三、附加识别功能
附加识别功能主要用于鉴别室上速、过感知、噪声干扰、导线故障等不需要ICD干预的临床情况,减少不恰当治疗(图2-4)。
1.突发性
主要用于鉴别窦性心动过速(窦速)和室速。因为大多数窦速都是逐渐开始的,而室速大多突然发作,借此区别两者。突发性功能测定与计算非心动过速间期和心动过速间期之间的差值(通常采用各自四个心动周期平均值)有关。如果差值大于某时间界限(如100ms)或间期比例(如非心动过速间期的80%),则ICD诊断为室速并进行干预治疗,反之则诊断为窦速而不进行干预。突发性仅能进行一次判定,无法进行判定后调整,故而需与其他附加识别功能联合应用。
图2-4 美敦力公司程控界面,提示不同分区设置的频率、间期个数、室上速鉴别等功能
2.稳定性
稳定性是指心动过速不同周长间差别的最大允许范围,意味着心动过速时心律的规整性,通常以毫秒(ms)表示,主要用于区分室速和心房颤动(房颤)伴快速心室率,房颤发作时心室率相对不规整,室速往往较为规则。心动过速事件满足初始识别和突发性之后,才会进行稳定性判定,具体数值在不同公司有所不同。值得注意的例外情况,如房颤的心室率极快而不规则性相对降低,再如,药物干预后单形性室速频率不稳定或多形性室速,都可能导致稳定性功能识别失误。因此该功能同样需与其他附加识别功能联合开启。
3.形态学
ICD保存正常情况下QRS波形态腔内电图模板,心动过速发作时ICD自动与模板进行比较,从而鉴别室性还是室上性。不同公司的形态学鉴别方式不同。间歇性或新出现束支阻滞、室内差异性传导、窄QRS波室速时可能出现无法正确形态学鉴别,一旦出现,需要关闭模板自动更新功能。相对于突发性和稳定性,形态学鉴别具有更高灵敏度和特异性,尤其在单腔ICD中,该功能起到很大作用。但模板的准确获取非常重要,尤其避免将室性早搏(室早)存为模板的情况出现。
4.房室逻辑关系(双腔ICD)
双腔ICD比单腔ICD增加了房室(AV)逻辑关系功能,与其他附加识别功能联合,进一步提高了室速的准确识别。ICD一旦检测到心动过速,会分别测定心房率和心室率,通过比较两者频率分为V>A、V=A、V<A三种情况。若V>A则直接诊断为室速;若V=A,则进行突发性和形态学鉴别;若V<A,则进行稳定性和形态学鉴别。不同公司该功能的算法基本相似,但命名不同(美敦力公司称为PR logic,雅培公司称为频率分支鉴别,百多力公司称为Smart)。
5.其他特殊功能
众多临床研究表明,相比抗心律失常药物,ICD预防心脏性猝死的效果更优,并显著降低全因死亡率。当ICD植入4~5年,接近1/3的患者会经历至少一次放电事件,16%~18%的患者会经历一次不恰当放电治疗(图2-5)。不恰当放电可分为不恰当放电和不必要放电两类,不恰当放电是指放电并非由室速/室颤事件引起,放电原因通常为室上速或过感知;不必要放电是指放电确实由室速/室颤事件引起,但该事件可被无痛治疗终止或自行终止,放电原因通常为非持续性室速。不恰当放电的危害不仅在于降低患者的生活质量,甚至会影响患者的心衰发生率和死亡率。CABG试验表明,ICD患者的生活质量明显低于无ICD患者,而没有发生电击的ICD患者的生活质量与无ICD患者相同;Poole等研究表明,植入ICD用作一级预防的心力衰竭患者,发生过电除颤的比没有的患者有更高的死亡风险,Mishkin等研究表明,遭受ICD电击后的心力衰竭患者需长期加强对其心力衰竭失代偿的早期征兆和症状进行严密监测。随着临床上对减少ICD不恰当放电的需求不断增加、电子科学技术的不断发展,各ICD生产厂商均不断针对减少ICD不恰当放电的自动化功能进行优化研发,2015年四大国际性心电生理学会组织(HRS,美国心律学会;EHRA,欧洲心律学会;APHRS,亚太心律学会;SOLAECE,拉美心脏起搏与电生理协会)亦共同撰写了《HRS/EHRA/APHRS/SOLAECE ICD程控及测试优化专家共识》以规范化ICD的术后管理。
