全皮下植入型心律轉復除顫器不恰當放電的原因和機制

承燕 王如興

植入型心律轉復除顫器(implantable cardioverter defibrillator,ICD)是目前公認的預防心臟性猝死的一線治療方案。目前,臨床上應用的永久性ICD 主要有經靜脈ICD (transvenous ICD,TV-ICD)和全皮下ICD (entirely subcutaneous ICD,S-ICD)。S-ICD由于不植入血管和心腔,因此與TV-ICD 相比,可避免血管和心臟相關的并發癥[1]。為了保障生命安全優先,ICD 不可避免地會出現不恰當放電(inappropriate shock,IS)。就目前的數據而言,S-ICD的感知異常發生率較TV-ICD 低,但兩者間的差異無統計學意義[2]。EFFORTLESS 研究發現,第一代S-ICD 的IS 年發生率為7%,再結合IDE 研究的數據,S-ICD 的3 年的IS 發生率為13.1%[3-4]。波士頓科學公司的第三代S-ICD 通過應用多種濾波技術和算 法,使IS發生率明顯下降。近期的UNTOUCHED 研究表明,在射血分數降低的心力衰竭一級預防患者中,S-ICD 的IS 年發生率僅3.1%,為TV-ICD 的一半[5]。雖然隨著S-ICD 硬件和軟件的不斷升級,IS 的發生率在不斷降低,但其仍是不得不面對的臨床問題。本文主要綜述S-ICD 發生IS的原因和機制。

1 過度感知心內信號

非QRS 波群的心內信號都有可能被過度感知而導致IS,其中振幅較大的T 波最容易被過度感知。所以術前篩選十分重要,只有當R 波和T 波的振幅比(R/T)＞2.5 時才能通過篩選。當同時存在多個心內信號過度感知時,計數頻率更容易達到除顫區而發生IS。當發生IS 時,部分患者可以通過程控調整參數和治療原發病解決,而有些患者則需要手術調整S-ICD 甚至重新植入TV-ICD。

1.1 T 波過度感知

T 波過度感知(T-wave oversensing,TWOS)是導致IS 的主要原因之一。任何引起T 波和(或)QRS波群變化的情況均可能導致TWOS。T 波和QRS 波群受許多因素影響,如體溫、神經體液調節、電解質、心肌供血、心肌炎、間歇性傳導變化、T 波記憶、心臟手術、心力衰竭、疾病進展和藥物等。由于TWOS 發生率較高,近年來開發出高通9 Hz 的SMART Pass 濾波技術,有效減少了TWOS 的發生。然而,為避免影響對細顫型心室顫動的正確感知,此功能在QRS 波群振幅＜0.5 mV 或心率＜43 次/min時失活。

心率增快可以引起R/T 改變,從而發生TWOS和IS。一項納入69 例患者的小樣本研究發現73%的IS 為心率增快時TWOS 所致[6]。Brugada 綜合征是S-ICD 的適應證之一,但其心電圖易受體溫、迷走神經興奮性等因素的干擾,具有間歇性和多變性,存在IS 風險。Brugada 綜合征患者即便在靜息狀態下程控參數良好,運動時心率增快后也仍會出現ST-T 改變,還可能發生TWOS 和IS[7]。KAMAKURA等[8]研究發現,術前順利通過體表心電圖篩選并植入S-ICD 的Brugada 綜合征患者中,有33%在術后運動中出現TWOS。

間歇性或新發的傳導阻滯也會引起TWOS 和IS。SOUSA 等[9]報道了1 例快頻率依賴性完全性右束支阻滯導致的TWOS 和IS。NOEL 等[10]報道了1 例快頻率依賴性完全性左束支阻滯導致的TWOS 和IS。OMURA 等[11]報道了1 例新發的完全性右束支阻滯造成的TWOS 和IS。

心臟手術后發生的心電變化可引發TWOS 和IS。肥厚型心肌病患者行室間隔切除術后,新發完全性左束支阻滯會導致TWOS 和IS[12]。肥厚型心肌病患者顯性旁道消融術后,T 波記憶和心肌病進展后R 波振幅減小也會導致TWOS 和IS[13]。左心室室性心動過速消融后心電改變使R/T 減小,可能造成TWOS 和IS[14]。SALEEM 等[15]報道了1 例行經導管主動脈瓣置換術及心房撲動消融的患者,術后心功能恢復,但心臟重構使R/T 減小,進而造成TWOS 和IS。

