第 20 章 心律調節器基礎:系統組成、模式、時序週期、程式設定與常見異常
學習目標
- 認識節律系統的組成(脈衝產生器、導線、程式儀、遠距監測)與植入的基本技術與併發症。
- 解讀 NBG 代碼並為常見情境選擇模式(AAI、VVI、DDD、VDD、DDI、DOO/VOO)。
- 理解奪獲閾值、感測、阻抗與安全邊際的意義。
- 說明雙腔節律的時序週期(AV 延遲、PVARP、TARP、上限追蹤率與 2:1 阻滯點、mode switch、頻率反應)與減少心室起搏的演算法。
- 從心電圖辨識起搏節律、節律器介導頻脈、節律器症候群、奪獲失敗、感測不足與過度感測,並知道磁鐵反應與手術、電擊時的注意事項。
20.1 系統組成與植入
- 脈衝產生器:鋰碘電池,壽命 8–15 年;記錄事件(心房高頻事件 AHRE、心室高頻事件、起搏比例)。
- 導線:主動固定(螺旋)或被動固定(倒鉤);雙極(電極間距約 1 cm)為主,單極僅特殊情況;連接頭 IS-1(起搏)/DF-4(去顫);MRI 相容系統需導線與產生器皆為相容型號。
- 植入:頭靜脈切開、腋靜脈或鎖骨下靜脈穿刺(超音波或透視引導,減少氣胸與鎖骨下擠壓);右心室導線置於心尖或 中隔/流出道中隔(減少心尖起搏的不同步);右心房導線置於右心耳或側壁;囊袋在胸大肌筋膜上(瘦者可置於肌肉下)。
- 併發症(約 3–5%):氣胸(1%)、血腫(抗凝者;避免 heparin 橋接,DOAC 停 1–2 劑或不中斷 warfarin)、導線移位(1–2%,多在第一個月)、心臟穿孔(< 1%,主動固定、類固醇、老年女性、心尖位置風險較高)、感染(1–2%;第 25 章)、三尖瓣逆流(導線相關)、靜脈阻塞。
20.2 NBG 代碼與模式
| 位置 | 意義 | 選項 |
|---|---|---|
| I | 起搏腔室 | A、V、D(雙)、O |
| II | 感測腔室 | A、V、D、O |
| III | 對感測的反應 | I(抑制)、T(觸發)、D(抑制 + 觸發)、O |
| IV | 頻率調控 | R(rate-responsive)、O |
| V | 多部位起搏 | A、V、D、O |
| 模式 | 說明 | 典型用途 |
|---|---|---|
| AAI(R) | 心房起搏與感測;需正常房室傳導 | 單純竇房結功能不全(現多以 DDD + 減少心室起搏演算法取代) |
| VVI(R) | 心室起搏與感測 | 永久性 AF 合併緩脈;備用起搏 |
| DDD(R) | 雙腔起搏與感測,可追蹤心房 | 房室阻滯合併竇性節律;SND |
| VDD | 單根導線(心房浮動電極只感測)追蹤心房、起搏心室 | 房室阻滯且竇房結正常(心房電極無法起搏) |
| DDI | 雙腔起搏與感測但 不追蹤 心房 | 陣發性 AF 時的 mode switch 目標模式;避免追蹤快速心房 |
| DOO/VOO/AOO | 非同步固定頻率起搏 | 磁鐵模式;手術電燒時的起搏依賴病人 |
20.3 奪獲、感測與阻抗
- 奪獲閾值:在某脈寬(通常 0.4–0.5 ms)下能持續奪獲的最低電壓。強度–時程曲線:脈寬越短需要的電壓越高;慢性閾值通常 0.5–1.5 V。設定輸出為閾值電壓的 2 倍(或脈寬的 3 倍)作為安全邊際;自動閾值演算法可每日測量並以最小安全輸出延長電池壽命。閾值上升的原因:導線移位或微移位、心肌梗塞、高血鉀、抗心律不整藥(Ic 類、amiodarone)、電擊後、纖維化(出口阻滯)、代謝異常。
- 感測:心房 P 波振幅通常 ≥ 2 mV、心室 R 波 ≥ 5 mV。「感測度」設定的數字越小越敏感(例如 2 mV 比 4 mV 敏感)。感測不足(undersensing):看不到自身心搏而競爭性起搏;過度感測(oversensing):把肌電位(單極系統)、T 波、遠場 R 波(心房導線感測心室訊號)、電磁干擾或導線雜訊當成心搏而抑制起搏——對起搏依賴者可造成心搏停止。
- 阻抗:正常 300–1200 Ω(高阻抗導線可達 1500)。突然明顯下降(< 200–250 Ω) 提示絕緣層破損;突然明顯上升(> 2000–3000 Ω) 提示導體斷裂或連接鬆脫。
20.4 雙腔節律的時序週期
- 下限頻率(lower rate):無自身心搏時的起搏頻率(如 60 bpm)。可設夜間/睡眠頻率與頻率遲滯(hysteresis)。
