无导线心脏起搏讲课

起搏器进展：无导线心脏起搏自1958年第一台永久全埋藏式起搏器植入人体后，起搏器技术不断发展、提高，起搏器的临床应用范围及适应证也在不断地拓宽。现代起搏器已成为心脏病学诊断与治疗越来越重要的技术。历史历史首例起搏器设计工程师RuneElmqvist首例起搏器植入医生AkeSenning历史植入首例起搏器患者ArneLarsson历史植入人体的首例起搏器历史主要内容•现有起搏系统•无导线起搏系统–概述–植入技术•相关研究•未来展望现有起搏系统•组成–脉冲发生器–起搏电极导线也正是起搏器并发症的主要来源现有起搏系统—问题•电极导线–气胸（1.6-2.6%）–导线断裂（1%）–脱位（2-4%）–心脏穿孔（1%）–导线路径中的静脉血栓（1-3%）–三尖瓣返流–慢性电极失效（5年内5-7%）现有起搏系统—问题•脉冲发生器–病人不适–囊袋感染•首次植入0.5%的感染率•再次植入2-7%的感染率–血肿–外观（女性、反复更换）起搏器感染带来临床及经济负担•起搏器患者植入后15个月的感染死亡率为36.3%,是未感染起搏器患者死亡率（15.4%）的2倍多•起搏器患者感染的平均住院时间(LOS)为14.4天，相比而言，起搏器患者未发生感染的平均住院时间为4.8天•在美国，治疗起搏器感染患者的边际成本为$16,852到$24,459需要一个全新的起搏系统，可以提供可靠的起搏感知；同时，解决现在起搏系统所带来的挑战最小化感染、气胸、脱位以及其他和导线及囊袋相关的风险与此同时，这个起搏系统还应该具备以下功能改善患者的依从性和舒适度兼容MRI*机器取出更安全且易操作怎么办？•*MRIconditionalstatusoftheNanostimdevicenotyetdetermined这需要一个全新的起搏系统，可以提供可靠的起搏感知；同时，解决现在起搏系统所带来的挑战最小化感染、气胸、脱位以及其他和导线及囊袋相关的风险与此同时，这个起搏系统还应该具备以下功能改善患者的依从性和舒适度兼容MRI*机器取出更安全且易操作怎么办？•*MRIconditionalstatusoftheNanostimdevicenotyetdetermined没有起搏器电极、无需起搏器囊袋的全新的起搏系统主要内容•现有起搏系统•无导线起搏系统–概述–植入技术•相关研究•未来展望解决办法？无导线起搏—类型•经体表无线能量传输心脏起搏–超声能量传输方式–磁能量传输方式•微型无导线起搏器•生物自发电起搏器•全皮下植入式心脏转复除颤器系统(S-ICD)超声能量传输方式•在体表植入超声发射装置(发射器)•静脉途径在心脏内植入超声接收装置(接收器)•接收器可以接收发射器透过胸壁发送的超声能量并转换为电能量(即脉冲电流)进行心脏起搏超声波穿透胸壁电刺激脉冲信号0-3V脉冲发生器无导线电传导使用超声波作为起搏能量-EBR系统尺寸小•高效的能量传递•被动发射，无内部能源•体积0.05cc•总体长度9mm•直径2.6mm组织锚定结构长度3.6mm•五个爪状结构•0.9mm2氧化铱阴极头端•钛合金外壳•纤维网状编制的表明易于组织生长包裹导引鞘-前端可以转动的12F动脉导引鞘管-可经动脉逆行或者经房间隔穿刺进入左室递送导管-8F中空鞘管，头端有特殊设计连接植入部分，可以注入造影剂-电极预置于头端，通过尾端操纵杆释放使用超声波作为起搏能量-EBR系统检测联合植入的右室设备-任何起搏器，ICD或者CRT定位电极EBR系统协同发放起搏脉冲-自动同步LVfirst3ms-每跳自动调整发射器13cc（7.5mm厚）有线连接穿透距离46cm电池42cc（11.8mm厚）程控仪无线连接方式使用超声波作为起搏能量-EBR系统使用超声波作为起搏能量-EBR系统例1：患者男、69岁，缺血性心肌病，药物治疗后心功能NYHA3级，EF值25％，QRS波呈左束支阻滞图形，时限240ms，此前植入的ICD做一级预防治疗。因评估ICD寿命还有3年，又因各参数稳定故未更换ICD。