1、頻率應答功能.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, Atlanta心血管系統的主要功能 心臟和血管組成機體的循環系統。循環的主要功能是完成體內物質的運輸，使新陳代謝能不斷進行；運輸激素和生物活性物質，實現機體的體液調節；維持內環境的相對穩定；實現血液的防衛功能。.3Bakken Education Center, Atlanta正常心臟對增加生理需求的響應 變時性功能心臟具有改變起搏頻率的能力心率可在50 180ppm間變動變力性功能心臟具有改變收縮力的能力可使每搏收縮量由平時的70ml增至200ml變傳導功能可改

2、變傳導系統的傳導速度.3Bakken Education Center, Atlanta運動時，心率對心排量的影響CO=HRSV，正常情況下，每搏輸出量（SV）僅能增加50%的心排量，而HR改變能增加最大至心排量的300%。房室同步心肌收縮力心率.3Bakken Education Center, Atlanta課程主要內容.變時性功能不全的定義和臨床基礎.頻率響應起搏和傳感器.傳感器功能的程控和應用.變時性功能不全的定義和臨床基礎.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, Atlanta心臟變時性功能不全的臨床定義人

3、體運動時或在各種生理和病理因素的作用下，心率不能隨著機體代謝需要的增加而增加，并達到一定程度時稱為心臟變時功能不全。.3Bakken Education Center, Atlanta變時性功能不全（CI）的四種表現Lau, CP., Rate Adaptive Cardiac Pacing, 1993.3Bakken Education Center, Atlanta 運動試驗活動平板運動試驗（北美）自行車測力計運動試驗（歐洲）其他運動方式：原地步行、原地下蹲、反復爬樓 動態心電圖監測全天的平均心律，最小均值及最大心 率，囑檢查期間正常運動，結合年 齡，性別，運動訓練情況進行判斷。 動態心電

4、圖和一定運動形式結合心臟變時性功能不全的診斷標準和方法 24小時總心率70000次 最大心率100次/分 運動時最大心率 80% 最大心率估計值 （最大心率估計值 = 220年齡） 運動時最大心率 120次/分 輕 110次/分 中 100次/分 重.3Bakken Education Center, Atlanta 頻率應答起搏器通過傳感器感知由于體力活動或精神應急所引起的生理變化，并模仿心臟對人體代謝需要來調節起搏頻率，從而滿足正常的生理需要，提高生活質量 在美國植入的心臟起搏器中，83%的起搏器具有頻率適應性功能治療方法 頻率適應性起搏器是變時性功能不全患者重要的治療方法.3Bakken

5、 Education Center, Atlanta頻率適應性起搏日常活動 頻率適應性起搏固定頻率起搏正常心率150100500睡眠醒來坐起走路跑步休息心率 bpm.3Bakken Education Center, Atlanta頻率應答起搏器適合于哪些病人？具備起搏適應證并伴變時性功能不全 Chronotropic Incompetence （CI）的患者；所有起搏器適應證患者的后備模式.3Bakken Education Center, Atlanta誰更需要頻率適應？老年人與年輕人？婦女與男性？欠健壯/活動少與常活動健壯者？.按年齡分類的心率分布 0%5%10%15%20%25%901

6、00110120130心率 (次/分)占總心跳% 65 歲 (n=33)P=nsP=nsP=nsP=nsP=.05 .3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, Atlanta性別區分的平均心率分布心率(次/分) 占總心跳% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16%30405060708090100110120130140150160 男 n=28 女 n=290%25%50%75%100%.3Bakken Education Center, Atlanta0%2%4%6%8%10%12%14%16%

7、30405060708090100110120130140150心率 (次/分) 占總心跳%鍛煉 n=20平均 n=24鍛煉少 n=130%25%50%75% 100% 心率儲備體格分類的心率分布.3Bakken Education Center, Atlanta頻率適應性起搏的正確需要年長者需要與年輕人同樣高的心率支持婦女需要至少與男性一樣的心率支持活動少/欠健壯者需要更積極的心率支持.3Bakken Education Center, Atlanta頻率應答與新陳代謝需求的關系“Relationship between heart rate and oxygen kinetics duri

