微型無導(dǎo)線心臟起搏器的臨床應(yīng)用與進(jìn)展

汪菁峰 梁義秀 宿燕崗

經(jīng)靜脈植入電極導(dǎo)線和制作囊袋放置脈沖發(fā)生器依然是目前植入式心臟電子裝置的基本結(jié)構(gòu),而導(dǎo)線、囊袋相關(guān)的并發(fā)癥是困擾臨床醫(yī)生的重要問題,包括導(dǎo)線脫位、導(dǎo)線斷裂、靜脈血栓形成、三尖瓣返流、囊袋血腫、導(dǎo)線與囊袋感染等仍嚴(yán)重威脅患者健康。因此掙脫導(dǎo)線和囊袋的束縛進(jìn)而完成起搏器的“無線”革命,是近年來起搏器技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。

隨著起搏器電池技術(shù)的不斷發(fā)展和電子線路的微型化,微型無導(dǎo)線起搏器誕生了。其將高能電池、傳導(dǎo)環(huán)路、起搏電極集成為可全部植入心腔的微型“膠囊”,體積只有傳統(tǒng)起搏器的1/10,直接采用傳統(tǒng)電刺激的方法起搏心內(nèi)膜,無需經(jīng)過能量的轉(zhuǎn)換、發(fā)射及接收過程,降低能量損耗,同時進(jìn)一步減少囊袋帶來的手術(shù)復(fù)雜性和相關(guān)并發(fā)癥。目前,通過認(rèn)證的微型無導(dǎo)線起搏器主要有兩種,一種是NanostimTM無導(dǎo)線起搏器(leadless cardiac pacemaker,LCP,St.Jude Medical),采用主動螺旋固定裝置;另一種是MicraTM無導(dǎo)線起搏器(micra transcatheter pacing system,TPS,Medtronic),采用被動倒鉤狀固定裝置。兩者均基于導(dǎo)管的推送系統(tǒng),采用高集成能量的微型電池,進(jìn)行低能耗設(shè)計(jì),通過介入操作,能夠可靠地固定于心肌內(nèi),其脫位與穿孔的發(fā)生率低,便于測試與調(diào)控,植入與取出技術(shù)易操作。筆者主要結(jié)合現(xiàn)有臨床研究,對該兩款微型無導(dǎo)線起搏器的結(jié)構(gòu)與功能、適用人群、植入手術(shù)安全性與有效性、起搏器械的移除、與皮下埋藏式心臟轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(ICD)的聯(lián)合應(yīng)用等問題作一簡單闡述。

1 微型無導(dǎo)線起搏器的結(jié)構(gòu)、功能及遞送系統(tǒng)簡介

兩款無導(dǎo)線起搏器的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)見圖1。相比之下Micra TPS更為小巧,但預(yù)期電池壽命亦較短;Nanostim LCP通過血流溫度調(diào)整起搏頻率適應(yīng)性變化,而Micra TPS通過三維加速計(jì)進(jìn)行頻率應(yīng)答;Nanostim LCP需通過與體表接觸方能對起搏器進(jìn)行詢問和程控,MicraTPS則通過射頻遙測系統(tǒng)即可進(jìn)行起搏器程控、遠(yuǎn)程隨訪及自動閾值檢測與奪獲管理;Micra TPS輸送鞘直徑較大,為避免血栓形成,需加強(qiáng)術(shù)中肝素的應(yīng)用;Nanostim LCP通過旋轉(zhuǎn)遞送導(dǎo)管的手柄,采用主動螺旋將起搏器固定于心內(nèi)膜(主動固定),Micra TPS則通過四個鎳鈦合金的倒鉤將起搏器固定于心內(nèi)膜(被動固定);手術(shù)操作均需在X線透視下完成,經(jīng)皮操作,通過配套的遞送系統(tǒng)經(jīng)靜脈將起搏器置入右室(圖2A)。心腔內(nèi)超聲雖有助于起搏器定位,但鑒于費(fèi)用問題及操作復(fù)雜性,目前非常規(guī)流程。Nanostim LCP和Micra TPS兩種微型無導(dǎo)線起搏器結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)的比較見表1。