本次因严重心衰拟将ICD升级为CRT-D。植入术中，将超声左室起搏电极植入在左室后侧壁，起搏阈值1.0V，脉宽0.5ms，超声发放器植入在左胸第5肋间，经心电图及Holter证实其功能稳定、持续性双室同步起搏（图5-1-16）。第6月随访时，仍为双室同步起搏，起搏的QRS波时限150ms，心功能与EF值均明显改善。例2：患者男、59岁，缺血性心肌病伴心功能3级，心衰药物治疗不理想，EF值27％，此前因三度房室阻滞已植入双腔ICD，右室起搏的QRS波时限160ms。2007年ICD升级为CRT-D，本次因左室起搏阈值升高拟更换左室起搏导线，但因入路静脉闭塞而不能实施。曾因二尖瓣严重反流给予二尖瓣夹（MitraClip技术）治疗。本次超声左室内膜起搏的阈值0.7V，脉宽0.5ms，其发放器放置在左胸第6肋间，植入后双室同步起搏3月后患者心衰症状明显改善，但不久心功能再度恶化，磁共振检查提示，超声发放器已不位于接收器的正上方，使发放的超声波束被肋骨遮挡（图5-1-17），为此再次做手术调整，将发放器位置上调到第6肋间。6月后患者症状改善，但仍呈间歇性双室起搏，起搏的QRS波时限130ms，不起搏时160ms，术后EF值从27％升高到46％，心功能2级，心衰症状明显改善。例3：患者男、62岁，缺血性心肌病，EF值19％，因冠脉三支病变已放置支架。2007年因左束支阻滞、QRS波时限160ms及心衰加重而植入CRT-D。经冠状静脉的左室起搏导线放植在左室侧壁，但临床症状未获改善，因二尖瓣明显反流而做了二尖瓣夹的治疗，二尖瓣反流明显减少，因对CRT治疗无反应，本次将超声左室起搏电极植于心尖侧壁，超声发放器放置在左侧第7肋间的接收器上方。植入后发放器工作有效而稳定，起搏阈值1.0V，脉宽0.5ms。图5-1-18显示，左室起搏电极距发生器仅5~6cm，两者之间有小的弯度与夹角。6月随访中，均呈稳定的双室同步起搏，QRS波时限140ms，左室缩小，EF值增加，心功能逐渐改善，植入3月时心功能3级，6月时心功能改善为2~3级。磁能量传输方式•与利用超声能量相似，通过植入心前区皮下的发射器将磁能量传递至心腔内的电极接收器线圈，进而接收器将接收到的磁能量转换为交变电流，经整流和电容整形成为近似方波的心脏起搏脉冲进行心脏起搏•影响磁能量消耗的主要因素是发射器与接收器的距离与角度——距离越近、越平行越好•由于利用磁能量出现较晚，相关临床试验尚未开展使用电磁感应作为起搏能量发射组件-皮下植入接收组件-心内膜植入在线圈中产生一个快速变化的磁场利用线圈切割磁感线产生的电能来夺获心肌8cm8mmLeadlesspacingusinginductiontechnology:impactofpulseshapeandgeometricfactorsonpacingefficiency；Europace(2013)15,453-459doi:10.1093/europace/eus308无导线起搏系统如何实现磁感应Wienekeetal.PACE2009;32:177-83使用电磁感应作为起搏能量利用电生理导管递送接收线圈发射线圈产生电磁场缺点：虽然稳定夺获心脏，但无法解决能量传输中的太大能量损耗问题通过植入皮下金属线圈将电磁能量转换为交变电流，经整流和电容整形成为近似方波的心脏起搏脉冲，在0.5mT的磁场强度下经过约3cm胸壁的能量传输后，由右室心尖螺旋电极转化产生0.6-1mv、脉宽0.4ms的起搏脉冲电流，稳定夺获起搏心脏。生物自发电起搏器研究•酶生物发电技术。2005年Yuhashi等用人工酶Ser415Cys/GDH(葡萄糖脱氧酶)作为阳极与BOD(胆红素氧化酶)阴极组成酶燃料电池，通过分解血液中的葡萄糖，从而使电子在电池两极之间移动产生电流•纳米发电技术。