心脏电生理检查基本原理及应用
一、电生理检查的适应证心脏电生理检查技术日益完善,已成为研究心律失常发病机制及对心律失常进行治疗的重要手段。详尽的电生理检查有助于医生准确判断快速或缓慢心律失常的发病机制、客观评价患者的预后以及选择针对性的治疗手段,如射频消融治疗快速心律失常,永久性心脏起搏器植入治疗缓慢心律失常等,其具体适应证见下表。表1. 心脏电生理检查的适应证二、心脏电生理检查准备1.人员要求心脏电生理工作者应掌握丰富的心脏电生理知识,应有电生理检查技术、导管消融和起搏器植入术训练的经历,并已掌握了这些检查技术和治疗方法。对每一个异常结果的临床意义均能根据目前心脏电生理学科发展水平做出合理的解释,了解每一项检查可能带来的益处和可能出现的并发症及处理方法。心脏电生理工作者应不断学习、交流和总结提高使自己成为电生理专家,而不是导管消融匠或起搏匠。2.电生理检查实验室(导管室)电生理导管室可单独或与冠脉、先天性心脏病和其它介入学科共用。一个电生理导管室通常需要以下设备:①X光影像及X线防护设备;②电生理记录仪、刺激仪和射频仪或三者合一;③穿刺针、各种血管穿刺鞘、电生理检查导管和射频消融导管及连接线;④高级电生理中心还需要有三维电生理标测系统如Ensite3000/NaVx、和/或CARTO电解剖标测系统和/或磁导航标测系统;⑤各种抗心律失常药物、诊断和抢救用药;⑥除颤器和心肺复苏设备;⑦血压、氧饱和度监护仪和/或ACT检测仪;⑧心胸外科急诊手术后备。3.术前准备工作应尽可能收集较完整的病史和病历资料,如血常规、血生化、出凝血时间、X线胸片、超声心动图、静息时和心律失常发作时的心电图。特别是发作时的心电图,对心律失常的分类、机制的理解、心动过速起源部位和手术方案的制定,有重要的参考价值。4.病人准备电生理手术通常是择期手术,术者应尽早通知病人,与病人及家属进行交流与沟通,并需要签署书面知情同意书。心脏电生理检查前应向病人解释清楚进行此项检查的目的,术中可能会发生的危险以及可以达到的治疗效果。患有心力衰竭、心肌缺血和电解质紊乱的病人,需进行积极的治疗待病情稳定后再进行心脏电生理检查。在心脏电生理检查前抗心律失常药物至少停用5个半衰期,除非有特殊情况,才在药物治疗期间进行此项检查。术前应该告知病人根据其个体的不同情况,检查可能需要的时间及可能的风险,包括出血、血肿、感染、穿孔、血栓形成、血栓栓塞、中风、心肌梗死、死亡和需要植入起搏器治疗等,这些并发症可能但不一定发生,重要的是告知病人,可能由于检查和手术的不同,其相应并发症的概率不同。镇静剂一般用苯二氮卓类,常规用量时这些药物对电生理检查结果几乎没有影响。局麻药利多卡因的总量应低于2.5mg/kg,如果皮下注射超过此剂量时,引起血清药物浓度升高将影响电生理检查结果。对于手术时间较长及需要全身麻醉的患者术前可能需要导尿。病人术前通常需要禁食,防止在复律或气管插管过程中发生误吸。5.手术人员安排简单的电生理手术,通常需要一位电生理医师、一位助手及一位护士、一位负责刺激、标测、记录和发放射频消融的医师或训练有素的工程师。有些手术可能需要全身麻醉,如小儿不能配合手术还需要一位麻醉师,复杂电生理检查病例可能需要多位电生理医师一起讨论,明确心律失常的机制和治疗的策略。三、电生理参数的设置电生理检查时,关注的事件如QRS时限、激动从希氏束至心室的传导时间等是通过信号滤波和电极间距来实现的。1.低频滤波和宽电极间距测量QRS波群时间心电图滤波最好是0.5~100Hz,因为心跳最大电能是发生在低频的范围内,低频端的信号比高频端的传播得更远。临床上心电图机设定的滤波范围不尽相同,但都是大同小异,比如GE Marquette MAC 1200型心电图机设的滤波范围为0.8~20Hz。相对来说电极间距比较大,比如左右手臂、上下肢和胸壁与Wilson氏中心电站之间,腔内电极用较低频滤波和较宽的电极间距除记录到标测部位最大心内电图外还可能记录到远场电位。比如右心室电极用0.5~100Hz记录,可能记录到一个宽的心内电图伴有多个成分,第一个波可能为振幅相对低的心房波,第二个可能是振幅较高的心室波,第三个可能是较宽和圆钝的T波。2.