圖2 微型無導(dǎo)線起搏遞送系統(tǒng)及移除裝置示意圖

2 微型無導(dǎo)線起搏器的適應(yīng)證與禁忌證

根據(jù)相關(guān)臨床研究入排標(biāo)準(zhǔn)[1－3],上述兩款無導(dǎo)線起搏器主要適用于行右室單腔起搏治療的患者(VVIR),包括慢性心房顫動伴完全性房室傳導(dǎo)阻滯或長RR間期;竇性心律伴高度房室傳導(dǎo)阻滯且活動量低或預(yù)期壽命較短者;竇性心動過緩偶伴竇性暫停;不明原因暈厥伴心電生理檢查異常(如HV間期延長)。主要禁忌證包括:機(jī)械三尖瓣;已存在心內(nèi)膜電極導(dǎo)線;下腔靜脈濾網(wǎng)置入者;醋酸地塞米松過敏者(起搏器頭端為激素釋放電極);股靜脈解剖異常者;肺動脈高壓;30天內(nèi)發(fā)生急性冠狀動脈綜合征者;極度肥胖以致無法對起搏器進(jìn)行程控詢問者。根據(jù)微型無導(dǎo)線起搏器的優(yōu)勢,有兩類患者尤其適用:①終末期腎功能衰竭患者,此類患者大多埋有深靜脈導(dǎo)管、血液透析管,是血行感染的高危人群,而無導(dǎo)線起搏器體積小,周圍有快速的血流沖涮,心腔密閉與外界無交通,因此不易發(fā)生感染相關(guān)并發(fā)癥;同時無導(dǎo)線起搏器保留中心靜脈或周圍靜脈不被占用,對血透患者亦至關(guān)重要[4]。②之前植入經(jīng)靜脈起搏器,反復(fù)感染或靜脈栓塞患者,植入微型無導(dǎo)線起搏器則可杜絕相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生。

3 微型無導(dǎo)線起搏器植入安全性及有效性

2013年Reddy等[1]發(fā)表的Leadless研究是首次測試Nanostim LCP在人體安全性與有效性的臨床研究,共入選33例患者,手術(shù)成功率97%;隨訪90天,2例患者(6%)發(fā)生嚴(yán)重不良事件,其中1例因右室穿孔心包壓塞導(dǎo)致死亡,另一例則經(jīng)未閉卵圓孔將起搏器植入左室,后成功取出重新植入右室。在隨后的LEADLESSⅡ研究[2]中,共入選526例患者,植入成功率達(dá)95.8%。12個月隨訪,起搏感知參數(shù)良好,90%以上患者符合既定要求(即R波振幅≥5.0m V,輸出閾值≤2.0 V/0.4 ms),其中平均R波振幅(9.2±2.9)m V,起搏閾值(0.58±0.31)V/0.4 ms。嚴(yán)重不良事件發(fā)生率6.5%,其中包括心臟穿孔1.6%,因起搏閾值升高而重新手術(shù)0.8%,血管相關(guān)并發(fā)癥(如出血、動靜脈瘺、假性動脈瘤等)1.2%,起搏器脫位1.1%,其中4例進(jìn)入肺動脈,2例進(jìn)入右股靜脈,所有脫位起搏器均成功取出;此外尚有7例患者因閾值升高、心功能惡化等原因成功取出起搏器。整個研究過程中,28例(5.3%)患者死亡,均與植入器械無關(guān),其中2例與手術(shù)操作相關(guān)。

