【心电学】许原教授:起搏器特殊功能—自动阈值测定

来源：365心血管网

自动阈值测定是现代起搏器的主要自动化功能之一，目前自动阈值测定的方式有2种，其分别为Medtronic公司的Kappa 700型和Pacesetter公司生产的Affinity系列的起搏器。
　　起搏阈值是指起搏器能够持续夺获，引起心肌除极的最低的起搏器输出功率。自动阈值测定功能是在起搏器内编排了自动进行阈值测定的程序。该功能首先能够识别起搏器所输出的功率是否能有效夺获，并按照规定的时间进行阈值检测。如果未到阈值检测的时间，而起搏器检测到有失夺获的情况，起搏器首先自动提高输出功率，立即自动测定起搏阈值，并在新测定的阈值的基础上，按照起搏器的规定自动设定新的输出功率。
一．设置自动阈值测定功能的目的
　　在确保患者安全的基础上，以最低的起搏功率工作，以达到安全、节能的目的。
二．自动阈值管理（Capture Management）
　　自动阈值管理是Medtronic公司Kappa 700型起搏器最重要是自动化功能之一。
　　1．起搏电极导线的选择
　　在低和高极化起搏电极中，由于夺获与失夺获两者的刺激除极波均不同（图1），Kappa 700的自动阈值管理功能中，由于改进了放大电路的敏感性，能够根据起搏信号后波形或斜率的变化判定是否有效夺获心室。因此，Kappa 700型起搏器应用的心室起搏电极导线为普通电极导线，不需要对心内膜电极导线和电极的极性加以限制，目前国际13个厂家生产的电极导线都可使用。

图1 低极化和高极化电极夺获失夺获时不同的电曲线
　　箭头所指的波为失夺获形成的曲线
　　2．自动阈值管理功能
　　Kappa 700的自动阈值管理功能中，主要表现为自动测定起搏阈值、自动确定并随时调整起搏器输出电压及自动保护性起搏。
　　3．自动阈值管理的工作方式
　　⑴ 起搏阈值搜索（Pacing Threshold Search PTS）：起搏阈值搜索有3个步骤：①首先确定“支持事件”：所谓“支持事件”指测试时所程控的连续3个起博或自主节律；②测试脉冲：以当时程控的电压和脉宽为起点，测试脉冲的起搏频率为支持事件时的最快频率+15 ppm；③后备脉冲：每个测试脉冲后110ms发放后备脉冲，后备脉冲的强度是脉宽为1.0ms的程控电压，用于失夺获时的紧急起搏（图2）。

图2 起搏阈值搜索示意图
　　起搏阈值搜索由可以分为非跟踪模式下的PTS和跟踪模式下的PTS 2种方式。非跟踪模式中“
　　支持事件”的起博频率就是测试时的程控心率，“测试脉冲”的起博频率也是“支持事件”时的最快频率+15 ppm。而跟踪模式下的PTS，则将
　　PAV/SAV间期缩短到“状态检查”中测量到的最短的AV间期，以便能够有效夺获心室（图3）。

图3 自动阈值测定过程
　　⑵ 测定时间-强度曲线（图4）：通过自动测定起搏器的强度-时间曲线，以检测起搏器的输出功率阈值和阈脉宽，以便能够有效夺获心室，测定过程中
　　共有3个步骤：①测定起搏电压的基本强度（基强度），是指在以1.0ms脉宽时，检测出的最小起搏电压的数值。②测定时值，时值是在2倍基强度的输出电压时所测定出的最窄脉宽；例如：如果测定的基强度为0.5V，测定时值的电压暂时固定为1.0V，并以1.0ms的脉宽为起点，逐渐缩窄脉宽，直到不能夺获为止，能够引起心肌除极的最窄的脉宽即为实际测定的时值。③在实际测定的基强度和时值的基础上，起搏器自动确定强度-时间曲线，此后，可以分别将基强度和时值×1.5~5倍，即为最后实际应用的起搏功率和脉宽（图5）。