- AV 延遲:心房事件到心室起搏的間隔;起搏 AV(PAV,約 150–200 ms)長於感測 AV(SAV,約 120–150 ms),可隨頻率縮短(rate-adaptive AV)。
- PVARP(心室後心房不反應期):心室事件後心房通道不反應,避免感測逆行 P 波與遠場 R 波;PVC 後可自動延長。
- TARP(總心房不反應期)= AV 延遲 + PVARP。心房率超過 60000/TARP 時,每兩個 P 波就有一個落在 PVARP 內而不被追蹤 → 2:1 阻滯點。
- 上限追蹤率(upper tracking rate, UTR):心室追蹤心房的最高頻率。當心房率介於 UTR 與 2:1 阻滯點之間,出現 節律器 Wenckebach(PR 逐漸延長後脫落一拍);當 TARP 很長、2:1 點低於 UTR,則直接出現 2:1,年輕人運動時心率突然減半會有症狀。解法:縮短 AV 延遲與 PVARP、提高 UTR。
- 心室空白期與交叉感測(crosstalk):心房起搏脈衝被心室通道感測而抑制心室起搏——由心室空白期與 心室安全起搏(ventricular safety pacing,110 ms 時的強制起搏) 預防。
- Mode switch:偵測到心房頻率超過設定(如 > 170–180 bpm)時自動由 DDD 切換為 DDI/VVI,避免追蹤 AF;AHRE 紀錄由此而來(第 4 章)。
- 頻率反應(rate response):加速度計(對走路反應快、對騎車/情緒反應差)、每分鐘換氣量(對代謝需求反應好但慢)、閉環式刺激(CLS,感測心肌收縮阻抗變化,可對情緒與姿勢反應);用於心率反應不良。
- 減少右心室起搏的演算法:MVP(AAI 為主、房室阻滯時暫時 DDD)、AAI-SafeR、RYTHMIQ、VIP/AV search hysteresis(自動延長 AV 延遲)。注意:允許極長的 PR(> 300 ms)可造成類似節律器症候群的血行動力學不利,Mobitz II 或高度阻滯者不適合。
20.5 心電圖與常見異常
起搏心電圖的型態
| 導線位置 | QRS 型態 |
|---|---|
| 右心室心尖 | LBBB + 上軸(左偏) |
| 右心室流出道/中隔 | LBBB + 下軸 |
| 左心室(冠狀靜脈,CRT) | RBBB 型態 + 常為右軸或上軸;雙心室起搏時 V₁ 常為正向 R |
| His 束起搏 | QRS 與自身相同(窄) |
| 左束支區域起搏 | V₁ 呈 qR/rSR′(RBBB 型態)、QRS 相對窄(110–130 ms) |
起搏心電圖上的缺血:Sgarbossa 準則(一致性 ST 上升 ≥ 1 mm;V₁–V₃ ST 下降 ≥ 1 mm;不一致性 ST 上升 ≥ 5 mm,或改良版 ST/S 比 ≤ −0.25)適用。
常見異常
| 異常 | 心電圖/裝置表現 | 原因與處理 |
|---|---|---|
| 奪獲失敗 | 起搏釘後無 QRS/P | 閾值上升(見 20.3)、導線移位/斷裂、電池耗竭;先看阻抗與閾值,X 光看導線 |
| 輸出失敗(無起搏釘) | 應該起搏時沒有釘 | 過度感測(肌電位、T 波、雜訊、EMI)、電池耗竭、導體斷裂、連接鬆脫;磁鐵可暫時恢復非同步起搏 |
| 感測不足 | 起搏釘落在自身 QRS/T 波上 | 訊號小(梗塞、纖維化)、導線移位、感測度設太鈍;調高敏感度或換位 |
| 節律器介導頻脈(PMT/endless loop) | 起搏心室節律於上限追蹤率,常由 PVC 或心房感測失敗後啟動,逆行 P 被追蹤形成迴路 | 需要逆行 VA 傳導;磁鐵或延長 PVARP 可終止;開啟 PMT 偵測演算法(如 PVC 後 PVARP 延長、固定 VA 間期時延長 PVARP) |
| 節律器症候群 | 頭暈、頸部搏動、低血壓、疲倦 | VVI 在竇性節律病人(房室不同步、逆行傳導);改為雙腔或減少心室起搏 |
| 上限率行為 | 運動時心率突然減半(2:1)或 Wenckebach | 調整 TARP/UTR |
| 交叉感測 | 心房起搏後無心室起搏 | 調整心房輸出、心室空白期、開啟安全起搏 |
| 頻率反應過度/不足 | 休息時心率高、運動時不升 | 調整感測器 |
| 融合與偽融合 | 起搏釘與自身 QRS 重疊 | 正常現象,不是故障 |
