为第一代产品。它只能按预定频率、幅度发放 电脉冲刺激心房或心室，引起心脏搏动（图2．7）。这一方法至少能避免 血压的致命性下降。但是它有两个明显的缺陷：首先，由于起搏器电脉冲与自身心搏并无关联，容易发生竞争心律，如果起搏器电脉冲落在心室易激期，有可能诱发心室纤颤或室性心动过速而危及患者安全。其次，固定的起搏频率不能满足人体负荷增加而对心搏频率加快的要求。目前，这种起搏模式作为现代起搏器的工作模式之一，主要用于心脏电生理检查。

图2．7　外加固定频率起搏器的 心血管血压调节系统

（2）同步型起搏模式。仅有这一模式和固定频率模式的起搏器为第二代产品。同步是指能感知心脏自身的搏动电信号，并与之协调同步地工作。调整起搏器脉冲发放的时间，从而避免了起搏脉冲和自身心搏的竞争。

同步包括P波同步（感知心房搏动）和R波同步（感知心室搏动）。这类起搏器在每次心搏后预定时间内都探测心脏自身的搏动电信号。探测结果有两种情况：一种情况是没有感知自身心搏信号——自身心搏过缓，则起搏器发出一个起搏脉冲，随后即使心脏自身有搏动电信号，但由于心肌处于不应期而被抑制；另一种情况是感知到自身心搏信号——自身心搏较快，则起搏器的反应方式又有两种类型：触发型和抑制型。触发型是指起搏器感知自身心搏信号后，立即发出（触发）一个起搏脉冲，落于自身心搏的绝对不应期中，沦为无效放电脉冲，避免了易激期刺激。由于总有刺激脉冲作为心脏起搏的备用信号，故又称为备用型。抑制型是指起搏器感知自身心搏信号后，取消（抑制）下一个预定脉冲发放，避免了心搏竞争，并以感知的自身心搏开始重新一次起搏周期。由于它是在设定某一频率后，依照患者是否达到这一频率而按需要工作，故又称为按需型。按需型起搏器停搏时间越长越省电，故电池使用时间较长。

同步型起搏器临床应用广泛，较为安全，它包括：①P波触发型起搏器（AAT）；②R波触发型起搏器（VVT）；③P波抑制型起搏器（AAI）；④R波抑制型起搏器（VVI）。AAT、AAI这种起搏方式适用于房室传导功能正常的窦缓，而VVI适应症最广，既用于房室传导阻滞，又用于病窦综合征，临时性心脏起搏临床上最常用的为VVI。但房室不能顺序收缩，甚至产生室房逆传，使心 排量降低10%～35%，易导致起搏器综合征。

这类起搏模式当人体自身 心率慢于设定的起搏器频率时，以起搏器频率搏动；当人体自身心率快于设定的起搏器频率时，以自身心率搏动。所以，这类起搏模式防止了自身心率的危险性下降，而一旦患者起搏机能好转时，又不妨碍自身心率的提高。然而，在患者自身起搏系统病变（如病窦综合症）使自身心率不能随身体负荷增加而提高（变时性功能不全）时，这类起搏器却不能及时地提高起搏频率以适应身体的需要。

（3）房室顺序起搏模式。植入两根电极导线，需要用双腔起搏器。电极常分别放在右心房和右室心尖部。其特点是先心房收缩（起搏器刺激或自身心搏），经过相应于正常房室传导时间的延迟之后再发放一个脉冲刺激心室起搏，符合生理性起搏，故其血流动力学效果比单纯心室起搏要优越。

例如：①心房同步心室起搏器（VAT）；②心房同步R波抑制型心室起搏器（VDD）；③R波抑制型房室顺序起搏器（DVI）；④房室全能型起搏器（DDD），包括了VDD和DVI两种工作方式，是治疗病窦综合征合并房室传导阻滞的较 理想的起搏方式。