图4 时间强度曲线

图5 测定起搏阈值与阈脉宽
　　右侧第一个黑点表示脉宽1.0V时测定的阈值，左侧的黑点表示2倍阈值时测定的阈脉宽。
　　经函数计算得出的抛物线表示在不同脉宽时的阈值，竖线区为阈下值。田字符号表示为脉宽
　　0.4ms时的最适起搏电压。
　　⑶ 起搏阈值测定时间间期：有2种：①
　　植入后30分钟；②测试间期可自行设定为1、7、14、28及42天。随访时，能通过程控仪将所有数据打印，可以及时了解患者的动态阈值变化（图6）。

图6 起搏器植入急性期阈值的变化
　　起搏器植入1周内记录到的阈值变化曲线，横线表示自动测定的阈值，
　　黑点表示起搏器自动确认及实际输出的起搏电压。
三．自动夺获功能（Auto Capture）
　　自动夺获功能是Pacesetter公司生产的Affinity系列起搏器的重要自动化功能之一。Affinity系列起搏器有3种类型：5330（DDDR）、5230（DDD）和5130（VVIR）。自动夺获功能主要应用于心室起搏。
　　自动夺获功能是在起搏器原有通过磁铁测定阈值（Vario）功能的基础上，增设的起搏器自身自动程控输出阈值的自动化功能。
　　1．起搏器自动夺获功能
　　⑴ 起搏夺获的自动确认：起搏器刺激信号发出后，自动判定信号后是否跟随心脏的除极反应。为此，起搏器设置了2套感知系统，一套为ER感知系统，即对起搏器刺激后引起的心脏除极波（Evoked Response ER）加以感知。另一套是原有的心脏自发除极波感知检测系统。当起搏器发放刺激时，2套感知系统同时自动关闭，15ms后，ER感知系统立即开放，并持续47.5ms，其目的是检测起搏信号后有否心脏除极波（图7），如果没有检测到心脏除极波，则自动发放脉宽0.49ms，电压4.5V的备用脉冲。而心脏自发除极波感知检测系统则在有效不应期过后，才再次开放。

图7 ER感知系统检测心脏除极波
　　A 起搏器发出脉冲后，ER感知系统感知了ER信号。
　　B ER感知系统在62.5ms内未感知ER信号，立即发放保护性起搏。
　　⑵ 自动保护性起搏：凡是在起搏器信号后62.5ms内，ER感知检测系统未能检出心脏除极波时，起搏器即确认为失夺获，立即发放高能有效的脉冲（脉宽0.49ms，电压4.5V）夺获心脏，以确保起搏器应用的安全性（图8）。

图8 Holter记录到失夺获后起搏器发放备用脉冲
　　图中箭头指第一个刺激信号是原起搏信号，紧跟其后的信号为备用脉冲
　　⑶ 自动测定起搏阈值：自动测定起搏阈值的间期有2种，①
　　每隔8h自动测定一次；②当原有的起搏电压2次失夺获时，起搏器则立即检测起搏阈值，并重新确认新的起搏电压。
　　⑷ 起搏电压的自动确认：自动测定起搏阈值后，在起搏阈值的基础上自动增加0.25V作为新的起搏电压。　
　　自动夺获型起搏器可以将每次测定结果应用坐标图显示，使得随访医生能够及时了解患者起搏阈值变化的情况（图9）。

图9 起搏器记录的起搏电压变化曲线
　　起搏器自动测定阈值后，在阈值的基础上增加0.25V，即为起搏电压
　　2．起搏电极导线的选择
　　由于自动夺获型起搏器检测起搏阈值、有效降低起搏电压并确保安全的因素是刺激信号15ms后没有过高的局部极化电位影响。局部极化电位的形成是电极发放刺激后，阴离子远离电极形成1次放电，此后，阴离子返回电极周围，形成了反向电流，其引起的电位差称为2次放电，又称作局部极化电位（Lead Polarization）。普通电极（高极化电极）的局部极化电位很高起搏器不能鉴别心脏除极波与局部极化电位，因此，自动夺获型起搏器必须使用低极化电极，以确保起搏器安全起搏。
四．自动阈值测定功能的临床意义
　　两种方式的自动阈值测定功能有各自的独到之处，可以通过下表得到较全面的了解。无论如何，自动阈值测定功能的问世是起搏工程学中的一场革命，也是人工心脏起搏器走向自动化的一个里程碑。其临床意义可以总结为6个字：安全、节能、省时。
　　2种方式的自动阈值测定功能的比较