全皮下植入型心律转复除颤器不恰当放电的原因和机制

承燕 王如兴

植入型心律转复除颤器(implantable cardioverter defibrillator,ICD)是目前公认的预防心脏性猝死的一线治疗方案。目前,临床上应用的永久性ICD 主要有经静脉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,因此与TV-ICD 相比,可避免血管和心脏相关的并发症[1]。为了保障生命安全优先,ICD 不可避免地会出现不恰当放电(inappropriate shock,IS)。就目前的数据而言,S-ICD的感知异常发生率较TV-ICD 低,但两者间的差异无统计学意义[2]。EFFORTLESS 研究发现,第一代S-ICD 的IS 年发生率为7%,再结合IDE 研究的数据,S-ICD 的3 年的IS 发生率为13.1%[3-4]。波士顿科学公司的第三代S-ICD 通过应用多种滤波技术和算 法,使IS发生率明显下降。近期的UNTOUCHED 研究表明,在射血分数降低的心力衰竭一级预防患者中,S-ICD 的IS 年发生率仅3.1%,为TV-ICD 的一半[5]。虽然随着S-ICD 硬件和软件的不断升级,IS 的发生率在不断降低,但其仍是不得不面对的临床问题。本文主要综述S-ICD 发生IS的原因和机制。

1 过度感知心内信号

非QRS 波群的心内信号都有可能被过度感知而导致IS,其中振幅较大的T 波最容易被过度感知。所以术前筛选十分重要,只有当R 波和T 波的振幅比(R/T)＞2.5 时才能通过筛选。当同时存在多个心内信号过度感知时,计数频率更容易达到除颤区而发生IS。当发生IS 时,部分患者可以通过程控调整参数和治疗原发病解决,而有些患者则需要手术调整S-ICD 甚至重新植入TV-ICD。

1.1 T 波过度感知

T 波过度感知(T-wave oversensing,TWOS)是导致IS 的主要原因之一。任何引起T 波和(或)QRS波群变化的情况均可能导致TWOS。T 波和QRS 波群受许多因素影响,如体温、神经体液调节、电解质、心肌供血、心肌炎、间歇性传导变化、T 波记忆、心脏手术、心力衰竭、疾病进展和药物等。由于TWOS 发生率较高,近年来开发出高通9 Hz 的SMART Pass 滤波技术,有效减少了TWOS 的发生。然而,为避免影响对细颤型心室颤动的正确感知,此功能在QRS 波群振幅＜0.5 mV 或心率＜43 次/min时失活。

心率增快可以引起R/T 改变,从而发生TWOS和IS。一项纳入69 例患者的小样本研究发现73%的IS 为心率增快时TWOS 所致[6]。Brugada 综合征是S-ICD 的适应证之一,但其心电图易受体温、迷走神经兴奋性等因素的干扰,具有间歇性和多变性,存在IS 风险。Brugada 综合征患者即便在静息状态下程控参数良好,运动时心率增快后也仍会出现ST-T 改变,还可能发生TWOS 和IS[7]。KAMAKURA等[8]研究发现,术前顺利通过体表心电图筛选并植入S-ICD 的Brugada 综合征患者中,有33%在术后运动中出现TWOS。

间歇性或新发的传导阻滞也会引起TWOS 和IS。SOUSA 等[9]报道了1 例快频率依赖性完全性右束支阻滞导致的TWOS 和IS。NOEL 等[10]报道了1 例快频率依赖性完全性左束支阻滞导致的TWOS 和IS。OMURA 等[11]报道了1 例新发的完全性右束支阻滞造成的TWOS 和IS。

心脏手术后发生的心电变化可引发TWOS 和IS。肥厚型心肌病患者行室间隔切除术后,新发完全性左束支阻滞会导致TWOS 和IS[12]。肥厚型心肌病患者显性旁道消融术后,T 波记忆和心肌病进展后R 波振幅减小也会导致TWOS 和IS[13]。左心室室性心动过速消融后心电改变使R/T 减小,可能造成TWOS 和IS[14]。SALEEM 等[15]报道了1 例行经导管主动脉瓣置换术及心房扑动消融的患者,术后心功能恢复,但心脏重构使R/T 减小,进而造成TWOS 和IS。