表1 兩種微型無導(dǎo)線起搏器結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)的比較

針對Micra起搏器的Micra TPS研究[3]于2013年12月開始,2015年5月入組結(jié)束,共入選725例患者,手術(shù)成功率99.2%(719/725)。6個月隨訪,98.3%患者輸出閾值≤2.0V,其中平均起搏閾值、R波振幅、起搏阻抗于植入時分別為0.63 V/0.24 ms,11.2 m V,724Ω,6個月隨訪時分別為0.54 V/0.24 ms,15.3 m V,627Ω,各項(xiàng)參數(shù)于隨訪過程中均逐步趨于穩(wěn)定。嚴(yán)重不良事件發(fā)生率4%,其中心臟穿孔或心包壓塞1.6%,動靜脈瘺或假性動脈瘤等血管相關(guān)并發(fā)癥0.7%,血栓栓塞并發(fā)癥0.3%,1例患者因起搏閾值升高重新植入,無起搏器脫位事件發(fā)生。目前正在進(jìn)行的Micra Post-Approval Registry是一項(xiàng)前瞻性、非隨機(jī)對照、多中心注冊研究[5],預(yù)計(jì)入組植入Micra TPS患者共1 830例,主要觀察植入術(shù)后30天內(nèi)相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率。中期結(jié)果對已入組的795例患者進(jìn)行了總結(jié)分析,手術(shù)成功率99.6%,植入時平均起搏閾值、R波振幅、起搏阻抗于植入時分別為0.6±0.5 V/0.24 ms,(11.4±5.3)m V,(721±181)Ω;6個月隨訪時起搏閾值(0.6±0.3)V/0.24 ms,阻抗(572±115)Ω。術(shù)后30天內(nèi),12例患者(1.5%)發(fā)生嚴(yán)重不良事件,其中心臟穿孔或心包壓塞1例,起搏器脫位1例,穿刺血管相關(guān)并發(fā)癥6例(包括血腫、動靜脈瘺、假性動脈瘤等),深靜脈血栓1例,其他胸痛、肺水腫、敗血癥等各1例。研究中共22例患者死亡,無一例與起搏器械相關(guān)。總體而言,Nanostim和Micra兩款微型無導(dǎo)線起搏器植入成功率高,電學(xué)參數(shù)穩(wěn)定,并發(fā)癥發(fā)生率低。目前為止,還沒有針對兩種無導(dǎo)線起搏器的對比性研究,從研究結(jié)果看,兩者總體并發(fā)癥的發(fā)生率基本相當(dāng)。

4 微型無導(dǎo)線起搏器與傳統(tǒng)經(jīng)靜脈起搏器的比較

新近有文獻(xiàn)比較了無導(dǎo)線起搏器與傳統(tǒng)單腔起搏器術(shù)后早期并發(fā)癥的發(fā)生率,術(shù)后2個月內(nèi)前者器械相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率(4.8%)略高于后者(4.1%)[6],但兩者并發(fā)癥的具體種類及占比差異較大。傳統(tǒng)起搏器術(shù)后早期并發(fā)癥主要為氣胸(0.6%～0.9%)、電極脫位(0.1%～1.7%)、囊袋血腫(0.2%～0.7%)和心臟穿孔(0.1%～0.3%);而無導(dǎo)線起搏器術(shù)后早期主要并發(fā)癥為心臟穿孔(1.6%),血管相關(guān)并發(fā)癥(0.9%)、起搏閾值升高需重置電極(0.5%)和起搏器脫位(0.5%)。而12個月長期隨訪結(jié)果顯示,Micra TPS較傳統(tǒng)起搏器總并發(fā)癥減少48%(4.0%vs 7.6%,P＜0.01),再住院率降低47%(2.3%vs 4.1%,P＜0.05),因各種原因?qū)е碌钠鸩b置移除降低82%(0.7%vs 3.8%,P＜0.01)[7];Nanostim-LCP則較傳統(tǒng)起搏器并發(fā)癥降低71%。

