频率应答功能课件

1、频率应答功能.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, Atlanta心血管系统的主要功能 心脏和血管组成机体的循环系统。循环的主要功能是完成体内物质的运输，使新陈代谢能不断进行；运输激素和生物活性物质，实现机体的体液调节；维持内环境的相对稳定；实现血液的防卫功能。.3Bakken Education Center, Atlanta正常心脏对增加生理需求的响应 变时性功能心脏具有改变起搏频率的能力心率可在50 180ppm间变动变力性功能心脏具有改变收缩力的能力可使每搏收缩量由平时的70ml增至200ml变传导功能可改

2、变传导系统的传导速度.3Bakken Education Center, Atlanta运动时，心率对心排量的影响CO=HRSV，正常情况下，每搏输出量（SV）仅能增加50%的心排量，而HR改变能增加最大至心排量的300%。房室同步心肌收缩力心率.3Bakken Education Center, Atlanta课程主要内容.变时性功能不全的定义和临床基础.频率响应起搏和传感器.传感器功能的程控和应用.变时性功能不全的定义和临床基础.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, Atlanta心脏变时性功能不全的临床定义人

3、体运动时或在各种生理和病理因素的作用下，心率不能随着机体代谢需要的增加而增加，并达到一定程度时称为心脏变时功能不全。.3Bakken Education Center, Atlanta变时性功能不全（CI）的四种表现Lau, CP., Rate Adaptive Cardiac Pacing, 1993.3Bakken Education Center, Atlanta 运动试验活动平板运动试验（北美）自行车测力计运动试验（欧洲）其他运动方式：原地步行、原地下蹲、反复爬楼 动态心电图监测全天的平均心律，最小均值及最大心 率，嘱检查期间正常运动，结合年 龄，性别，运动训练情况进行判断。 动态心电

4、图和一定运动形式结合心脏变时性功能不全的诊断标准和方法 24小时总心率70000次 最大心率100次/分 运动时最大心率 80% 最大心率估计值 （最大心率估计值 = 220年龄） 运动时最大心率 120次/分 轻 110次/分 中 100次/分 重.3Bakken Education Center, Atlanta 频率应答起搏器通过传感器感知由于体力活动或精神应急所引起的生理变化，并模仿心脏对人体代谢需要来调节起搏频率，从而满足正常的生理需要，提高生活质量 在美国植入的心脏起搏器中，83%的起搏器具有频率适应性功能治疗方法 频率适应性起搏器是变时性功能不全患者重要的治疗方法.3Bakken

5、 Education Center, Atlanta频率适应性起搏日常活动 频率适应性起搏固定频率起搏正常心率150100500睡眠醒来坐起走路跑步休息心率 bpm.3Bakken Education Center, Atlanta频率应答起搏器适合于哪些病人？具备起搏适应证并伴变时性功能不全 Chronotropic Incompetence （CI）的患者；所有起搏器适应证患者的后备模式.3Bakken Education Center, Atlanta谁更需要频率适应？老年人与年轻人？妇女与男性？欠健壮/活动少与常活动健壮者？.按年龄分类的心率分布 0%5%10%15%20%25%901

6、00110120130心率 (次/分)占总心跳% 65 岁 (n=33)P=nsP=nsP=nsP=nsP=.05 .3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, Atlanta性别区分的平均心率分布心率(次/分) 占总心跳% 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) 占总心跳%锻炼 n=20平均 n=24锻炼少 n=130%25%50%75% 100% 心率储备体格分类的心率分布.3Bakken Education Center, Atlanta频率适应性起搏的正确需要年长者需要与年轻人同样高的心率支持妇女需要至少与男性一样的心率支持活动少/欠健壮者需要更积极的心率支持.3Bakken Education Center, Atlanta频率应答与新陈代谢需求的关系“Relationship between heart rate and oxygen kinetics duri

8、ng constant workload exercise” PACE, Oct. 1995, Dr. Neal Kay氧传递所需氧耗缺氧区 休息时，氧耗与传递相等；开始运动时，氧耗呈台阶式上升与氧传递中存在缺氧现象；心率加快，含氧血泵到全身，需较长时间达到新平衡。.3Bakken Education Center, Atlanta频率应答与新陈代谢需求的关系研究证明需整合一种反应快速的感应器与一种相对反应较慢的感应器共同运作来贴近正常人代谢需要的心率反应，包括： 静息至中度运动量时，需快速起搏，以达到快速增加心率，从而减少缺氧的目的； 在高代谢水平时，应均衡提供与代谢增加相贴近的心率变化，是

9、相对慢的频率反应“Physiologic demand during submaximal and maximal exercise mayRequire different heart rate responses”PACE, Oct.1995, Dr.Neal Kay.3Bakken Education Center, Atlanta如何区分中度运动与剧烈运动？1、日常活动频率休息时：6080bpm行走时：心率加快显著， 通常会到90100bpm2、剧烈运动频率心率加快，供氧增加至运动强度要求，心率100个人最大心率储备（220-年龄）.3Bakken Education Center,

