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起搏脉冲及其影响因素全文
2021起搏脉冲及其影响因素(全文)
起搏心电图与普通心电图不同之处在于增加了起搏脉冲信号。
因此,分析起搏心电图的第一步就是熟悉起搏脉冲,它是起搏器所释放出的电刺激在心电图上的表现。
起搏脉冲在快速脉冲示波器上呈现为矩形波,矩形波的前缘反映了输出电压,前缘与后缘(尾缘)之间的距离则是脉冲持续的时间[1](图1)。
由于普通心电图走纸速度较慢,因此该矩形波在普通心电图上表现为占时极短的电位偏转波,该电位偏转波称为起搏脉冲、起搏信号、刺激信号、电脉冲、起搏钉或针样标记。
下面从起搏脉冲在心电图上的时间、振幅、形态、方向及其影响因素几个方面进行论述。
图1 起搏器脉冲示意图
图左侧为起搏器脉冲在快速脉冲示波器上显示的波形,呈矩形波,前缘的振幅是脉冲电压,以后逐渐下降,前缘到后缘是脉冲持续的时间,尾缘(后缘)的基线下方为脉冲反向过冲及其衰减曲线。
图右侧为该脉冲在常规心电图上的形状,为直上直下占时极短的起搏钉。
一、起搏脉冲的时间
起搏脉冲在心电图上的时间(长短)与起搏器发放的脉冲宽度有关。
埋藏式起搏器的脉冲宽度多介于0.3~0.5ms之间,起搏脉冲在常规速度(25mm/s)记录的心电图上表现为直上直下时间极短的脉冲信号波[1-3](图1、2)。
经食管心房或心室起搏时,脉冲输出时间多采用10ms,记录在心电图上的脉冲时间也相较较宽。
无创性经胸壁心脏起搏时,脉冲输出时间常为40~50ms。
由于起搏器输出脉冲的时间较长,脉冲在心电图上的时间更宽且明显变形。
二、起搏脉冲的振幅与形态
起搏脉冲振幅的高低及形态与下列因素有关系。
(一)正负两极间的距离
起搏脉冲振幅的高低主要取决于正极与负极之间的距离,两极间距离较远时,脉冲振幅较大,反之,脉冲振幅就较小。
图2 单极起搏脉冲与双极起搏脉冲
本图系一心房起搏患者,采用同等输出量不同极性起搏记录心电图。
左图为双极起搏时记录,右图为单极起搏时记录,箭头指示处为心房起搏脉冲,均占时较短,呈直上直下的钉样波
1.单极起搏时,负极位于心腔内电极导线顶端,而正极位于起搏器外壳,两极之间距离较远。
由于正极与负极之间距离较大,所形成的电场也较大,致使起搏脉冲在心电图上的振幅较高(图3~6)。
图3 单极与双极脉冲形成机理示意图
A图为单极起搏示意图,导线中仅一条金属导体,导线顶端(负极)位于心腔内,正极位于起搏器机壳,正极与负极间距离较远,环路中需通过人体组织,形成的电场较大,所产生的脉冲较大。
B图为双极起搏示意图,导线中两条金属导体,正极与负极均位于同一心腔内,负极位于导线顶端,正极位于距顶端1-2CM的环电极上,正极与负极间距离较近,形成的电场较小,所产生的脉冲也较小。
2.双极起搏时,起搏电极的正极与负极均位于同一心腔内,两电极间距离较近(一般为1~2cm)。
双极起搏所形成的电场较小,局限于两极之间,故起搏脉冲的振幅较低,甚至在某些导联上辨认不清,酷似室性、房性逸搏心律(图3~6)。
此时应从多个导联观察方可确定。
必要时,加大心电图记录增益使脉冲增大,有助于辨认。
不论单极起搏还是双极起搏(尤其是单极起搏),当起搏器输出较大时,起搏脉冲在心电图纸上的振幅就会明显增大,在其回零电位(心电图基线)时可发生“反向过冲”,表现为起搏脉冲后出现一个与起搏脉冲方向相反的电位偏转及占时较长的电位衰减曲线,酷似QRS波群。