目前微型無導(dǎo)線起搏器與傳統(tǒng)經(jīng)靜脈起搏器相關(guān)并發(fā)癥的比較僅限于歷史對照結(jié)果,缺乏“頭對頭”研究,但現(xiàn)有的間接對照結(jié)果表明無導(dǎo)線起搏器可顯著降低氣胸、鎖骨下靜脈血栓或阻塞、導(dǎo)線斷裂磨損、囊袋感染等并發(fā)癥,但增加心臟穿孔及股靜脈血管相關(guān)并發(fā)癥。

5 微型無導(dǎo)線起搏器的移除

起搏裝置的安全移除是微型無導(dǎo)線起搏器廣泛應(yīng)用于臨床的重要前提。研究顯示正常人體右室可容納3個Micra TPS裝置[8],因此當(dāng)無導(dǎo)線起搏器電池耗竭時,除了關(guān)閉其起搏感知功能,及時將其取出亦可為以后的治療提供更多余地。此外,由于起搏閾值異常升高、起搏裝置感染或需升級為雙心室起搏等原因,亦需將起搏裝置取出。Nanostim LCP和Micra TPS的近端均設(shè)有一個接口,在X線透視下,相應(yīng)的抓捕器械通過股靜脈鞘與起搏器尾端同軸錨定后,逆時針旋轉(zhuǎn)2圈左右即可將整個無導(dǎo)線起搏裝置取出(圖2B)。一般而言,激素釋放電極6周左右即可與心內(nèi)膜形成纖維包裹,因此起搏電極的移除分為早期移除(≤6周)與晚期移除(＞6周)?，F(xiàn)有臨床研究結(jié)果顯示,Nanostim LCP早期移除成功率100%(5/5),晚期移除成功率91%(10/11),其中2/3患者起搏器植入時間超過6個月(平均346天),起搏器移除后30天內(nèi),無手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生,證實(shí)右室無導(dǎo)線起搏器移除是安全可行的[9];而未能取出的1例患者是由于起搏器植入部位不當(dāng),受瓣膜附屬結(jié)構(gòu)影響,導(dǎo)致抓捕器無法與起搏器成功錨定所致。Micra TPS相關(guān)數(shù)據(jù)顯示無導(dǎo)線起搏器植入后6個月內(nèi),9例患者嘗試移除起搏器,7例成功移除,1例于植入后229天因纖維包裹嚴(yán)重以致無法取出,另1例則因X線透視機(jī)故障導(dǎo)致移除手術(shù)失敗。與傳統(tǒng)經(jīng)靜脈起搏器類似,因Micra TPS為被動固定電極,其頭端與心內(nèi)膜組織形成纖維包裹更為牢固,導(dǎo)致起搏器移除相對較為困難。動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示Micra TPS植入28個月后,起搏器成功移除率75%(3/4),病理解剖顯示未成功移除者由于起搏器被纖維組織完全包裹所致。因此如何充分利用現(xiàn)有的影像學(xué)技術(shù)判斷起搏器與纖維組織包裹程度,從而正確評估器械移除的風(fēng)險,是今后重要的研究方向。