高鉀血癥會導致TWOS 和IS。血鉀增高后將出現T 波振幅增大、R 波振幅減小和QRS 波群增寬,因而發生TWOS[16]。此外,高鉀血癥患者可能會合并緩慢性心律失常。CHUA 等[17]報道了1 例高鉀血癥合并代謝性酸中毒的患者,在室性逸搏節律下SMART Pass 功能失效,繼而出現TWOS 和IS。

其他原因也可能造成TWOS 和IS。HALAWA等[18]報道了因為囊袋血腫導致脈沖發生器稍微移位而發生TWOS 和IS 的病例。心室起搏時T 波發生繼發性改變,會導致TWOS,進而造成IS[19]。心肌缺血時,R 波振幅減小和ST-T 改變亦可能引發TWOS 和IS[20]。此外,BATUL 等[21]報道的1 例23 歲心肌病患者,因S-ICD 術后QRS 波群振幅增大超出模數轉換器電路的動態處理能力,進而導致TWOS 和IS。

1.2 P 波、F 波、f 波或U 波過度感知

P 波、F 波、f 波或U 波的振幅相對于R 波振幅較小,但是也可能發生過度感知。當R 波振幅變化超出模數轉換器電路的動態處理能力時,可能導致基線發生漂移,此時校正QRS 波群將縮小R 波和其他波之間的比例,從而發生過度感知和IS。有患者因體位改變導致R 波振幅減小,進而出現過度感知f 波,并引發IS[22]。當P 波、F 波、U 波振幅較大時,也會使R 波和它們之間的比例減小,從而發生過度感知和IS[23-24]。另外,在安裝心臟起搏器的S-ICD患者中,心房單極起搏時起搏信號振幅較大,這種情況下也可能發生過度感知,此時可將起搏極性調整為雙極起搏,以免發生過度感知[25]。

2 QRS 波群多重計數

當QRS 波群較程控的模板QRS 波群明顯增寬時,可能導致多重計數,其中大多為雙重計數。由于多重計數,寬QRS 波心動過速的頻率即便在條件除顫區以下,也可能發生放電事件[17]。間歇性傳導阻滯會導致QRS 波群多重計數,從而使計數頻率達到條件除顫區以上,繼而發生IS[10]。室性逸搏時寬QRS 波群可能發生多重計數,緩慢的心率也會使SMART Pass 功能自動關閉而發生TWOS,從而使計數頻率達到條件除顫區以上,進而發生IS。心室起搏時,大多為寬QRS 波群,會發生多重計數,加之心室起搏的寬QRS 波群合并繼發性T 波改變,容易發生TWOS,所以可能導致IS[19]。

3 室上性心動過速頻率過快

研究表明,室上性心動過速(簡稱室上速)病史是預測IS 的獨立危險因素,其引發的IS 大多是由于頻率到達除顫區所致[26]。由于除顫區僅憑頻率進行鑒別,因此,單區域設置不利于室上速的鑒別診斷。而雙區域設置增加了條件除顫區,此識別區根據儲存的模板進行形態鑒別,超過50%的模板(竇性心律下的QRS 波群)相似度考慮室上性心律,且可以評價單相或多相QRS 波群逐跳間的關系。在IDE 研究中,雙區域設置使室上速患者發生IS 的相對風險降低70%;在EFFORTLESS 研究中,雙區域設置下IS 發生率為6.4%,而單區域設置下IS 發生率為12%[3-4]。由于條件除顫區的形態鑒別功能無法關閉,因此,當有室上速伴差異性傳導或逆向型房室折返性心動過速時,可能會造成誤判,臨床工作中需要予以注意。

4 肌電干擾

肌肉產生的電信號也可能被S-ICD 過度感知而導致IS,原因通常是肌電噪聲較大而非R 波振幅顯著變化,這可能與電極的位置和深度相關。肌電干擾的發生率并不低。ISHIDA 等[27]的研究入選了43例S-ICD 患者,術后使用8 字拉力繩對其進行運動測試(在胸前雙手水平拉;雙手上舉至頭上拉;左腳踩住一段,左手向上拉),發現其中12 例發生肌電干擾;中位隨訪672 d 后,有3 例因肌電干擾而發生IS。日本的一項研究顯示,61 例接受S-ICD 的患者中6 例發生IS,其中發生肌電干擾者4 例[28]。目前,借助術前篩選算法并不能預防肌電干擾所致IS,進一步探索S-ICD 的手術方式,尤其是感知電極植入的部位和深度,可能有助于減少肌電干擾。