（4）程控和频率适应（也称频率应答）起搏模式。程控是指可由医生按照患者病理生理的需要，任意改变起搏参数和起搏器的工作方式，通过体外控制装置发出编码的磁场脉冲传给体内起搏器（如图2．8）。程控仪不仅能改变控制参数，现代起搏器有丰富的数据存储功能，通过程控仪与起搏器的双向通讯可以获得大量数据。包括：管理数据（型号、序列号、患者姓名、植入日期等）；程控数据（模式、频率、反拗期、脉冲幅度和宽度、感知灵敏度等）；测量数据（频率、脉冲电压、电极阻抗、电池电压、电池 电流、电池内阻等）；存储资料（Holter功能数据；各种功能 直方图：心率直方图、房室传导直方图、P波振幅直方图等；各种趋势图）；标记信号（用于 心电图解释）；以及心内心电图数据等。

图2．8　用程控仪进行起搏器参数设置和测量

频率适应是指起搏器能随机体的生理需要而自动改变起搏频率。许多情况下需要调整心脏排血量，例如体力活动、新陈代谢活动、温度（环境温度与 体温）、情绪（或心理紧张）以及身体姿势等的变化。心脏排血量等于心率和每搏输出量的乘积。如果一个植入起搏器的患者的起搏刺激频率已被固定，则对不同的心排血量需求，心脏只能靠调节每搏输出量完成。因为每搏输出量的可调范围太窄，限制了心脏排血量的应变能力，所以这种起搏器是不能完全满足生理需要的。由此对起搏器提出了自动调节起搏频率的要求，即频率适应性（如图2．9）。

图2．9　根据活动状态调节起搏频率的频率适应起搏

由于心率是由 植物神经控制的，频率适应起搏器的原理是将植物神经的活性用技术的方法检测出来转变成心率。从控制系统来看，即是用电子线路替代发生 障碍的自主起搏/传导系统，搭接上心血管控制回路中的空缺（见图2．10）。

图2．10　基于植物神经活性的起搏器参与的心血管血压调节系统

（5）抗心动过速起搏模式。这种起搏模式具有感知和及时终止心动过速的功能，伴有发生心动过缓和窦性静止时有按需起搏功能，适用于治疗折返型心动过速。一般治疗心动过速有两种模式：

①起搏模式：以一阵短暂而比心动过速更快的起搏频率刺激心肌，由于心肌兴奋后有一段不应期的特性，故兴奋节律总是被较快速的刺激控制，所以这种刺激能终止心动过速的电活动。基本的刺激方式有：固定频率的短阵快速起搏、递增（或递减）频率的短阵快速起搏、50Hz高频短阵起搏（0．5～3s）等。

②电击模式：以足够强的能量短时电击整个心脏，使心肌同时除极，阻断异常的心肌快速电活动。

表2．3归纳了常见的起搏模式的特点。

表2．3　常见起搏器模式的特点

2．2．2　心脏起搏器几个参数的意义

1．起搏频率

起搏频率即单位时间内起搏器发放的脉冲数。

（1）基本起搏频率：基本频率是根据正常人的心脏设定的，一般起搏器初定为70次/min。然而，有不少人对此频率并不适应，即使是比较适应的人，在特殊状态下如睡眠时、运动时等，此频率与身体的需要亦不相符。程控起搏器能对此进行修正，满足不同患者的需要。大部分患者基本频率在60～90次/min选择，小儿和少年快些。

（2）磁铁起搏频率：对按需型起搏器，将一块永久磁铁放置在起搏器植入部位的皮肤表面，起搏器中的杆簧开关被磁场吸合，使按需型同步起搏转换为固定频率起搏（VOO、AOO或DOO）。使起搏器暂时不能被同步抑制，保持起搏脉冲输出，从而能监测评估起搏器功能和电池寿命。此时的起搏频率即是磁铁频率。磁铁频率一般设计得略高于基本频率。这样有两个好处：①易与基本频率相区别：②能减少发生竞争心律的机会。

（3）极限起搏频率：起搏器刺激频率的最大极限值。一般为140次/分钟。极限频率的意义在于，万一起搏器因电子元件的损坏或其他故障而发生起搏频率的奔放现象。其脉冲频率亦不致过快，以保证患者的安全。

