His束起搏临床应用进展

李乐 张岩 李永勤 郑强荪

瑞士心脏病、解剖学专家 Wilhelm His Jr于1893年对His束(HB)的解剖进行了详细描述[1]。直到1958年,Alanis等[2]在离体灌注的动物心脏内用针形电极记录到HB的电生理信号。随后的研究中,Scherlag等[3]发表了使用血管内电极导管准确记录人类HB电活动的经验,这也促使了心脏电生理学的快速发展。Narula等[4]于1970年将多级导管置于三尖瓣隔膜上方的房室交界处,使在人体实施His束起搏(HBP)成为可能。长期研究均证实HBP可使病理状态的HB电传导正常化,但由于对HB疾病发生缺乏认知,且未建立规范的HBP操作技术,影响了其临床应用。时隔20多年后,2000年Deshmukh等[5]发表了永久性HBP在人体中安全性和可行性研究的开创性论文,他们在18例心房颤动(AF)和扩张型心肌病的患者中的12例中成功实现HBP,这为世界各地的临床医生树立了信心,寻求HBP作为右室起搏的替代方案。笔者就HB解剖学及HBP定义及临床应用研究进展作一综述。

1 HB的解剖组织学

1.1解剖学

HB是房室结的延伸,并进一步与左、右束支和浦肯野氏纤维网组成的心室传导系统相连接。总长约1.8 cm,自房室结前端向前行,穿过右纤维三角,并沿室间隔膜部后下缘前行,至室间隔肌部上缘分为左、右束支。Kawashima等[6]研究了105例老年人的解剖结构,发现了三种不同的解剖学变异:I型是最常见的解剖学模式,His束穿行于室间隔膜部,被一层薄的心肌纤维覆盖,但可以与周围心肌清楚区分,占标本的47%;Ⅱ型HB穿行于室间隔心肌内,并由厚心肌纤维隔绝,形态、边界与周围心肌难以区分,见于32%的样本;Ⅲ型HB裸露在心内膜的下方,没有来自周围心肌纤维的覆盖,占21%的样本。

1.2组织学

纵向解离概念由Kaufman和Rothberger[7]在1919年提出,即HB内纤维呈纵向排列,左右束支纤维可在HB主干内提前分化,并相互分离。Narula[8]在1977年证实了这个概念,他在左束支传导阻滞(LBBB)和长HV间期患者的HB近端稍远位置起搏,导致QRS波变窄。El-Sherif等[9]在1978年发表了人类患病HB纵向解离的临床和实验证据,他们发现对于患有双重右束支和左束支传导阻滞、HV间期延长的患者,远端的HBP能够使QRS波时限正常化,继而他们在犬类模型中证实了这一结果,这些模型结扎间隔动脉后导致传导延迟和束支传导阻滞(BBB),并且在共同束支内部稍远端起搏,能使QRS波时限和传导时间正常化。越来越多的证据表明,BBB可能是近端HB疾病的表现,并且起搏HB共同束支可以恢复传导和改善BBB。

2 HBP定义和分类

广泛的讲存在两种形式的HBP:①选择性的夺获(selective-HBP),即起搏只夺获HB;②非选择性的夺获(nonselective-HBP),即融合了HB和HB旁心室组织的夺获。HBP不仅适用于希氏浦肯野系传导正常的患者,也适用于传导存在病变的患者,故根据患者是否存在希浦系病变,依据4种基本的判断标准[10]:①自身His-QRS间期(H-QRS)和起搏刺激到QRS时限(S-QRS)的关系;②在起搏电极上标测,有或无直接夺获局部心肌的电位;③QRS波时限和形态;④夺获阈值。将HBP具体分类如下:

2.1HBP在正常希-浦系统的情况

2.1.1选择性的 HBP ①S-QRS与 H-QRS相等;②刺激-局部心室除极时间(S-V)约等于HB到局部心室除极时间(H-V),两间期之间的差距应小于10 ms;③起搏QRS波形态与自身QRS波形态一致;④通常可观察到单一的HB夺获阈值。

2.1.2非选择性 HBP ①S-QRS间期常等于0,起搏刺激与QRS之间等电位线消失。若未产生提前的delta波,将可能出现S-QRS＜H-QRS情况;②在起搏电极上局部心室除极电位与起搏刺激是未分离的,难于看到HB夺获的特征;③起搏QRS宽度大于自身QRS宽度。起搏QRS的整体电轴与自身QRS电轴相同;④通常会有两种不同的夺获阈值:右室肌夺获和HB夺获。在不同的起搏输出时会出现不同形态的QRS波。

2.2HBP在希-浦系统病变(HPCD)的情况

2.2.1选择性 HBP纠正 HPCD ①S-QRS≤ H-QRS;②起搏时心室腔内图与基线形态不同是由于局部刺激纠正了BBB;③起搏后QRS波将会窄于自身有BBB时的QRS时限,BBB可以部分或全部被纠正。在HV阻滞的患者,起搏后QRS波将窄于自身下传后的QRS波或逸搏;④HBP将导致2种不同的夺获阈值,夺获伴或不伴BBB正常化。