高钾血症会导致TWOS 和IS。血钾增高后将出现T 波振幅增大、R 波振幅减小和QRS 波群增宽,因而发生TWOS[16]。此外,高钾血症患者可能会合并缓慢性心律失常。CHUA 等[17]报道了1 例高钾血症合并代谢性酸中毒的患者,在室性逸搏节律下SMART Pass 功能失效,继而出现TWOS 和IS。

其他原因也可能造成TWOS 和IS。HALAWA等[18]报道了因为囊袋血肿导致脉冲发生器稍微移位而发生TWOS 和IS 的病例。心室起搏时T 波发生继发性改变,会导致TWOS,进而造成IS[19]。心肌缺血时,R 波振幅减小和ST-T 改变亦可能引发TWOS 和IS[20]。此外,BATUL 等[21]报道的1 例23 岁心肌病患者,因S-ICD 术后QRS 波群振幅增大超出模数转换器电路的动态处理能力,进而导致TWOS 和IS。

1.2 P 波、F 波、f 波或U 波过度感知

P 波、F 波、f 波或U 波的振幅相对于R 波振幅较小,但是也可能发生过度感知。当R 波振幅变化超出模数转换器电路的动态处理能力时,可能导致基线发生漂移,此时校正QRS 波群将缩小R 波和其他波之间的比例,从而发生过度感知和IS。有患者因体位改变导致R 波振幅减小,进而出现过度感知f 波,并引发IS[22]。当P 波、F 波、U 波振幅较大时,也会使R 波和它们之间的比例减小,从而发生过度感知和IS[23-24]。另外,在安装心脏起搏器的S-ICD患者中,心房单极起搏时起搏信号振幅较大,这种情况下也可能发生过度感知,此时可将起搏极性调整为双极起搏,以免发生过度感知[25]。

2 QRS 波群多重计数

当QRS 波群较程控的模板QRS 波群明显增宽时,可能导致多重计数,其中大多为双重计数。由于多重计数,宽QRS 波心动过速的频率即便在条件除颤区以下,也可能发生放电事件[17]。间歇性传导阻滞会导致QRS 波群多重计数,从而使计数频率达到条件除颤区以上,继而发生IS[10]。室性逸搏时宽QRS 波群可能发生多重计数,缓慢的心率也会使SMART Pass 功能自动关闭而发生TWOS,从而使计数频率达到条件除颤区以上,进而发生IS。心室起搏时,大多为宽QRS 波群,会发生多重计数,加之心室起搏的宽QRS 波群合并继发性T 波改变,容易发生TWOS,所以可能导致IS[19]。

3 室上性心动过速频率过快

研究表明,室上性心动过速(简称室上速)病史是预测IS 的独立危险因素,其引发的IS 大多是由于频率到达除颤区所致[26]。由于除颤区仅凭频率进行鉴别,因此,单区域设置不利于室上速的鉴别诊断。而双区域设置增加了条件除颤区,此识别区根据储存的模板进行形态鉴别,超过50%的模板(窦性心律下的QRS 波群)相似度考虑室上性心律,且可以评价单相或多相QRS 波群逐跳间的关系。在IDE 研究中,双区域设置使室上速患者发生IS 的相对风险降低70%;在EFFORTLESS 研究中,双区域设置下IS 发生率为6.4%,而单区域设置下IS 发生率为12%[3-4]。由于条件除颤区的形态鉴别功能无法关闭,因此,当有室上速伴差异性传导或逆向型房室折返性心动过速时,可能会造成误判,临床工作中需要予以注意。

4 肌电干扰

肌肉产生的电信号也可能被S-ICD 过度感知而导致IS,原因通常是肌电噪声较大而非R 波振幅显著变化,这可能与电极的位置和深度相关。肌电干扰的发生率并不低。ISHIDA 等[27]的研究入选了43例S-ICD 患者,术后使用8 字拉力绳对其进行运动测试(在胸前双手水平拉;双手上举至头上拉;左脚踩住一段,左手向上拉),发现其中12 例发生肌电干扰;中位随访672 d 后,有3 例因肌电干扰而发生IS。日本的一项研究显示,61 例接受S-ICD 的患者中6 例发生IS,其中发生肌电干扰者4 例[28]。目前,借助术前筛选算法并不能预防肌电干扰所致IS,进一步探索S-ICD 的手术方式,尤其是感知电极植入的部位和深度,可能有助于减少肌电干扰。