图2-5 不恰当放电的发生率
6.室上速的鉴别
ALTITUDE研究结果表明,83%的不恰当放电由室上速事件引起(表2-1)。在“基本识别”中,除ICD对室速/室颤事件的频率、分区的诊断方法外,还介绍了通过突发性、稳定性、房室逻辑关系等方法鉴别室上速的基本功能。临床上,与室上速事件相比,室速/室颤事件的QRS波形态通常表现为宽大畸形,而形态学鉴别功能也是现代ICD鉴别室上速的重要手段之一。
表2-1 不恰当放电的原因
(1)美敦力公司的Wavelet功能(图2-6):
可自动或手动(可程控)收集患者窦性心律时的QRS波形态模板。当心率落入室速/室颤识别区后,回看诊断成立前的8个心搏,将每一个心搏QRS波与存储的窦性心律模板进行比对打分,若该QRS波形态匹配度超过程控值(默认为70%)则定义为与窦性心律模板“匹配”。若8个心搏中至少有3搏“匹配”,则ICD会判定该事件为室上性事件而抑制预计发放的室速/室颤治疗。图2-7为一Wavelet正确鉴别室上速而避免ICD不恰当放电的案例。临床研究表明,与关闭Wavelet相比,开启Wavelet减少不恰当放电率58.8%。
图2-6 美敦力公司Wavelet功能运作原理
对于ICD而言,保证对室速/室颤事件识别的敏感性达到100%对保障患者安全至关重要。因此Wavelet在运作时会受到以下条件约束:①仅运作于初始识别阶段,再识别阶段不工作。②运作受“SVT Limit”(可程控)限制,即ICD设定一个鉴定室上速的心动周期上限(如260ms,PainFree SST研究推荐除特殊适应证人群外,提升SVT Limit到222~230次/min以减少不恰当放电)。若事件发作的心动周期小于260ms,则认为心率过快,为保证安全,不进行室上速的鉴别,Wavelet功能也不会运作。③运作受“High Rate Timeout”(可程控)限制,即ICD设定一个因鉴别为室上速而抑制室速/室颤治疗的时间上限(如室颤区开启,0.75min),当Wavelet等鉴别室上速的功能抑制治疗超过时间上限,则诊断室速/室颤事件成立按原计划发放治疗(图2-8)。
图2-7 美敦力公司Wavelet功能举例
(2)雅培公司的远场形态学鉴别功能morphology match:
每3h更新窦性心律模板,当心室率达到室速/室颤检测频率时开始比对,比对采用进场通道信号进行对齐,采用远场通道信号进行形态匹配,匹配度超过90%(可程控)定义为“匹配”,10个心搏中至少3个匹配则判定为室上速事件。
(3)波士顿科学公司的形态学鉴别功能:
集成在Rhythm ID模式中,不可单独程控,窦性心律模板同样可以自动或手动收集。Rhythm ID利用一种基于形态学的方法,结合其他以间期为基础的鉴别标准,被称作向量定时相关性(vector timing and correlation,VTC)。
7.过感知的鉴别
过感知引起的不恰当放电约占12%。临床上主要由以下两类事件引起:①T波过感知造成心室的重复计数,误判为室速/室颤事件(图2-9)。②非心脏事件造成心室的重复计数,误判为室速/室颤事件,如导线脱位、绝缘层或导体损伤、导线与器械连接问题造成的干扰、肌电干扰或来自其他植入设备的干扰(如起搏器、神经刺激仪及左室辅助装置等)。《HRS/EHRA/APHRS/SOLAECE ICD程控及测试优化专家共识》中推荐植入时开启T波识别功能和导线故障的预警和噪声识别功能,以避免过感知引起的不恰当放电。
图2-8 美敦力公司 High Rate Timeout程控与案例
图2-9 T波过感知导致心室率进入室速/室颤识别区