| Runaway | 極快的起搏(罕見,現代裝置有上限) | 更換產生器 |
| 導線雜訊 | 高頻非生理訊號、阻抗異常 | 導體斷裂或絕緣破損;X 光、換導線 |
20.6 磁鐵反應、電池與更換
- 節律器 + 磁鐵:切換為非同步固定頻率起搏(頻率因廠牌與電池狀態而異,例如 Medtronic 85 bpm、電池更換指標時 65 bpm;Boston Scientific 100 bpm;Abbott 98.6 bpm 等),拿開磁鐵即恢復;用於手術電燒、PMT 終止、確認奪獲。
- ICD + 磁鐵:暫停頻脈偵測與治療,不改變起搏模式(第 21 章)。
- 電池:RRT/ERI(建議更換時間,通常仍可運作約 3 個月,模式可能降級為 VVI)、EOL(不可靠);遠距監測會自動提示。更換時評估導線功能,決定是否升級(CRT/CSP)。
20.7 手術、電擊、放射治療
- 手術電燒:起搏依賴者在臍以上手術時,以磁鐵(節律器)或程式設為 DOO/VOO;ICD 病人以磁鐵或程式暫停治療並持續監測與備妥體外去顫;用雙極電燒、短脈衝、回路電極遠離裝置;術後檢查裝置。
- 體外電擊/轉律:貼片前後位、距離裝置 ≥ 8 cm,能量從低開始,電擊後檢查閾值。
- 放射治療:累積劑量與中子(質子/高能光子)可造成裝置重置或故障;劑量 > 2–5 Gy 時需評估與追蹤,必要時移位。
- MRI:第 25 章。
一般心臟科醫師的臨床重點
- 模式的邏輯:有心房功能就保留房室同步(DDD/AAI),永久性 AF 用 VVI(R),房室阻滯合併竇性節律用 DDD 或 VDD;非同步模式只用於磁鐵與手術。
- 阻抗突然低 → 絕緣破損;突然高 → 導體斷裂;閾值上升 → 想到移位、高血鉀、Ic 類藥、梗塞。
- 上限追蹤率的頻脈且由 PVC 啟動、磁鐵可終止 → PMT,延長 PVARP。
- 竇性節律病人裝 VVI 會有節律器症候群;減少心室起搏的演算法不適合高度阻滯者。
- 手術電燒:起搏依賴者用磁鐵或非同步模式;ICD 用磁鐵暫停治療並備妥體外去顫。
參考資料與延伸閱讀
- Ellenbogen KA, et al. Clinical Cardiac Pacing, Defibrillation, and Resynchronization Therapy, 6th ed. Elsevier, 2023. Chapters on timing cycles, sensing and pacing, and troubleshooting.
- Barold SS, Stroobandt RX, Sinnaeve AF. Cardiac Pacemakers and Resynchronization Step by Step, 2nd ed. Wiley-Blackwell, 2010.
- Hayes DL, Asirvatham SJ, Friedman PA. Cardiac Pacing, Defibrillation and Resynchronization: A Clinical Approach, 3rd ed. Wiley-Blackwell, 2013.
- Glikson M, et al. 2021 ESC Guidelines on cardiac pacing and cardiac resynchronization therapy. Eur Heart J 2021;42:3427–3520.
- Crossley GH, et al. HRS/ASA expert consensus statement on the perioperative management of patients with implantable defibrillators, pacemakers and arrhythmia monitors. Heart Rhythm 2011;8:1114–1154.
- Sgarbossa EB, et al. Electrocardiographic diagnosis of evolving acute myocardial infarction in the presence of left bundle-branch block. N Engl J Med 1996;334:481–487.