2.2.2非选择性HBP纠正HPCD ①S-QRS间期短于HQRS间期,起搏刺激点和QRS之间等电位间期大部分情况下为0;②起搏刺激直接夺获局部心室肌产生电位,且与刺激间无分离;③起搏QRS间期常窄于自身QRS波;④可观察到典型的3种夺获阈值,非选择性HB夺获伴或不伴BBB正常化,及仅有心室夺获。

2.2.3选择性HBP没有纠正BBB ①S-QRS间期通常等于H-QRS间期;②HBP电极局部心室电位将与起搏脉冲分离,S-V通常等同于H-V;③起搏后QRS宽度与自身QRS宽度相等;④仅有单一的HB夺获阈值(HB合并存在BBB)。

2.2.4非选择性HBP没有纠正BBB ①S-QRS间期≤HQRS间期或为0;②局部心室肌除极电位直接由起搏刺激夺获所致;③起搏后QRS波宽度会比自身QRS宽度大;④通常可以观察到两个夺获阈值(HB合并BBB的阈值,只夺获右室的阈值),心室夺获阈值可能会高于或低于HB夺获阈值。

3 HBP的临床优势

3.1需要高比例心室起搏的缓慢性心律失常 心动过缓常具有传统起搏指征,HBP研究也大多在此类患者中进行,尤其是对于存在心力衰竭(简称心衰)或潜在心衰危险因素、需要高比例心室起搏的缓慢性心律失常,包括:AF伴缓慢心室率、高度房室传导阻滞(AVB)和左、右束支阻滞伴心衰等。2011年Kronborg等[11]报道了32/38例AVB合并窄QRS波(＜120 ms)、左室射血分数(LVEF)＞0.40的患者成功行HBP,结果显示HBP具有可行性且保留了LVEF和机械同步。2015年Vijayaraman等[12]发表了一项关于高度心脏传导阻滞患者的大样本研究显示HBP在84%的患者中(AVB患者中为93%,结下阻滞患者中为76%)成功进行,随访18个月证实HBP治疗AVB是安全可行的。而Vijayaraman等[13]在2017年发表的一项连续观察5年的研究中得出,与右室心尖部起搏(RVP)相比,HBP起搏诱发心肌病和患者死亡或心衰再入院率显著减少,且临床结果的这种差异主要表现在需要＞40%心室起搏的患者中。我国王娜等[14]对63例(AF伴缓慢心室率24例,完全AVB 39例)需要高比例心室起搏的窄QRS波群(89.6±10.4ms)患者行 HBP手术,成功率为79.4%(50/63),其中AF伴缓慢心室率患者的成功率为91.7%,完全AVB患者的成功率为71.8%,术后不同时期随访,HBP百分比平均大于99%,随访期内所有患者无起搏导线移位,无HBP手术相关并发症,结论证实在需要高比例心室起搏的窄QRS波群患者中进行HBP可行性好且术后起搏安全稳定。

3.2HBP＋房室结消融治疗AF合并心功能不全

对于AF伴心功能不全的患者,无论选择双心室BiV起搏还是RVP都不是最佳的生理起搏方式,而采取房室结消融后行HBP的治疗方式,可规整心室率并生理性重建双心室同步起搏,进而改善患者的LVEF、左室舒张末期内径(LVEDD)。2004年Deshmukh等[15]在PACE上发表的成功实现39/54例慢性AF伴心功能不全患者(LVEF为0.23±0.11、持续性 AF、QRS时限＜120 ms)的 HBP,并进行了房室结消融,随访了42个月显示HBP是安全有效的,与RVP比较能明显改善心功能指标和血液动力学参数。我国一项最新前瞻性单中心研究[16]纳入了52例症状性AF合并心衰患者,共42例[包括22例射血分数保留(HFp EF)和20例射血分数下降(HFr EF)的心衰患者]成功完成房室结消融后 HBP,平均随访20个月后发现患者LVEF(从0.45±0.15至0.60±0.10,P＜0.001)、LVEDD(从55.8±8.1至50.6±5.4)及 NYHA心功能分级(HFp EF从2.7±0.6至1.4±0.5,HFrEF从2.9±0.6至1.4±0.4)与基线值相比明显得到改善,且1年后应用利尿剂的患者数量显著下降(P＜0.001)。

目前的小样本临床研究结果均证实HBP加房室结消融治疗可有效的控制心室率并改善AF伴心衰患者的预后,且对于HFpEF和HFr EF的心衰均有改善作用。尚需大样本量的临床研究证实。