高频滤波与较短电极间距记录局部事件,如希氏束电位最好将滤波频率设置为30Hz/40Hz~500Hz或更高。实际上希氏束几乎没有心肌纤维,所产生的电量也小,用30Hz/40Hz~500Hz和较短的电极间距(2~10mm)可记录到最大的希氏束电位;同时较高的滤波频率其电信号传播相对较差,可排除远场电位和较大的电信号,其它腔内电图的滤波频率设置与希氏束相同。不同的滤波设置可对体表心电图及腔内心电图产生重要影响,因此,适当的滤波设置对心电信号采集、处理具有重要意义,图1为滤波设置对心电信号的影响。图1.滤波设置对体表、心内电图图形的影响左图:所有通道设置为高通0.05Hz,低通400Hz;体表心电图图形可以接受,但心内电图包含了临床不相关的低频成份,而干扰了心内电图的高频成份。中图:所有通道设置高通为30Hz,去除了低频成份,心内电图则尚可接受,但体表心电图的QRS波群形态发生改变,P、T波因为完全是低频成份,被完全去除了。右图:典型正常的设置,体表心电图滤波为0.05-200Hz,心内电图滤波设置为30-400Hz。3. 电生理检查体表、心内导联的选择为了方便对心律失常的电生理机制分析和治疗效果的观察,根据不同的心律失常类型选择不同的体表导联和心内导联,不管什么类型的心动过速,一般至少选择3个相互垂直的体表导联即I、AVF和V1导联,分别代表X、Y和Z轴,有助于心电向量的分析,确定心动过速的起源部位。如普通室上性心动过速选择3个体表导联和多个腔内导联,通常是高位右心房、希氏束、冠状静脉窦、右心室导管和标测消融导管(HRA、His、CS1-10、RVA、ABL),典型心房扑动和心房颤动等可能需要Halo、Lasso导管。四、穿刺与导管放置虽然无统一的电生理检查方法,但穿刺技术都是相同的。贵要、锁骨下、颈内外和双侧的股静脉均可作为穿刺点,插入导管数量和穿刺点同样由电生理检查的目的和操作者的习惯决定。一般的室上性心动过速电生理检查时通常插入4根导管,即高位右心房、希氏束、右心室和冠状窦导管,见图2。通常从左右侧股静脉插入高位右心房、希氏束、右心室导管,从左锁骨下静脉插入冠状窦导管,冠状窦导管也可以从左侧贵要静脉、颈内外静脉和股静脉插入。图2. 标准4根电极导管电生理检查放置示意图及X线投照 左侧为导管放置示意图右上为后前位X线投照图,右下为左前斜X线投照图,HRA:高位右房,RVA:右心室,PCS:近端冠状窦,DCS:远端冠状窦,His:希氏束。1.锁骨下静脉和颈内静脉穿刺颈内静脉发生气胸危险性低,但导管操作困难,由于操作时靠近头部,长时间操作保持无菌较困难。锁骨下静脉穿刺有发生气胸的风险,但在大的医疗中心,气胸的并发症并不高,从锁骨下静脉插入导管较易送入冠状窦和右心室心尖部。一旦穿刺成功后,导引钢丝应保证顺畅无阻力,绝对避免使用暴力,放入导引钢丝后,应在X线透视下确保钢丝在静脉内,以防误穿刺锁骨下动脉,最好证实导引钢丝已进入下腔静脉。有一种例外的情况,行左锁骨下静脉穿刺时,患者存在永存左上腔静脉或双上腔静脉,其发生的几率大约为千分之三,这时导引钢丝的走行与动脉的走行相似,应在X线下将导引钢丝送到右心房,证实导引钢丝在静脉系统中,方可插入鞘管。如果穿刺进入锁骨下动脉,仅是导引钢丝进入,拔出钢丝压迫数分钟即可,一旦插入鞘管,绝不能直接拔出,需外科医师介入取出并缝合动脉。因为锁骨下动脉其后壁无组织压迫,动脉压力又高,不易止血,易造成血胸低血压休克,甚至威胁生命。2.股静脉穿刺股静脉穿刺是做电生理检查最常用的穿刺方法,主要用于放置右心系统导管如高位右心房、希氏束和右心室导管等,用可控性导管,此途径同样可放置冠状窦导管。此种穿刺方法虽然常用且相对安全,如果穿刺点位置不正确或过度穿刺,同样有损伤动脉血管、血肿、血栓形成、后腹膜出血和动静脉窦形成的风险。3.指引鞘近年来用一些特殊的鞘来固定导管,如Schwartz鞘,主要用于右侧房室旁路消融、房间隔穿刺、左心房和肺静脉造影、肺静脉隔离治疗。一些电生理实验室也用这些特殊的鞘穿刺房间隔进行左侧房室旁路的消融,这些特殊的鞘通常较长,远端通常在心腔内,并根据不同操作部位设计特定的造型。4.房间隔穿刺和左房导管技术房间隔穿刺技术可追溯到20世纪50年代,当时主要用于风湿性心脏病二尖瓣狭窄的球囊扩张。