较大的“反向过冲”及其后的电位衰减曲线可使随后出现的心房或心室激动波起始部含糊及变形。
若为心房脉冲,可掩盖其后的P波。
较大的起搏脉冲及“反向过冲”易被误认为是起搏的QRS波(图4A)。
此时,应观察刺激信号较小的导联或根据其后有无心室复极的T波来区别究竟是心室有效起搏还是单纯的起搏脉冲。
图4 单极与双极起搏脉冲
A图中第一个起搏脉冲(前个S处)后有QRS波及T波,为起搏搏动,起搏脉冲后的“反向过冲”部分与其后的QRS波起始融合,不易分辨:
第二个起搏脉冲(后一个S处)后无QRS波及T波,系不起搏,仅有起搏脉冲,起搏脉冲的振幅较大,“反向过冲”明显,其后有电位衰减曲线,酷似QRS波图双极起搏起搏脉冲。
B图中第1个起搏脉冲(前个S处)后有QRS波及T波,为起搏搏动:
第2个起搏脉冲(后一个S处)后无QRS波及T波,未起搏,仅有起搏脉冲。
起搏脉冲的幅度较小,负向过冲”不明显
图5 单极与双极起搏同一导联比较
本图系用程控仪改变起搏极性过程中连续记录Ⅱ导联心电图,输出均为2.4V/0.4ms,前三个为双极起搏,起搏脉冲较小,后三个为单极起搏,起搏脉冲较大
图6 单极与双极心房起搏时12导联起搏脉冲比较
A与B两图为同一患者在起搏心房时记录的12导联心电图,起搏器埋藏于左前上胸。
A图为单极起搏,起搏脉冲较大。
Ⅰ导联脉冲起始向上,Ⅲ导联脉冲起始向下,电轴左偏,反向过冲明显。
B图为双极起搏,输出电量与左图相同,其起搏脉冲及反向过冲明显变小,但电轴仍左偏
(二)起搏器释放的电能
反映起搏器每次释放能量大小的参数为输出电压和脉宽,当电压或和脉宽增加时,起搏脉冲的振幅增大;反之,起搏脉冲振幅降低(图7、8)。
虽然心电图上起搏脉冲振幅与起搏器的输出电压及脉宽有关,但不完全成正比。
因此,不能单纯依据心电图上起搏脉冲的振幅来推测起搏器输出能量的大小及电池储量的多少。
图7 不同输出电压对起搏脉冲振幅的影响
输出脉宽固定在0.5ms状态下改变输出电压,电压由7.5V逐渐降至5.0V、3.75V、2.5V时可见起搏脉冲振幅也逐渐降低。
3.75V与2.5V时已不起搏,其后无相关QRS波群,起搏脉冲与QRS波群不融合,起搏脉冲不受QRS波群影响,观察起搏脉冲振幅及形态的变化更为清楚
图8 不同输出脉宽对起搏脉冲振幅的影响
输出电压固定在5.0V状态下,改变输出脉宽,起搏脉宽与心电图脉冲振幅的关系。
脉宽由0.60ms逐渐降为0.5ms、0.4ms、0.3ms、0.1ms及0.05ms过程中可见起搏脉冲振幅也逐渐降低,脉宽0.4ms、0.3ms、0.1ms及0.05ms均不起搏,更能说明起搏脉宽与心电图脉冲振幅的关系
(三)心电图机滤波的范围
心电图机的滤波值也是影响心电图脉冲幅度的一个因素。
低通滤波数值较大时,心电图上的起搏脉冲振幅就大,相反起搏脉冲振幅变小。
低通滤波值一般置于100~150Hz。
有时为了减少肌电及交流电干扰,给予抗干扰处理,即将低通滤波值减小,这将使部分起搏脉冲的信号被滤掉,特别是双极脉冲受影响更大,甚至在心电图上看不到起搏脉冲,而被误认为室性逸搏心律、房性逸搏心律或束支阻滞(图9)。
此时,关闭抗干扰的滤波开关(提高低通滤波值)后描记心电图可使信号增大,有助于辨认。