3.3HBP应用于需再同步化治疗(CRT)的患者 BiV起搏的CRT对左室(LV)功能和室间传导延迟尤其是LBBB患者被证实是有用的[17]。然而,CRT BiV起搏并不总是可行的,无反应者的比例仍然很高。Ploux等[18]研究表明,BiV并没有消除LBBB引起的激动不同步现象,而且它导致左室激动时间的缩短,仍然显著长于正常的QRS波时限,这提示CRT有很大的改进之处。HBP在具有BBB以及房室结内传导阻滞的患者已经被临床研究证明是安全有效的,与使用BiV CRT的区别在于HBP实现了真正生理意义上心脏再同步化。多中心研究证实[19－20]HBP通过激动远端传导纤维有相当比例可以纠正希蒲氏传导病变,且疗效不劣于BiV起搏,使QRS波更窄或接近正常化。Barba-Pichardo等[21]在2013年选择了16例CRT或者CRT除颤器(CRT-D)无反应,左室电极植入失败的患者行HBP,9例植入HBP成功并纠正了完全性LBBB,随访(31.3±21.4)个月,心功能指标包括LVEDD、收缩末径、射血分数和NYHA心功能分级均较术前有所提高。2015年,Lustgarten等[22]对29例患者[28例伴有LBBB,平均QRS波时限 (169±16)ms]随机行HBP及BiV起搏交叉对照研究,每6个月交替起搏模式,其中21例表现为激动同步(QRS变窄),HBP后QRS时限缩短至(131±35)ms,在随访1年后观察到,与基线比,LVEF、NYHA分级,6 min步行距离,生活质量评分在2种起搏模式下都显著改善,表明HBP和传统CRT治疗对于生活质量、射血分数的获益相似。Vijayaraman等[23]也提供了29/32例CRT成功的HBP患者资料,其中14例为经冠状静脉窦左室导联失败,9例为初始HBP(房室结阻滞),其中7例HBP＋左室起搏,2例HBP由于常规CRT无反应,随访结果是平均QRS波时限缩短,LVEF及NYHA心功能分级改善明显。

据目前共识建议[10]在BiV起搏失败,或优化的BiV起搏后仍无反应或低反应的患者,可考虑将HBP作为理想的备用选择。短期来看,HBP作为CRT一线治疗,电学和临床结果非常令人鼓舞,但仍需更多的数据来判断这些患者的长期预后。

4 HBP的可行性

4.1HBP手术成功率

HBP的手术成功率从最早的65%(未使用递送鞘和HB标测导管)到如今高达85%～90%(使用新型工具)。Barba-Pichardo等[24]描述了182例AVB患者的HBP经验,他们用电生理标测导管标记HB后使用了一种主动固定导线(Tendril型号1488T和1788TC,St Jude,Sylmar,CA),65%的患者成功实现了HBP。Zanon等[25]报告了运用Select Secure Medtronic输送系统,行HBP 307例(28%选择性HBP和72%非选择性HBP),成功率为95.5%。Vijayaraman等[13]报道了HBP在94例(80%)连续患者中有75例成功的经验。

4.2HBP长期安全性

尽管HBP阈值一般较高且R波感知较低,但多项研究报道长期随访的起搏阈值总体稳定。Vijayaraman等[13]报道了植入时HBP组的起搏阈值高于RVP组[(1.35±0.9)V vs(0.62±0.5)V,0.5 ms脉冲持续时间,P＜0.001],5年随访期间起搏阈值可保持相对稳定,有小幅上升但不显著(1.35 V vs 1.62 V/0.5 ms)。Zanon等[25]报道的307例患者中有相似的发现,与非选择性HBP比较,选择性HBP具有显著更高的阈值(2.5 V vs 1.3 V/0.5 ms),较低的感知波振幅(3.4 m V vs 11.3 m V)(均为P＜0.001)和较高的阻抗(P＝0.008),在2年的随访中,组内起搏阈值和R波感知未见变化。

4.3导线的稳定性和脱落率

根据现有数据,HBP导线脱位率并不显著高于常规。Zanon等[25]报道在(20±10)个月的随访期间,导线相关并发症发生率为2.6%,有10例阈值升高超过5 V/0.5 ms,2例感知低于2 m V,1例电极脱位,其中导致2例电极重置,对此通过提高输出电压或将起搏改为右室备用电极而得到解决,总体长期安全性可接受。在Sharma等[26]的系列研究中报告了75例成功HBP病例中,3例出现导线相关并发症,其中2例出现失夺获,1例阈值超过5 V/0.5 ms,对照RVP组中出现2例导线脱位。

5 HBP局限性

当前HBP仍存在一些问题,首先,在约10%～20%的病例中无法标测到HB,且在HB和HB旁电极导线的放置固定是相对困难的,三尖瓣的活动又可加大了电极导线的不稳定性。其次,HBP高的刺激阈值,较右室起搏需消耗更多电量,因此电池寿命较短,感知不良还可能会出现交叉感知或感知到远场电位。另外HBP虽被证实对HB内传导阻滞患者都是有效的,但仍有可能出现起搏阈值升高而失夺获,长期安全性有待证实。