10、Atlanta自动频率应答功能和体动传感器.3Bakken Education Center, Atlanta起搏器传感器的基本类型体动型非生理性传感器压电晶体传感器加速度传感器重力加速度传感器生理性传感器呼吸频率每分钟通气量QT间期心肌阻抗心肌峰值加速度静脉血流温度中央静脉血氧饱和度右心室收缩压dP/dt右心室除极dV/dt静脉血液pH值.Human movement analysishorizontal componentvertical componentFrequency contents: 1-5 Hz.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken

11、 Education Center, Atlanta压电晶体传感器 工作原理 . 压电晶体固定在起搏器外壳内侧，能够检测身体运动所产生 的振动 . 压电晶体将振动信号转变为电信号，用以控制起搏频率.3Bakken Education Center, Atlanta压电晶体传感器 优点- 反映速度快- 无需特殊电极- 程控简便- 安全可靠缺点- 感知到的信号有时与工作负荷无关- 不能对生理需求做出正确反 映- 过于灵敏，易受外部环境影响（振动）.3Bakken Education Center, Atlanta压电晶体传感器的工作参数模式(Mode)活动阈值(Activity Threshold

12、)斜率(Slope)上限传感器频率低限频率加速度和减速度(Acceleration and Deceleration).3Bakken Education Center, Atlanta压电晶体传感器 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加速度传感器 测量支撑在弹性元件上的已知质量重物的速度变化量重物的位移与其上所作用 的力成正比. Force / Masse = Acceleration主要测量身体运动的横向和前后方向的加速度 ( 步行, 跑步等)根据所测量到的加速度值控制起搏频率 .3Bakken Education Center, Atlanta加速度计传感器加速度感知元件加速度检测电路运算法则加速度感知器指示的心率加速度信号活动计数阈值从加速度到传感器指示的心率.3Bakken Education Center, At

14、lanta加速度计传感器 硅 玻璃 金属电极Axis of sensitivityHybridC1C2硅电容加速度感知元件.3Bakken Education Center, Atlanta加速度计传感器起搏器植入后,加速度计对身体前后运动的加速度响应硅电容加速度感知元件.3Bakken Education Center, Atlanta加速度计传感器0.1110100频率(Hz)加速度计响应信号频率带加速度检测电路.3Bakken Education Center, Atlanta加速度计感知器活动计数时间感知器信号活动阈值水平加速度检测电路.3Bakken Education Center

15、, Atlanta加速度计传感器压电晶体传感器的比较HybridBattery体动感知器 (压电晶体)HybridBattery加速度计感知器体动 vs 加速度.3Bakken Education Center, Atlanta加速度计感知器的程控模式(Mode)活动阈值(Activity Threshold)斜率(Slope)上限传感器频率低限频率加速度和减速度(Acceleration and Deceleration).3Bakken Education Center, Atlanta加速度传感器 优点- 反应速度快- 结构简单可靠- 无需特殊电极 - 对身体以外振动不敏感- 所测量的加

16、速度信号和病人 的运动能量成比例 缺点- 非生理性参数- 特异性差 .3Bakken Education Center, Atlanta加速度传感器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每分钟通气量传感器(MV)每分钟通气量：可以通过测量经胸腔的电阻抗的变化，来计算一段时间内肺容量的变化来测量.3Bakken Education Center, Atlanta每分钟通气量传感器的测试脉冲双向测试脉冲，频率：16Hz测试脉冲电流+/-1mA测试脉冲宽度50s3测试频率范围48(次/分）.传感器功能的程控和应用.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, AtlantaSIGMA.3Bakken Education Center, Atlanta体动频率应答曲线.3

18、Bakken Education Center, Atlanta“Exercise”频率上升曲线.3Bakken Education Center, Atlanta“Exercise”频率下降曲线.3Bakken Education Center, Atlanta运动测试 Exercise Test.3Bakken Education Center, Atlanta运动测试 Exercise Test.3Bakken Education Center, Atlanta频率应答与新陈代谢需求的关系研究证明需整合一种反应快速的感应器与一种相对反应较慢的感应器共同运作来贴近正常人代谢需要的心率反应，

19、包括： 静息至中度运动量时，需快速起搏，以达到快速增加心率，从而减少缺氧的目的； 在高代谢水平时，应均衡提供与代谢增加相贴近的心率变化，是相对慢的频率反应“Physiologic demand during submaximal and maximal exercise mayRequire different heart rate responses”PACE, Oct.1995, Dr.Neal Kay.3Bakken Education Center, Atlanta频率适应的分层处理Kappa系列起搏器将频率适应分为两段：1、日常活动范围频率ADLR (Activity of Dail

