抢救猝死病人 心脏起搏器功不可没

早日见一篇报道，北京西单体育场篮球馆一中年男子晕倒不省人事（猝死），经正在羽毛球场上打球的协和医院几位医生全力抢救，兼之场上备有心脏除颤器（重要公共场所配备急救医疗设备，是社会进步表现），两次除颤后恢复自主心跳，随后及时转送医院。该男子是幸运的，由于抢救及时，挽回了生命。

猝死的抢救成功几大要素均存在：A、及时，B、技术高超的医生，C、心脏除颤器。

现代医学能对某些致命性心律失常引起的猝死及时进行救治，靠的就是仿生医学技术的应用。仿生学是研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和机器，创造生命的奇迹。心脏起搏器是目前治疗致命性心律失常的最佳植入性仪器。自1958年第一台心脏起搏器植入人体以来，挽救了数以百万患者生命。心脏起搏器几十年的发展，充分显示了仿生学与心电生理的完美结合。

图片作者：陈欣欣

心脏节律的调控基础是心脏特殊传导系统（示意图）。由窦房结、结间束、房间束、房室结、希氏束、左右束支及蒲肯野氏纤维等组成。它们具有自动起搏与顺序规范传导功能。心脏每跳动一次时间，称为心动周期。正常窦房结自律性（起搏频率）最高，所以兴奋先从窦房结开始，然后从上而下通过特殊传导系统把冲动分别传到心房肌及心室肌，引起心房及心室除极（兴奋），继之收缩排血。

健康成年人，每天平均心率多在60——100次/分。安静或睡眠时心率可减慢至40多次；而运动或激动等可增快到150次左右。什么时候加速或减慢，是人类经漫长的进化，植物神经系统及内环境随着环境变化而变化，以适应大自然的应变能力。

用工程学术语，称之自动控制系统。如机体突然受惊吓，反射性引起交感神经兴奋，肾上腺素分泌增加，外周血管收缩，血压升高，窦房结自律性加快，心房、心室收缩力增强，心排出量增加。机体正是通过一系列正、负反馈，以达到应激状态。 心脏是人体终身伴侣，勤劳而忠诚。在漫长岁月中，容易出现程度不一“故障”，尤其是心脏控制系统，医学术语称“心律失常”。然而，大多数心律失常（功能性）是不需积极治疗的。若引起不适症状，可简单药物对症治疗。 而致命性心律失常，顾名思义，会危及生命，需积极有效治疗。在起搏器问世前，仅通过药物治疗，效果不明显。是当年的医生最头痛、最棘手的难题。如病态窦房结综合征。

由于最高起搏点——窦房结病变，起搏频率明显降低，心率常在40次以下，甚至出现长时间停搏，引起晕厥。主导心律频率减慢，反过来又诱发各种快速性心律失常，常超过150次。也称之慢—快综合征。治疗心率慢时，用提高心率药物，窦性心律频率增加不多，而异位心律频率增快更明显，而得不偿失。在心率快时，抑制异位心律频率，窦房结频率降低更厉害。

治疗的矛盾与复杂，往往使医生束手无策。感谢一代代仿生学家与心脏学家不断努力，终于在1958年将人工起搏器成功植入人体，解决了因心室率过慢导致晕厥的心脏病。如完全性房室传导阻滞，病态窦房结综合征。最早的起搏器为心室固定式起搏，由于是固定频率，心室起搏常与正常心律竞争，出现“起搏性室性早搏”，如果落在“易损期”，会引起室速，甚至室颤。为解决此问题，科学家发明了按需起搏器。它有感知自身电信号，如心室波（QRS波群）功能，能自动对起搏脉冲进调整。避免了与自身心律的竞争。经半个多世纪的发展，根据心律失常的类型、患者的具体情况，形成一系列起搏器，适用于不同的心律失常。采用NBG编码表达工作模式及工作状态。（附表）

为更好地理解起搏器的仿生学机理，以DDDR起搏器为例，解释它如何与病变的心脏互补。DDDR是双腔（心房+心室）起搏，双腔感知，能触发+抑制，频率应答。工作过程：当感知P波（心房波）慢于自身设定的心房起搏频率（一般为60次）时，心房起搏脉冲自动发放，引起心房兴奋。如果感知到心房率超过60次，心房起搏脉冲受抑制，让位于自身节律。心房兴奋后，如果经过0.16秒（参数常为0.12——0.20秒），未感知到QRS波，心室起搏自动应答，发放心室起搏脉冲。同理，如感知到QRS波，则起搏脉冲受抑制。频率应答，是起搏器能感知身体内环境变化参数，如呼吸频率、体温、血液酸碱度等，自动攺变起搏频率，完全适应人体生理性需要。

图片作者：陈欣欣

从上述起搏器工作过程，不难看出，通过感知功能，跟踪每次心脏搏动，取得实时参数，反馈到起搏器，快速自动分析、判断，自动调节起搏状态。简而言之，按需型起搏器，通过实时监测心脏节律状况，如果心脏自主节律达到设定的参数（心率），起搏器暂停起搏。反之，未达设定的心率，即时自动发出起搏信号，保证心脏正常跳动。

现代起搏器是名符其实的心脏卫士及助手。此外，除治疗心率过慢状况，还可对快速心率治疗。如抗心动过速起搏器、除颤起搏器（ICD）等。当感知到这种危及生命的心律失常后，即时启动超速抑制或除颤程序，迅速终止致命性快速心律失常。 尽管起搏器功能日益完善，病变的心脏完全依赖于起搏器。

理论上说，任何一种仪器都会有故障时候。既然如此，仿生学家又怎样解决呢？ 设置安全参数：1、起搏脉冲能量为起搏阈值2~3倍。感知灵敏度为正常2~3倍，而且能自动识别肌电干扰及外源性干扰。2、设定起搏频率最低与最高限制。3、如果起搏器已达到或超过工作年限时，或电池电量降低，将会逐月阶梯性降低起搏频率，或自动转换为心室起搏。以提醒更换起搏器。 4、通过动态心电图或体外起搏器检测，随时可了解起搏器功能状态及参数调节。随着科学技术的进步，起搏器将会越来越好，给人类带来越多福音。   

作者：广东医科大学附属医院心电图室主任医师梁海华