图9 不同滤波状态下双极起搏脉冲比较
患者二度AVB,植入双腔起搏器,运行DDD模式,PAV150ms,电压3.0V/0.4ms。
左图是在100HZ时记录,心房与心室起搏脉冲均清晰可见。
右图系按下抗干扰键(35HZ)后记录,起搏脉冲明显减小,几乎不可见,类似自身心律及束支阻滞。
(四)起搏脉冲向量与导联轴的夹角
起搏脉冲在不同心电图导联上的振幅取决于起搏脉冲向量与导联轴的夹角。
当起搏脉冲向量与导联轴平行或接近平行时,该导联上的脉冲振幅就大,反之,起搏脉冲向量与导联轴垂直或接近垂直时,脉冲在该导联上的振幅就小。
三、起搏脉冲的极性
脉冲向量是由负极指向向正极。
起搏脉冲在各导联上的方向取决于起搏脉冲向量与导联轴方向。
脉冲向量的方向指向导联轴的正电端时,脉冲为正向,反之,背离正电端时,脉冲为负向。
(一)双极起搏
双极导线起搏时,负极位于心腔内电极导线的顶端,正极位于距电极顶端1~2cm处的环电极上。
脉冲在各导联上的极性与电极所在位置有关。
1.右室心尖部双极起搏时,起搏导线的顶端电极位于右心室心尖部,环电极在顶端电极的右上方,脉冲向量指向右上方,背离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联的正电端,即脉冲向量投影在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联轴的负电段,因此,起搏脉冲在这三个导联均向下(图10)。
图10 右心室心尖部双极起搏脉冲
患者三度AVB,行临时起搏,采用双极起搏导线,电极置于右心室心尖部,顶端电极位于左下方,环电极在顶端电极的右上方,输出电流7MA。
各导联脉冲振幅均较小,脉冲在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联均向下,脉冲电轴极度右偏,其后紧随QRS波群
2.右室流出道双极起搏时,电极导线指向左上方,电极导线的负极位于左上方,而正极位于右下方,脉冲向量指向右下方,背离Ⅰ导联的正电端,指向Ⅲ导联正电端,即脉冲向量投影在Ⅰ导联负电段和Ⅲ导联负电段,故Ⅰ导联脉冲向下,Ⅲ导联脉冲向上,脉冲电轴右偏(图11)。
图11 右心室流出道双极起搏
起搏脉冲起始在Ⅰ、aVL导联向下,在Ⅱ、Ⅲ、aVF导联向上,脉冲电轴右偏,符合右心室流出道起搏特点
(二)单极起搏
电极起搏时,负极位于心腔内电极导线顶端,正极(起搏器外壳)多位于右前胸、左前胸或腹部等部位,脉冲在各导联的极性就取决于起搏器埋藏的位置。
1.起搏器位于右前胸时,脉冲向量指向右上方,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ导联均应出现向下的脉冲波(图12)。
图12 起搏器埋于右上胸的单极起搏
起搏器(正极)位干右上胸,导管顶端电极(负极)位于右室心尖部,起搏脉冲幅度均较大,起搏脉冲起始部在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVL、aVF导联均向下,aVR导联向上,脉冲向量极度右偏,反向过冲明显
2.起搏器埋于左前胸时,脉冲向量指向左上方,Ⅰ导联脉冲向上,而Ⅲ导联应向下(图13)。
图13 起搏器埋于左上胸单极起搏