5 空气滞留

空气能使感知电极绝缘,而空气移动会导致电压急剧变化,心电图出现伪差、基线漂移和QRS 波群振幅减小,从而发生过度感知和IS。ALI 等[29]指出,空气滞留的发生率约为1.2%,在可能由空气滞留引起的S-ICD 故障中,93%属于IS,其中95%发生在S-ICD 植入后1 周内。滞留的空气大多在1 周内被生理吸收,因此空气滞留导致的IS 通常具有自限性,而这类IS 的诊断主要依据上述心电图表现、空气滞留的影像学表现,以及在IS 发生于术后早期并在滞留空气被吸收后好转的特征。

6 电极导线与脉冲发生器故障

尽管S-ICD 电极导线的故障率远远低于TV-ICD,但仍可能出现断裂,断裂的部位有剑突下转角处、靠近脉冲发生器处等[30]。电极导线断裂会导致感知异常和IS。电极导线与脉冲发生器接触不良,如电极导线未完全插入脉冲发生器,也会出现感知异常,进而发生IS[31];还有过脉冲发生器因密封塞损坏导致感知噪声而发生IS 的报道[32]。Twiddler's 综合征,或是其他原因导致的脉冲发生器或电极导线移位也会使心电图变化,从而发生过度感知和IS[33-34]。电极导线与脉冲发生器故障引发的IS 虽然不常见,但也是IS 的原因之一,此时需要重新调整或更换电极导线与脉冲发生器。

7 心肺复苏

与TV-ICD 主要感知心内电信号不同,S-ICD 感知的心电信号类似于体表心电图。心肺复苏在心电监护中产生的伪差,也可能发生在S-ICD 心电图中。心肺复苏产生的伪差与QRS 波群形态迥异,其频率即便落在条件除颤区,也会发生IS;加之心肺复苏患者发生过心搏骤停,此时预防TWOS 等算法可被自动关闭,导致过度感知风险增加。心肺复苏时,患者可能会经历频繁的IS 而导致左心功能恶化[35]。目前唯一的解决办法是,植入S-ICD 的患者行心肺复苏时,在脉冲发生器上放置磁铁,以抑制除颤[36]。

8 体外电磁干扰

尽管S-ICD 设有带通滤波器(允许3～40 Hz 的信号通过)和陷波滤波器(限制50 Hz 的信号通过)用来过滤心外信号,但体外的强电磁波作为一种高频信号仍能干扰S-ICD。有患者在使用电钻的过程中S-ICD 发生IS,还有患者握着游泳池漏电水泵附近的金属扶手时S-ICD 发生IS[37-38]。因此,需要提醒植入S-ICD 的患者注意预防电磁干扰,尤其是要避免触碰可能漏电的物体。

9 Sense-B 噪声

不明原因的Sense-B 噪声是发生IS 的原因之一。Sense-B 噪声导致的IS 特点[39]如下:①仅在主要或备选向量中出现;②心电图显示方形信号(信号饱和)以及不能解释的QRS 波群振幅减小;③过度感知通常不能由移动S-ICD 所诱发;④无电极导线及脉冲发生器故障的影像学证据;⑤具有正常阻抗的完整高压电路。产生Sense-B 噪声的具体原因相关公司尚未公布。由于Sense-B 噪声仅在主要或备选向量中出现,因此,如发生这种情况,则将感知向量程控为次要向量即可。

10 小结

多种原因会导致IS,如过度感知心内信号(T波、P 波、F 波、f 波或U 波)、QRS 波群多重计数、室上速频率过高、肌电干扰、空气滞留、电极导线与脉冲发生器故障、心肺复苏、体外电磁干扰、Sense-B 噪声等。发生IS 后建议重新程控S-ICD(如更改感知向量、更新心电图模板、打开条件除颤区、打开SMART Pass 功能等),并积极治疗基础疾病(如纠正电解质紊乱、纠正心力衰竭、调整药物、室上速射频消融等),以避免IS 再次发生。如IS 的诱发因素不能去除,则需要重新手术,以调整S-ICD 或植入TV-ICD。