8、ng constant workload exercise” PACE, Oct. 1995, Dr. Neal Kay氧傳遞所需氧耗缺氧區 休息時，氧耗與傳遞相等；開始運動時，氧耗呈臺階式上升與氧傳遞中存在缺氧現象；心率加快，含氧血泵到全身，需較長時間達到新平衡。.3Bakken Education Center, Atlanta頻率應答與新陳代謝需求的關系研究證明需整合一種反應快速的感應器與一種相對反應較慢的感應器共同運作來貼近正常人代謝需要的心率反應，包括： 靜息至中度運動量時，需快速起搏，以達到快速增加心率，從而減少缺氧的目的； 在高代謝水平時，應均衡提供與代謝增加相貼近的心率變化，是

9、相對慢的頻率反應“Physiologic demand during submaximal and maximal exercise mayRequire different heart rate responses”PACE, Oct.1995, Dr.Neal Kay.3Bakken Education Center, Atlanta如何區分中度運動與劇烈運動？1、日常活動頻率休息時：6080bpm行走時：心率加快顯著， 通常會到90100bpm2、劇烈運動頻率心率加快，供氧增加至運動強度要求，心率100個人最大心率儲備（220-年齡）.3Bakken Education Center,

10、Atlanta自動頻率應答功能和體動傳感器.3Bakken Education Center, Atlanta起搏器傳感器的基本類型體動型非生理性傳感器壓電晶體傳感器加速度傳感器重力加速度傳感器生理性傳感器呼吸頻率每分鐘通氣量QT間期心肌阻抗心肌峰值加速度靜脈血流溫度中央靜脈血氧飽和度右心室收縮壓dP/dt右心室除極dV/dt靜脈血液pH值.Human movement analysishorizontal componentvertical componentFrequency contents: 1-5 Hz.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken

11、 Education Center, Atlanta壓電晶體傳感器 工作原理 . 壓電晶體固定在起搏器外殼內側，能夠檢測身體運動所產生 的振動 . 壓電晶體將振動信號轉變為電信號，用以控制起搏頻率.3Bakken Education Center, Atlanta壓電晶體傳感器 優點- 反映速度快- 無需特殊電極- 程控簡便- 安全可靠缺點- 感知到的信號有時與工作負荷無關- 不能對生理需求做出正確反 映- 過于靈敏，易受外部環境影響（振動）.3Bakken Education Center, Atlanta壓電晶體傳感器的工作參數模式(Mode)活動閾值(Activity Threshold

12、)斜率(Slope)上限傳感器頻率低限頻率加速度和減速度(Acceleration and Deceleration).3Bakken Education Center, Atlanta壓電晶體傳感器 USERS- Medtronic: Prodigy SR and DR, Thera family, Kappa 400 SR and DR - Saint Jude: Solus, SynchronyII and III, Trilogy SR and DR- Vitatron: Legacy SR and DR, Visa SR and DR Topaz II, Saphir II, Rub

13、y II, Diamond II .3Bakken Education Center, Atlanta加速度傳感器 測量支撐在彈性元件上的已知質量重物的速度變化量重物的位移與其上所作用 的力成正比. Force / Masse = Acceleration主要測量身體運動的橫向和前后方向的加速度 ( 步行, 跑步等)根據所測量到的加速度值控制起搏頻率 .3Bakken Education Center, Atlanta加速度計傳感器加速度感知元件加速度檢測電路運算法則加速度感知器指示的心率加速度信號活動計數閾值從加速度到傳感器指示的心率.3Bakken Education Center, At

14、lanta加速度計傳感器 硅 玻璃 金屬電極Axis of sensitivityHybridC1C2硅電容加速度感知元件.3Bakken Education Center, Atlanta加速度計傳感器起搏器植入后,加速度計對身體前后運動的加速度響應硅電容加速度感知元件.3Bakken Education Center, Atlanta加速度計傳感器0.1110100頻率(Hz)加速度計響應信號頻率帶加速度檢測電路.3Bakken Education Center, Atlanta加速度計感知器活動計數時間感知器信號活動閾值水平加速度檢測電路.3Bakken Education Center