2．起搏脉冲幅度、宽度与心脏夺获

起搏脉冲的波形是一个顶部略有下降的方波（如图2．11）。其幅度是指脉冲电压的最大值，一般取5V；其宽度是指脉冲的持续时间，多在0．5～1ms。

图2．11　起搏脉冲及其心脏夺获后的心电图波形

起搏脉冲的强度与脉冲幅度、宽度相关，脉冲幅度、宽度越大，起搏强度越大；反之则越小。当起搏脉冲强度足够大，而使心脏从自身起搏节律转变为起搏器节律，即起搏器夺得对心脏激动的控制权时，称为起搏器心脏夺获。能心脏夺获的最低起搏脉冲强度称为起搏 阈值。临床使用中起搏阈值通常用幅度阈值或宽度阈值定义，表述为：一定脉宽下能心脏夺获的最小脉幅；或者，一定脉幅下能心脏夺获的最短脉宽。起搏阈值与脉冲幅度、宽度的关系可用起搏阈值曲线表示（如图2．12）。其中横坐标是脉冲宽度，纵坐标是脉冲幅度。可以看出，起搏阈值曲线近似为一条反比例曲线。起搏阈值曲线以上区域是能心脏夺获的，起搏阈值曲线以下区域则不能心脏夺获。

图2．12　心脏起搏阈值的幅度－脉宽曲线

为了节省能源，总是希望起搏脉冲的强度尽量小些，只要能超过起搏阈值即可，即希望选择可以心脏夺获的区域中离起搏阈值曲线较近的点。但是，起搏阈值大小通常受多方面因素影响，有仪器的因素：如电极形状、电极端头几何面积、电极－心肌界面阻抗；以及人体的因素：如心脑缺血、缺氧、电解质紊乱以及基础生理活动等。即这条曲线是可能上下移动的。所以，过去的做法是留有较大的夺获安全余量，一般达幅度阈值或宽度阈值的2～3倍，这就不可避免地有能量浪费。为此，现在出现了自动搜索起搏阈值自动心脏夺获的起搏器，它可做到用较小的强度实现心脏夺获，有效地降低了能耗，延长了电池的寿命。

3．感知灵敏度

同步型起搏器为了实现与自身心律的同步，必须接受R波或P波的控制，使起搏器被抑制或被触发。感知灵敏度是指起搏器被抑制或被触发所需最小的R波或P波的幅值。

R波同步型：一般患者R波幅值为5～15mV，而少数患者可能只有3～5mV，另外，由于电极导管系统传递路径的损失，最后到达起搏器输入端的R波可能只剩下2～3mV。因此，R波同步型的感知灵敏度常选：1．5～2．5mV，以保证对95%以上的患者能够适用。

P波同步型：一般患者P波仅有3～5mV，经导管传递时衰减一部分，传送到起搏器的P波就更小了，因此P波同步型的感知灵敏度选择为0．8～1mV。

感知灵敏度要合理选取，如果选低了，将不感知（起搏器不被抑制或触发）或感知不全（不能正常同步工作）；如果选取过高，可能导致误感知（即不该抑制时被抑制，或不该触发时被误触发）以及干扰敏感等，造成同步起搏器工作异常。

4．反拗期（起搏器不应期）

对于各种同步型起搏器都具有一段对外界信号不敏感的时间，这个时间相当于心脏心动周期中的不应期，在起搏器中称为反拗期。

R波同步型的反拗期目前多采用（300±50）ms。其作用主要是防止T波或起搏脉冲“后电位”（起搏电极与心肌接触后形成巨大的界面电容，可使起搏脉冲波形严重畸变，使脉冲波形的后沿 上升时间明显延长，形成的缓慢上升电位称为“后电位”）的触发，这些误触发将造成起搏频率减慢或者起搏心律不齐。

P波同步型起搏器的反拗期通常取300～500ms，以防止窦性过速或外界干扰的误触发。