6 微型無導(dǎo)線起搏器與皮下ICD

近年來全皮下ICD(S-ICD)系統(tǒng)問世并開始應(yīng)用于臨床,其導(dǎo)線與脈沖發(fā)生器均位于皮下,除顫導(dǎo)線不直接接觸心臟及相關(guān)靜脈,尤其適用于不能經(jīng)靜脈植入ICD導(dǎo)線者。由于S-ICD不具有常規(guī)起搏功能,有癥狀性心動過緩需要起搏者或存在頻繁單形室性心動過速(VT)能被抗心動過速起搏(ATP)有效終止者不適合植入S-ICD。隨著無導(dǎo)線起搏器的誕生,S-ICD聯(lián)合應(yīng)用無導(dǎo)線起搏器的理念亦同時誕生了。Tjong等[10]在動物(n＝2)及人體(n＝1)上同時植入SICD及Nanostim-LCP,電生理檢測顯示Nanostim-LCP起搏功能和S-ICD感知功能無相互干擾,且除顫治療不影響Nanostim-LCP的正常功能。病例報道顯示Micra TPS與SICD亦無相互影響[11]。Boston Scientific公司研發(fā)了一種SICD與無導(dǎo)線起搏器的聯(lián)合裝置(圖3),其主要特點(diǎn)為SICD→無導(dǎo)線起搏器單向傳遞信號,而后者同時具備抗心動過緩起搏與ATP功能。Tjong等[12]在40例動物(包括羊8例、豬5例和犬27例)體內(nèi)植入S-ICD與無導(dǎo)線起搏器的聯(lián)合裝置,植入成功率98%(39/40),并對其中23例犬進(jìn)行90天隨訪。隨訪結(jié)果顯示無導(dǎo)線起搏器VVI工作狀態(tài)良好,S-ICD感知到的VT事件99%(398/401)均成功傳遞至無導(dǎo)線起搏器,并100%進(jìn)行ATP治療;無論竇性心律、起搏心律、VT/心室顫動,S-ICD均可正常感知。S-ICD與無導(dǎo)線起搏器聯(lián)合裝置的應(yīng)用目前仍處于動物試驗(yàn)階段,其安全性和有效性有待大型臨床研究進(jìn)一步證實(shí)。

7 微型無導(dǎo)線起搏器的局限性、前景與展望

現(xiàn)有的無導(dǎo)線起搏系統(tǒng)仍存在一些問題有待解決:①首先,現(xiàn)有的無導(dǎo)線起搏產(chǎn)品僅適用于富有腱索和室壁較厚的心室起搏,由于心房壁薄,無腱索等結(jié)構(gòu),2種微型起搏器均無導(dǎo)線的彈性支撐,無法固定于心房,不能實(shí)現(xiàn)更符合生理需求的心房起搏或房室同步起搏;可能的解決辦法是采集體表心電圖波形,正確識別和記錄心房波,從而達(dá)到心房跟蹤心室起搏的目標(biāo)。②其次,無導(dǎo)線起搏器電池耗竭時如何處理也是一大難題。有關(guān)無導(dǎo)線起搏器移除的臨床數(shù)據(jù)十分有限,隨著時間延長,植入的無導(dǎo)線起搏器有可能被全部包埋入心內(nèi)膜纖維組織中,此時耗盡電量的起搏器很難經(jīng)靜脈移除,只能將起搏器關(guān)閉(程控為OOO模式),但這種曠置在右室的起搏器是否會增加血栓風(fēng)險、右心功能不全及系統(tǒng)移位風(fēng)險,目前尚不得而知。因此,無導(dǎo)線起搏似乎更適用于老年患者,對年輕患者的獲益程度尚需長期隨訪研究來證實(shí)。③此外,現(xiàn)有的臨床研究數(shù)據(jù)顯示無導(dǎo)線起搏器心臟穿孔及股靜脈血管相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率較高,但有望通過對植入者技術(shù)的培訓(xùn)控制并發(fā)癥的發(fā)生。最后,無導(dǎo)線起搏器費(fèi)用相對昂貴,其單價大約為傳統(tǒng)單腔起搏器的4～5倍,高昂的費(fèi)用某種程度上亦限制了其推廣應(yīng)用。

圖3 無導(dǎo)線起搏器與皮下ICD聯(lián)合應(yīng)用

總體而言,無導(dǎo)線起搏器擺脫了囊袋和導(dǎo)線的束縛,完全避免了囊袋和導(dǎo)線感染的相關(guān)并發(fā)癥,操作簡單、便捷、創(chuàng)傷小,使起搏器植入的總體并發(fā)癥顯著下降。隨著無導(dǎo)線起搏技術(shù)的迅猛發(fā)展,無導(dǎo)線起搏器將不僅僅局限于右室起搏,而是逐步實(shí)現(xiàn)右房、左室的無導(dǎo)線起搏,并通過電子集成技術(shù)完善各起搏裝置間的感知、起搏協(xié)調(diào)工作,進(jìn)入真正的起搏“無線”時代。