纳米材料氧化锌发电线，用人工组织黏合剂固定在大鼠搏动的心脏表面，随着心脏的搏动，纳米发电线被拉伸缩短和弯曲(形变)，获得电流•生物学自发电技术研究尚处于生物材料学研究阶段，离临床应用还有相当距离微型无导线起搏器•St.Jude:LeadlessPacamaker(LCP)——Nanostim™•Medtronic:PercutaneousLeadlessPacemaker(PLP)•LCP•Nanostim•PLP•MedtronicMicraVVIRPacemaker•IntendedforpatientsthathaveaClassIorIIindicationforasingle-chamberventricularpacemaker–Contraindicatedinpatientswithcurrentimplanteddeviceswhich:•wouldinterferewiththeplacementoftheMicradevice•areprovidingactivecardiactherapy•Volume:1cc(Adaptapacemaker~10cc)Pre-IDEI120696Confidential微型无导线起搏器•经静脉推送系统进入右室心尖部•预期寿命9-13年-心室100%起搏时寿命为9年-心室50%起搏时寿命为13年Nanostim™使得无导线心脏起搏成为可能•高效节能–大容量电池–无需导线–低功率的通讯传导–双重固定:单匝螺旋(x2拉力强度)加上有棱角的尼龙缝线–通过影像确保螺旋旋出的圈数–基于导管的植入和取出系统Nanostim™VVIR起搏器通过股静脉进入到右心室。主要内容•现有起搏系统•无导线起搏系统–概述–植入技术•相关研究•未来展望Nanostim™无导线起搏器的递送系统•递送导管–柔软、灵活、导管头端可转向的设计最小化并发症–固定功能–整合的保护套–18F•手柄4个功能–操控头端转向–锚定/解除–旋转机器–释放固定•Deliverycatheter•deflectablesegmentNanostim™无导线起搏器的取出系统新型微型无导线起搏器植入方法股静脉穿刺长导丝放置上腔静脉扩张鞘管沿着导丝放入右心房位置沿着扩张鞘管放入起搏器递送系统通过外置手柄处的偏转系统，控制偏转导管拖拉鞘管尾端双股线确定起搏器固定牢靠，剪短双股线其中一根抽出递送系统起搏系统放置到位后，使用外置程控仪器测试参数植入完成圣犹达LCPNanostim™的程控通过体表ECG电极通讯传输–无需庞大的天线–无需额外的电路组件–电池电流比遥测系统少特性有导线起搏器无导线起搏器植入过程外科手术制作囊袋+导线(7Fr)股静脉穿刺递送(18Fr)植入时间30–40分钟15–20分钟15(进出导管时间)X线曝光植入离X线球管近植入离X线球管更远连接导线和机壳连接无需装置在血液系统中(长期)是的(导线)无需(无导线)通过三尖瓣(长期)是的(导线)无需(无导线)系统移除移除过程对医生和患者而言都是困难而存在风险的工具和使用都十分轻松寿命(2.5V,500Ω,60bpm)Accent™SR（非RF）100%起搏–11.9年75%起搏–12.5年50%起搏–13.3年100%起搏–9.3年75%起搏–11.0年50%起搏–13.4年寿命2.5V,600Ω,60bpm更换通过囊袋通过股静脉:移除+新植入选择另一个相邻的植入兼容MRI有条件的–影响影像暂未确定与传统的有导线起搏系统对比主要内容•现有起搏系统•无导线起搏系统–概述–植入技术•相关研究•未来展望•2006年Echt等首先在猪模型上进行了无导线超声心脏起搏的可行性和安全性研究•2007年，Lee等利用相同的方法，首次在人体成功进行了通过超声能量进行心脏起搏的研究–在右房右室和左室共80个位点进行了起搏测试，发射器至接收器距离为(11.3±3.2)cm。平均起搏阈值为(1.01±0.64)V,机械指数为(0.5±0.3)，首次证实在人体利用超声能量行心脏起搏安全可行•2013年，Auricchio等报道了3例利用这项技术在患者实现CRT的病例•Wi