15、, Atlanta加速度計傳感器壓電晶體傳感器的比較HybridBattery體動感知器 (壓電晶體)HybridBattery加速度計感知器體動 vs 加速度.3Bakken Education Center, Atlanta加速度計感知器的程控模式(Mode)活動閾值(Activity Threshold)斜率(Slope)上限傳感器頻率低限頻率加速度和減速度(Acceleration and Deceleration).3Bakken Education Center, Atlanta加速度傳感器 優點- 反應速度快- 結構簡單可靠- 無需特殊電極 - 對身體以外振動不敏感- 所測量的加

16、速度信號和病人 的運動能量成比例 缺點- 非生理性參數- 特異性差 .3Bakken Education Center, Atlanta加速度傳感器USERS- Biotronik: Dromos SR and DR- Ela Medical: Opus G- Guidant / CPI: Vigor SR and DR- Medtronic: Sigma,Kappa,Enpulse,Adapta series,Advisa,EnRhythm- Saint Jude: Trilogy SR+ and DR+, Regency SR + and Microny SR +.3Bakken Educ

17、ation Center, Atlanta每分鐘通氣量傳感器(MV)每分鐘通氣量：可以通過測量經胸腔的電阻抗的變化，來計算一段時間內肺容量的變化來測量.3Bakken Education Center, Atlanta每分鐘通氣量傳感器的測試脈沖雙向測試脈沖，頻率：16Hz測試脈沖電流+/-1mA測試脈沖寬度50s3測試頻率范圍48(次/分）.傳感器功能的程控和應用.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, AtlantaSIGMA.3Bakken Education Center, Atlanta體動頻率應答曲線.3

18、Bakken Education Center, Atlanta“Exercise”頻率上升曲線.3Bakken Education Center, Atlanta“Exercise”頻率下降曲線.3Bakken Education Center, Atlanta運動測試 Exercise Test.3Bakken Education Center, Atlanta運動測試 Exercise Test.3Bakken Education Center, Atlanta頻率應答與新陳代謝需求的關系研究證明需整合一種反應快速的感應器與一種相對反應較慢的感應器共同運作來貼近正常人代謝需要的心率反應，

19、包括： 靜息至中度運動量時，需快速起搏，以達到快速增加心率，從而減少缺氧的目的； 在高代謝水平時，應均衡提供與代謝增加相貼近的心率變化，是相對慢的頻率反應“Physiologic demand during submaximal and maximal exercise mayRequire different heart rate responses”PACE, Oct.1995, Dr.Neal Kay.3Bakken Education Center, Atlanta頻率適應的分層處理Kappa系列起搏器將頻率適應分為兩段：1、日常活動范圍頻率ADLR (Activity of Dail

20、y Living Rate)2、運動頻率Exertion Rate.3Bakken Education Center, Atlanta調整目標頻率軌跡.3Bakken Education Center, Atlanta頻率軌跡優化目標頻率軌跡 (已加入起搏器軟件)基于明尼蘇達大學的研究總的心率分布，57例平均取樣43小時總的心率百分比心率.3Bakken Education Center, Atlanta頻率軌跡優化的范圍和方式.動態優化起搏頻率曲線 每月每日目標頻率軌跡ADL Range日常活動范圍Exertion Range運動范圍比較和調整實際的頻率軌跡簡單來看，頻率軌跡優化是將病人每月

21、的傳感器頻率軌跡去匹配目標頻率軌跡。.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, AtlantaEnPulse/Kappa.3Bakken Education Center, AtlantaAdapta直觀.3Bakken Education Center, AtlantaNew activity levelOld activity level移動滑鍵表現為反應曲線的改變（桔色曲線）并即刻生效(2 weeks in EnPulse)運作原理沒有任何改變改變反應曲線-直觀.3Bakken Education Center,

22、 Atlanta改變傳感器頻率-直觀 改變參數表現為反應曲線的改變（桔色曲線）并即刻生效 運作原理沒有任何改變.3Bakken Education Center, AtlantaKappa 400的雙傳感器組合技術 體動傳感器 壓電晶體Piezo-Electric Crystal啟動快速生理性傳感器 每分鐘通氣量傳感器(MV, minute ventilation)測量潮汐阻抗相對較慢、均衡成比例.405060708090100110120130心 率體動M V雙感知運 動 組合傳感器前后的頻率應答表現.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Educ