近10多年来,随着房颤的导管消融进展,确定肺静脉为消融的主要靶静脉,房间隔穿刺技术是治疗过程所必需。房间隔穿刺及使用僵硬的导管在左心房内操作,心脏穿孔引起心包填塞的危险始终存在,特别是左心耳、左房后壁。五、刺激技术1.刺激强度和脉宽绝大多数电生理实验室采用的刺激强度是起搏阈值的2~4倍,刺激脉宽为1~2ms。一般采用导管顶端电极作为起搏刺激的负极,导管的近端电极环作为起搏刺激的正极。2.刺激方法2.1频率递增刺激 也叫S1S1刺激。为一组合连续刺激,后一组刺激比前一组刺激频率增快,以后每一组刺激的周长逐渐缩短。频率递增刺激的目的是分析房室或室房传导特点、观察传导顺序、诱发心动过速。具体方法以稍短于窦性频率的周长开始,每次以20-50ms递减,直到发生房室文氏阻滞及2:1传导阻滞。如从500ms开始,之后450ms,400ms,350ms,300ms以后通常每次递减20ms,如280ms,260ms等。心房心室刺激通常最短做到260ms即可,如想诱发房速在确定房室2:1传导的情况下可做到200ms。刺激导管的位置:心房导管多置于高右房部位,心室导管多置于心尖部或流出道。刺激心房时AH间期随起搏周长的缩短而逐渐延长直至发生房室结阻滞,但结下传导(HV)不受影响。心室频率递增刺激可了解室房逆行传导特点和传导能力。起搏频率相同下62%患者前传能力强于逆传能力,18%逆传强于前传,20%前传、逆传能力相等。房室结前传延迟者如伴有I° AVB,室房传导能力也较低。窦律QRS正常者85%可见到逆传H波,右室心尖刺激时希氏束导联中H波在室波之前。2.2 早搏刺激 在一固定数目的刺激后(也可以是自发心跳)引入一个周长较短的刺激称为早搏刺激(S1S2)。如固定刺激周长为500ms给8个刺激(S1),第9个刺激周长为350ms(S2)。有时需要引入2个早搏刺激(S2S3)或3个早搏刺激(S2S3S4)。早搏刺激技术常用来评估组织不应期、诱发和终止心动过速、心动过速的鉴别。2.3程序刺激 程序刺激是连续多组早搏刺激且早搏周长逐渐缩短。目的是观察传导时间(包括递减传导及跳跃现象)、诱发心动过速及测量房室结和旁道的有效不应期。具体方法是在8-10个固定周长起搏的基础上引入早搏,早搏联律间期每次递减10ms。如基础频率周长为500ms,第一个早搏周长设400ms,即S1/S2为500/400ms,以后为500/390ms,500/380ms,500/370ms…,S2通常最短做到260ms。程序刺激时可观察传导时间的改变情况,如房室或室房传导时间逐渐延长称为递减传导,如传导时间突然延长≥50ms则称为跳跃现象。递减传导是房室结的传导特点但在少数慢旁道中也有递减传导。跳跃现象是房室结存在双径路的特征表现。程序刺激时出现心房不能下传心室或心室不能逆传心房的S2周长为房室结不应期。如通过旁道下传或逆传时不能沿旁道传导的S2周长为旁道不应期。图3.为心室S1S2刺激。2.4 超速刺激(Burst)以较快的频率发放一串刺激,常用于诱发和终止心动过速。如以260ms连续刺激,若为诱发房速或房扑时在确定房室2:1传导下可发放200ms刺激。在植入心脏复律除颤器时为了测试除颤阈值等参数需要诱发室颤,如果T-shock不能诱发,常用更高频率和较强刺激来诱发室颤。3.刺激方案不同的电生理室有不同的电生理刺激方案,实际上无统一的“完整”的电生理刺激方案。不同的刺激方案、不同的刺激强度和脉宽对 检查结果的敏感性和特异性可能产生不同的影响。多年来人们一直呼吁建立统一的电生理刺激方案,这似乎是不可能实现的,不同的电生理实验室用各自的刺激方案建立自己的资料库,而且新的刺激方案不断出现,所以在发表文章和出版电生理方面专著时均需要说明具体的刺激方案。3.1 早搏刺激、程序刺激和频率递增刺激是最常用的刺激方案。早搏刺激有不同的缩短S1S2、S2S3和S3S4的方法,最常见的有串联法和直接序列法。
图3. 心室S1S2刺激
图3. 心室S1S2刺激
其中心房逆行激动呈向心性,S1S1= 600ms,S1S2=360ms。RV:右心室,HBE D:希氏束远端,HBE P:希氏束近端,HRA:高位右房,CS:冠状窦。