5 空氣滯留

空氣能使感知電極絕緣,而空氣移動會導致電壓急劇變化,心電圖出現偽差、基線漂移和QRS 波群振幅減小,從而發生過度感知和IS。ALI 等[29]指出,空氣滯留的發生率約為1.2%,在可能由空氣滯留引起的S-ICD 故障中,93%屬于IS,其中95%發生在S-ICD 植入后1 周內。滯留的空氣大多在1 周內被生理吸收,因此空氣滯留導致的IS 通常具有自限性,而這類IS 的診斷主要依據上述心電圖表現、空氣滯留的影像學表現,以及在IS 發生于術后早期并在滯留空氣被吸收后好轉的特征。

6 電極導線與脈沖發生器故障

盡管S-ICD 電極導線的故障率遠遠低于TV-ICD,但仍可能出現斷裂,斷裂的部位有劍突下轉角處、靠近脈沖發生器處等[30]。電極導線斷裂會導致感知異常和IS。電極導線與脈沖發生器接觸不良,如電極導線未完全插入脈沖發生器,也會出現感知異常,進而發生IS[31];還有過脈沖發生器因密封塞損壞導致感知噪聲而發生IS 的報道[32]。Twiddler's 綜合征,或是其他原因導致的脈沖發生器或電極導線移位也會使心電圖變化,從而發生過度感知和IS[33-34]。電極導線與脈沖發生器故障引發的IS 雖然不常見,但也是IS 的原因之一,此時需要重新調整或更換電極導線與脈沖發生器。

7 心肺復蘇

與TV-ICD 主要感知心內電信號不同,S-ICD 感知的心電信號類似于體表心電圖。心肺復蘇在心電監護中產生的偽差,也可能發生在S-ICD 心電圖中。心肺復蘇產生的偽差與QRS 波群形態迥異,其頻率即便落在條件除顫區,也會發生IS;加之心肺復蘇患者發生過心搏驟停,此時預防TWOS 等算法可被自動關閉,導致過度感知風險增加。心肺復蘇時,患者可能會經歷頻繁的IS 而導致左心功能惡化[35]。目前唯一的解決辦法是,植入S-ICD 的患者行心肺復蘇時,在脈沖發生器上放置磁鐵,以抑制除顫[36]。

8 體外電磁干擾

盡管S-ICD 設有帶通濾波器(允許3～40 Hz 的信號通過)和陷波濾波器(限制50 Hz 的信號通過)用來過濾心外信號,但體外的強電磁波作為一種高頻信號仍能干擾S-ICD。有患者在使用電鉆的過程中S-ICD 發生IS,還有患者握著游泳池漏電水泵附近的金屬扶手時S-ICD 發生IS[37-38]。因此,需要提醒植入S-ICD 的患者注意預防電磁干擾,尤其是要避免觸碰可能漏電的物體。

9 Sense-B 噪聲

不明原因的Sense-B 噪聲是發生IS 的原因之一。Sense-B 噪聲導致的IS 特點[39]如下:①僅在主要或備選向量中出現;②心電圖顯示方形信號(信號飽和)以及不能解釋的QRS 波群振幅減小;③過度感知通常不能由移動S-ICD 所誘發;④無電極導線及脈沖發生器故障的影像學證據;⑤具有正常阻抗的完整高壓電路。產生Sense-B 噪聲的具體原因相關公司尚未公布。由于Sense-B 噪聲僅在主要或備選向量中出現,因此,如發生這種情況,則將感知向量程控為次要向量即可。

10 小結

多種原因會導致IS,如過度感知心內信號(T波、P 波、F 波、f 波或U 波)、QRS 波群多重計數、室上速頻率過高、肌電干擾、空氣滯留、電極導線與脈沖發生器故障、心肺復蘇、體外電磁干擾、Sense-B 噪聲等。發生IS 后建議重新程控S-ICD(如更改感知向量、更新心電圖模板、打開條件除顫區、打開SMART Pass 功能等),并積極治療基礎疾病(如糾正電解質紊亂、糾正心力衰竭、調整藥物、室上速射頻消融等),以避免IS 再次發生。如IS 的誘發因素不能去除,則需要重新手術,以調整S-ICD 或植入TV-ICD。