23、ation Center, Atlanta Sensor Cross-Checking組合傳感器與分層管理下限頻率LR日常活動頻率ADLR上限傳感器頻率Upper Sensor Rate 100%體動傳感器的影響100%分鐘通氣量傳感器的影響0%0%.3Bakken Education Center, AtlantaKappa 400雙傳感器的頻率交叉核對通過體動傳感器的信號來核對MV Sensor是否有不正確的高于ADLR的起搏頻率；體動傳感器的頻率已被限制在ADLR范圍內， 因為:.3Bakken Education Center, AtlantaHR=74bpm,startHR=77bp

24、m，1minHR=82bpm，2min胸壁擠壓試驗ADLR限制了體動傳感器所能驅動的頻率.3Bakken Education Center, Atlanta交叉核對-合理的呼吸傳感器頻率起搏器通過檢測體動傳感器的輸入信號，來確認，或否認每分鐘通氣量傳感器指示的高起搏頻率當每分鐘通氣量傳感器MV指示高活動頻率而體動傳感器指示低活動頻率時傳感器交叉核對功能會限制實際的起搏頻率。例如：哮喘、憤怒、驚恐、發燒.3Bakken Education Center, Atlanta過度通氣試驗靜坐過度通氣8分鐘后心率達86bpm.3Bakken Education Center, Atlanta合理的傳感器

25、頻率取決于兩個限制頻率和CAR自動交叉核對頻率Cross Check Rate自動高限MV核對頻率High MV RateCAR：體動傳感器指示高或低頻率的衡量標準.3Bakken Education Center, Atlanta對病人和臨床醫生的好處Kappa 400與其他頻率適應性起搏系統比較，有以下的改進：對日常活動和運動范圍的頻率適應獨立程控，為病人在中、重度活動時提供個性化的頻率適應;傳感器的自動整合消除了瑣碎程控的需要;還使頻率適應在活動開始時快速反應，對強度更大的活動產生與負荷成比例的頻率適應; 傳感器間的交叉核對，可保證在各種活動水平都有恰當的頻率適應。 .3Bakken E

26、ducation Center, AtlantaKappa 400 植入注意點連接導線與起搏器時應固定所有的鏍絲；必需有一根雙極導線；術前不要關閉植入檢測功能，否則感知器初始化將需手動完成；術后8小時后（極性確認、傳感器初始化完畢）DDDR模式啟動；.其它類型傳感器（備用部分）.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, Atlanta重力加速度傳感器由密封在容器內的水銀滴感知人體運動加速度的垂直分量傳感器產生 0/1 信號，并由運算電路轉換成頻率應答起搏脈沖.3Bakken Education Center, Atla

27、nta每分鐘通氣量運動時呼吸頻率和潮氣量增加；MV 連續不斷地監測呼吸頻率和胸廓阻抗 ；胸廓阻抗采用在電極與起搏器外殼間發放低能量測試電流而獲得。.3Bakken Education Center, Atlanta每分鐘通氣量USERS- Ela Medical: Opus RM and Chorus RM- Medtronic: Kappa SR and DR one of the Two sensors- Telectronics: Meta III, Meta DDDR, Tempo VR and SR.3Bakken Education Center, AtlantaQT 間期心臟自主

28、神經活動和兒茶酚胺釋放量在情感和運動時 增加QT 間期根據 catecholamine 水平縮短，這是一種生理性的參數；QT傳感器起搏器根據一個心室刺激后至T波結束時的間期 控制起搏頻率。USER: Vitatron as second sensor in : Topaz II, Saphir II, Ruby II, Diamond II.3Bakken Education Center, AtlantaQT 間期 優點- 能感知不同的生理活動 (精神 和體力負荷)- 標準電極- 無需傳感器局限性- 需要一有效心室刺激- 僅適用心室- 程控較復雜- T 波形態多變- 許多病例不能使用.3Bakken Education Center, Atlanta右心室除極 檢測心室起搏后的心室電位偏差量. Cordis 采用此技術其數值會隨起搏頻率增加；與病人負荷成反