不同生产厂商避免T波过感知的功能设计原理不同,雅培公司、波士顿科学公司、百多力公司主要应用滤波算法过滤干扰信号,美敦力公司则采用精确识别并标记出T波的算法以保证信号信息的完整性。
1.雅培公司专为减少T波过感知设计了新型滤波器——LFA低频滤波器 这种增强型滤波器能够将R/T振幅比值提高2~3倍,从而改善感知性能以减少T波过感知的可能性,与原产品相比,增强型滤波器可减少91%的T波过感知,且并未造成额外的R波感知不良。
2.波士顿科学公司采用20~85Hz的带通滤波器 允许R波信号正确感知的同时,滤过低频的T波信号(<20Hz)和高频的肌电干扰(>85Hz),并采用动态噪声算法(DNA)避免噪声干扰DNA利用噪声信号频率和能量特点将信号判定为噪声。在一定范围内提高感知灵敏度数值高于检测到的噪声信号以避免感知噪声,DNA对所有三种感知通道(心房、右心室、左心室)都自动有效(图2-3)。
3.百多力公司同样采用带通滤波的方法避免T波过感知和非心脏事件干扰 对于心室起搏后和心室感知后的T波过感知采用不同的处理策略,对于心室起搏后的T波感知,可程控“Post pace T-wave suppression”开启,通过调整感知灵敏度和带宽设置来避免。对于心室感知后的T波感知,可程控成“TWS”,通过调整全波/半波整流方式来避免。
4.美敦力公司T波识别技术 首先通过差分滤波放大R波与T波的幅度差异,取3组R波+T波的幅度均值作为识别阈值以区分两者,在不过滤掉T波的情况下准确识别T波,从而校准RR间期(图2-10)。区别R波和T波需满足以下条件:①R波与T波腔内图振幅稳定;②R-T间期稳定且满足R波、T波交替的模式标准;③差分滤波前EGM的R/T比例必须小于差分滤波后EGM的R/T比例。
图2-10 美敦力公司ICD T-Wave功能运作原理
噪声信号干扰通常具有的3个典型特点:①噪声信号产生的RR间期是极短的,非生理性的;②噪声信号在近场通道(RVtip—RVring)中出现,在远场通道(RVtip—RVcoil)中并不存在;③短RR间期频繁出现。
基于此,对于避免非心脏性事件的干扰,美敦力公司一系列功能组合的运作方式。
(1)间期<120ms的事件诊断为干扰(默认,不可程控)。
(2)右室导线噪声识别(RVLND)功能:对比近场与远场的信号感知,如果远场通道相应位置没有信号,或幅度差异满足机器设定的标准,则判定当前信号来自右室噪声,当室速/室颤事件诊断成立时,抑制室速/室颤治疗发放。
(3)导线完整性报警(LIA)功能:60d内满足以下3个条件中的2个,将会以ICD报警及远程随访网络报警的形式提示右室导线可能存在故障,并将室颤诊断条件中的识别室速所需的RR间期数目(number of interval for detection,NID)延长至30/40,以减少不恰当放电:①右室起搏阻抗变化超过250Ω;②发生2次及以上频率高于220ms的非持续性室速(RR间期持续6个但不满足室速/室颤检测标准);③3d内出现30个以上短于150ms的RR间期感知。临床研究表明,相比于传统阻抗监测,LIA功能可识别额外67%的导线故障。
8.非持续性室速的鉴别
目前避免非持续性室速导致的不恰当放电的方式主要有三种:①适当延长诊断窗口:PREPARE研究表明,室颤区初始识别(NID)延长至30/40可降低不恰当放电63%。②适当设置ATP治疗:室颤事件诊断成立后,ICD可在充电前或充电过程中先发放一次ATP治疗,保证不延误治疗的前提下减少不必要放电。③充电过程中或结束时对心律失常事件终止与否的再确认:美敦力公司Comf i rmation+功能依据检测心律失常的周长评价节律是“继续”或“终止”,从而更好地识别在充电时心动过速被ATP终止或自动终止并放弃电击,避免在充电结束时由于单个室早或单个快速事件导致的不恰当电击。