20、y Living Rate)2、运动频率Exertion Rate.3Bakken Education Center, Atlanta调整目标频率轨迹.3Bakken Education Center, Atlanta频率轨迹优化目标频率轨迹 (已加入起搏器软件)基于明尼苏达大学的研究总的心率分布，57例平均取样43小时总的心率百分比心率.3Bakken Education Center, Atlanta频率轨迹优化的范围和方式.动态优化起搏频率曲线 每月每日目标频率轨迹ADL Range日常活动范围Exertion Range运动范围比较和调整实际的频率轨迹简单来看，频率轨迹优化是将病人每月

21、的传感器频率轨迹去匹配目标频率轨迹。.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, AtlantaEnPulse/Kappa.3Bakken Education Center, AtlantaAdapta直观.3Bakken Education Center, AtlantaNew activity levelOld activity level移动滑键表现为反应曲线的改变（桔色曲线）并即刻生效(2 weeks in EnPulse)运作原理没有任何改变改变反应曲线-直观.3Bakken Education Center,

22、 Atlanta改变传感器频率-直观 改变参数表现为反应曲线的改变（桔色曲线）并即刻生效 运作原理没有任何改变.3Bakken Education Center, AtlantaKappa 400的双传感器组合技术 体动传感器 压电晶体Piezo-Electric Crystal启动快速生理性传感器 每分钟通气量传感器(MV, minute ventilation)测量潮汐阻抗相对较慢、均衡成比例.405060708090100110120130心 率体动M V双感知运 动 组合传感器前后的频率应答表现.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Educ

23、ation Center, Atlanta Sensor Cross-Checking组合传感器与分层管理下限频率LR日常活动频率ADLR上限传感器频率Upper Sensor Rate 100%体动传感器的影响100%分钟通气量传感器的影响0%0%.3Bakken Education Center, AtlantaKappa 400双传感器的频率交叉核对通过体动传感器的信号来核对MV Sensor是否有不正确的高于ADLR的起搏频率；体动传感器的频率已被限制在ADLR范围内， 因为:.3Bakken Education Center, AtlantaHR=74bpm,startHR=77bp

24、m，1minHR=82bpm，2min胸壁挤压试验ADLR限制了体动传感器所能驱动的频率.3Bakken Education Center, Atlanta交叉核对-合理的呼吸传感器频率起搏器通过检测体动传感器的输入信号，来确认，或否认每分钟通气量传感器指示的高起搏频率当每分钟通气量传感器MV指示高活动频率而体动传感器指示低活动频率时传感器交叉核对功能会限制实际的起搏频率。例如：哮喘、愤怒、惊恐、发烧.3Bakken Education Center, Atlanta过度通气试验静坐过度通气8分钟后心率达86bpm.3Bakken Education Center, Atlanta合理的传感器

25、频率取决于两个限制频率和CAR自动交叉核对频率Cross Check Rate自动高限MV核对频率High MV RateCAR：体动传感器指示高或低频率的衡量标准.3Bakken Education Center, Atlanta对病人和临床医生的好处Kappa 400与其他频率适应性起搏系统比较，有以下的改进：对日常活动和运动范围的频率适应独立程控，为病人在中、重度活动时提供个性化的频率适应;传感器的自动整合消除了琐碎程控的需要;还使频率适应在活动开始时快速反应，对强度更大的活动产生与负荷成比例的频率适应; 传感器间的交叉核对，可保证在各种活动水平都有恰当的频率适应。 .3Bakken E

26、ducation Center, AtlantaKappa 400 植入注意点连接导线与起搏器时应固定所有的镙丝；必需有一根双极导线；术前不要关闭植入检测功能，否则感知器初始化将需手动完成；术后8小时后（极性确认、传感器初始化完毕）DDDR模式启动；.其它类型传感器（备用部分）.3Bakken Education Center, Atlanta3Bakken Education Center, Atlanta重力加速度传感器由密封在容器内的水银滴感知人体运动加速度的垂直分量传感器产生 0/1 信号，并由运算电路转换成频率应答起搏脉冲.3Bakken Education Center, Atla

27、nta每分钟通气量运动时呼吸频率和潮气量增加；MV 连续不断地监测呼吸频率和胸廓阻抗 ；胸廓阻抗采用在电极与起搏器外壳间发放低能量测试电流而获得。.3Bakken Education Center, Atlanta每分钟通气量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 间期心脏自主

28、神经活动和儿茶酚胺释放量在情感和运动时 增加QT 间期根据 catecholamine 水平缩短，这是一种生理性的参数；QT传感器起搏器根据一个心室刺激后至T波结束时的间期 控制起搏频率。USER: Vitatron as second sensor in : Topaz II, Saphir II, Ruby II, Diamond II.3Bakken Education Center, AtlantaQT 间期 优点- 能感知不同的生理活动 (精神 和体力负荷)- 标准电极- 无需传感器局限性- 需要一有效心室刺激- 仅适用心室- 程控较复杂- T 波形态多变- 许多病例不能使用.3Bakken Education Center, Atlanta右心室除极 检测心室起搏后的心室电位偏差量. Cordis 采用此技术其数值会随起搏频率增加；与病人负荷成反