回家作業
每題為單選題(single best answer),請先作答,再展開詳解。
題目 20-1
一位 70 歲男性因完全房室阻滯植入 DDD 節律器(下限頻率 60、上限追蹤率 130 bpm)。門診主訴反覆突發心悸。Holter 顯示多次規則的心室起搏節律 130 bpm,每次皆由一個心室早期收縮之後開始,持續數分鐘後自行停止;在診間發作時貼上磁鐵,頻脈立即終止。最可能的診斷與處置 為何?
- (A) 心房顫動被追蹤(mode switch 失效);提高 mode switch 敏感度
- (B) 節律器介導頻脈(PMT);延長 PVARP 並開啟 PMT 偵測演算法
- (C) 感測器驅動的頻率反應過度;關閉頻率反應
- (D) Runaway 節律器;緊急更換產生器
- (E) 交叉感測;調整心室空白期
顯示詳解
正確答案:(B)
解題思路
「規則、起搏心室節律、恰好等於上限追蹤率、由 PVC 啟動、磁鐵可終止」是 節律器介導頻脈(PMT,endless-loop tachycardia) 的經典四要素。機轉:PVC 逆行傳導至心房(病人有 VA 傳導),逆行 P 波落在 PVARP 之外而被心房通道感測,經 AV 延遲觸發心室起搏,再逆行……形成以節律器為順向支、VA 傳導為逆向支的迴路,頻率受上限追蹤率限制。磁鐵使裝置進入非同步模式、停止追蹤心房,迴路即中斷。處理:延長 PVARP(使逆行 P 落入不反應期)、開啟 PMT 演算法(PVC 後自動延長 PVARP;偵測固定 VA 間期後暫時延長 PVARP)。
各選項解析
- (A) 追蹤 AF 的心室節律通常不規則且不會被單一 PVC 啟動;磁鐵雖也會終止追蹤,但整體型態不符。
- (B) 正確。
- (C) 感測器驅動的頻率上升是逐漸的、與活動相關,不會由 PVC 啟動。
- (D) Runaway 極罕見且頻率會超過程式上限。
- (E) 交叉感測造成的是心室起搏 缺失,不是頻脈。
延伸學習
PMT 的必要條件是完整的逆行 VA 傳導(約三分之一的完全房室阻滯病人仍有 VA 傳導)。過度延長 PVARP 會拉長 TARP、降低 2:1 阻滯點,年輕活動量大的病人可能在運動時出現心率突然減半,需平衡設定。
題目 20-2
一位 66 歲女性於 6 年前植入 DDD 節律器(起搏依賴),遠距監測警示:右心室導線阻抗由 600 Ω 突然升至 > 3000 Ω,並記錄到多次高頻非生理性雜訊造成的心室起搏抑制與短暫停頓;病人主訴近日活動左臂時頭暈。最可能的問題與最適當的處置 為何?
- (A) 導線絕緣層破損;觀察即可
- (B) 右心室導線導體斷裂(或連接鬆脫);立即安排評估,起搏依賴者暫以非同步模式或提高輸出過渡,並安排導線更換
- (C) 電池耗竭;更換產生器即可
- (D) 感測度設定過於敏感;調鈍感測度後追蹤
- (E) 正常的慢性阻抗變化;每年追蹤
顯示詳解
正確答案:(B)
解題思路
阻抗 突然大幅上升(> 2000–3000 Ω) 加上 與肢體活動相關的高頻雜訊 與起搏抑制,是 導體斷裂(或產生器連接處鬆脫)的典型表現;絕緣層破損則表現為阻抗 下降。起搏依賴的病人一旦雜訊被感測就會抑制起搏而停頓,屬緊急狀況:立即評估(X 光看導線完整性與連接、囊袋操作再現雜訊)、暫時以 VOO/DOO 非同步模式避免過度感測抑制(若雜訊仍造成奪獲問題則需臨時起搏),並安排導線更換(新增導線或移除舊導線,依靜脈狀況與病人年齡決定)。
各選項解析
- (A) 絕緣破損為低阻抗,且不可觀察不處理。
- (B) 正確。
- (C) 電池耗竭不會造成阻抗突升與雜訊。
- (D) 雜訊是非生理訊號,調鈍感測度可能同時造成感測不足,且不解決導線本身的問題。
- (E) 慢性阻抗變化是緩慢、幅度小的。
延伸學習
導線故障的診斷三要素:阻抗趨勢、非生理性雜訊(極短間期、與姿勢/操作相關)、X 光的導線影像(斷裂、彎折、鎖骨下擠壓)。ICD 導線的故障還會造成不適當電擊(第 21 章);已知有召回警示的導線型號(例如 Sprint Fidelis、Riata)需加強監測。