起搏器埋于左上胸,电极位于右室心尖部,脉冲向量指向左上方,因此起搏脉冲起始部份在Ⅰ导联向上,在Ⅲ导联向下,脉冲电轴左偏
3.起搏器置于腹部时,脉冲向量就指向下方,在Ⅱ、Ⅲ及aVF导联均向上。
依此类推其他导联的脉冲方向。
根据起搏脉冲在各导联上的方向,虽然可推测电极的位置,但远不如根据起搏脉冲后的心房或心室波判断更准确。
四、起搏脉冲的种类
(一)心房脉冲
起搏器的心房输出电路发放的脉冲称心房脉冲,用于起搏心房(图14、15)。
当心房电极脱位到心室时也可起搏心室。
图14 三腔起搏脉冲
三腔起搏患者,每一次心搏,先是心房起搏脉冲及起搏的P波,其后依次为左室脉冲、右室脉冲及起搏的QRS波
(二)心室脉冲
起搏器的心室输出电路发放的脉冲称心室脉冲,用于起搏心室(图14、15)。
三腔起搏器有两个心室输出电路,分别发放右心室脉冲及左右心室。
无论左心室电极还是右心室电极脱位到心房时均可起搏心房。
图15 心室测试脉冲与备用脉冲
本图系双腔起搏器正值心室阈值测试时记录,第2个心搏中心室测试脉冲起搏心室,心室备用脉冲落于QRS中,不能激动心室。
第6个心搏心室测试脉冲未起搏心室,其后的心室备起搏心室产生QRS波
(三)测试脉冲
起搏器在自动阈值测试中发放的测试脉冲称为测试脉冲(图15)。
(四)备用脉冲
起搏器在自动阈值测试中紧随测试脉冲后发放脉冲称为备用脉冲(图15)。
(五)安全起搏脉冲
当自身心脏或外界电信号落入心房脉冲后的交叉感知窗内会触发心室脉冲提前发放,该脉冲称为安全起搏脉冲,目的是防止交叉感知导致心室脉冲的抑制(图16)。
图16 室性早搏引发心室安全起搏
患者因窦性心动过缓及完全性左束支传导阻滞植入Biotronik公司PHILOSⅡD双腔起搏器,目前起搏频率80PPM,PAV200ms,AV安全窗口100ms。
本图第1个和第9个心搏为心房起搏后经房室结下传心室的搏动,该心室激动落入心室感知电路的正常感知期,抑制了心室脉冲的发放。
在心房标记通道上显示竖线及P,心室标记通道显示黑块及S。
第2、3、5、6及7均为房室顺序起搏,心房与心室标记通道均显示竖线及P,AV间期为200ms,心室脉冲后QRS波与下传的QRS波近似,可能系起搏搏动或为融合博。
第4和第8个心搏呈现短AV间期(100ms),A脉冲与V脉冲之间可见室性早搏的QRS波,在心室标记通道显示心室感知的黑块(由于空间小,未能记录出S)和安全起搏脉冲的竖线及P。
由于安全起搏脉冲落入室性早搏的QRS波末尾,心室肌正处于不应期不能再次激动,成为无效脉冲。
五、小结
起搏脉冲是心脏起搏器发放的电刺激在心电图上的具体表现,它代表了起搏器所释放出的电能。
起搏器的脉冲宽度在0.3~0.5ms时,表现在心电图纸上是一个时间极短的脉冲信号波。
起搏脉冲的振幅主要取决于两个起搏电极之间的距离。
双极起搏时两极间距离近,起搏脉冲较小;而单极起搏时,脉冲距离远,振幅较大。
起搏脉冲振幅的高低也受起搏器输出电压和脉宽的影响,当电压或和脉宽增加时,脉冲的振幅增大;反之,脉冲振幅降低。
起搏脉冲振幅的高低还与心电图机的滤波及采样率有关。
当开启心电图机滤波时,起搏脉冲变小。
起搏脉冲在各导联上的方向取决于起搏脉冲向量的方向与导联轴的关系。
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