当前位置: 首页 > 期刊 > 《中国心脏起搏与心电生理杂志》 > 1999年第1期
编号:10496392
心肌缺血对心室颤动的诱发和除颤效率的影响
http://www.100md.com 《中国心脏起搏与心电生理杂志》 1999年第1期
     李翠兰 胡大一 Behrens Steffen Michael R.Franz

    摘 要 近来埋藏式心律转复除颤器(ICD)已成为抗心律失常药物治疗无效的高危病人的优先选择。由于大多数需要ICD治疗的病人常伴有缺血性心脏病,因此急性心肌缺血对ICD病人的除颤失败和心脏猝死可能起一定作用。本文在离体灌流兔心脏标本上测定了急性心肌缺血对单相动作电位(MAP)各参数以及心室颤动(VF)诱发和除颤的影响。结果表明,心肌缺血15 min缩短MAP时程(复极达90%,APD90)(154±8 ms vs 102±18 ms,P<0.001)和复极时间(RT90)(185±6 ms vs 138±13 ms,P<0.001);使激活时间(AT)增加(31±5 ms vs 36±8 ms,P<0.01);同时使RT90弥散明显增加(37±16 ms vs 69±29 ms,P<0.01)。心肌缺血对易损性上限(ULV)和除颤阈值(DFT)稍有影响,但无统计学意义(ULV:274±53 V vs 294±44 V,P=NS;DFT 268±42 V vs 271±33 V,P=NS);却使易损窗(VW)的宽度增加三倍(对照25±22 ms,缺血15 min时75±26 ms,P<0.001)。复极时间与VW边界的相关分析表明,VW左边界和10个MAP中最短的RT90高度相关。结论:心肌缺血能够改变缺血心肌与电场刺激之间的相互作用,但在本模型中对除颤的能量要求和ULV的电震强度无直接影响。
, http://www.100md.com
    关键词:心肌缺血 单相动作电位 易损性上限 除颤阈值 易损窗

    目前埋藏式心脏转复除颤器(ICD)已成为抗心律失常药物治疗无效的高危病人的优先选择。然而,在放置有ICD的病人中,心脏猝死尽管罕见但却时有发生。最常见的由心室颤动(VF)引发的心脏猝死是由急性心肌缺血所致。急性心肌缺血对ICD病人的除颤失败和心脏猝死可能起一定作用。然而急性心肌缺血对场刺激效应研究的很少,并且在体动物的实验研究结果也很不一致[1~3]。因此,心肌缺血本身对除颤能量要求的影响仍然未知。另外,正常节律下缺血对电场反应的影响尚无人研究。为排除在体动物实验多种潜在因素的影响,本研究在离体灌流兔心脏标本上测定急性心肌缺血对VF诱发和除颤两者的影响。VF的可诱发性是在起搏心律下通过测量易损性上限(Upper limit of vulnerability,ULV)和易损窗(Vulnerable window,VW)来决定。VF发作期间测定除颤的能量要求并以除颤阈值(Defibrillation threshold,DFT)表示。通过10个广泛布位于两心室上的单相动作电位(MAP)来跟踪记录缺血对心室肌的影响。
, 百拇医药
    1 材料与方法1.1 离体心脏标本的制备 见文献[4]。

    1.2 MAP技术与心电图记录系统 10个Ag-AgCl2电极可从2个心内膜与8个心外膜位点同步记录共10个MAP信号。记录心内膜的电极为标准的AMP-起搏结合导管(EP Technologies),分别置于左、右心室尖端部。自制的心外膜电极与心内膜电极类似,并通过固定在一个特制的装有弹簧的机械装置上来确保稳定接触压力[5]。8个心外膜电极分别置于心房下6~8 mm心室外膜上。MAP信号经一自动调节出界的十通道直流偶联放大器(EP Technologies,Model 10012)放大后计算机采样(采样频率1 000 Hz)并存储于光盘上,以便于实验结束后做数据分析。六导联容积传导的心电图通过位于灌流槽中的Einthoven部位的Ag-AgCl2电极获得。心电图信号随后经一定做的具有常规心电图滤过特性的多通道放大器(Stellartech,Sunnyvale)放大后计算机采样。实验中所用电震为切尾指数65%,间期≌5 ms的双相电震,由一台实验除颤器(Medtronic Model 2394,接电容120 μF)发出信号。其波形随后显示于数字示波器上(LeCroy,Model LS 140,Chestnut Ridge,NY),并可在屏幕上作峰值电压及其积分分析。
, 百拇医药
    1.3 实验设计 实验正式开始前稳定30 min。第一部分测定对照情况下的ULV、VW和DFT。第一个T波电震设定为中等强度280 V,偶联间期(CI)为200 ms,来测定VW的右边界(RBV)。依VF的诱发情况以10 ms为单位CI延长或缩短。为测定VW的左边界(LBV),在同样电震强度(SS)下重复同样的过程,只是CI从150 ms开始。随后以20~40 V为单位,从160到360 V的范围内在多个SS上重复此过程,以确定VW的最大范围。LBV、RBV分别定义为在任何SS上最短和最大诱发VF的CI。为测定ULV,以20~40单位调整SS直到发现一个最高诱发VF的SS,高于此点的SS在任何CI都不能诱发VF。这个SS就定义为ULV。如果VF诱发后不能自发终止,则在5~10 s给予除颤电震,并且此电震用于DFT的进一步测量。第二部分,在心肌缺血情况下重复以上过程。心肌缺血通过15 min的灌流量降低80%(由对照时40 ml/min到缺血时8 ml/min)而形成。在缺血10~15 min期间测定VW、ULV和DFT。每个实验中测定VW边界的SS从对照时VW最宽的SS开始。测定VW所用的起始CI分别为100和200 ms。然后视其VF诱发情况而调整CI和SS。ULV测定所用起始SS为对照情况下的ULV,随后视其VF诱发情况,SS以10 V为单位,CI以10 ms为单位而调整SS和CI。DFT测量同上。DFT定义为除颤的50%成功率。采用延迟上下计算法,共需5个数据。在持续性VF发作后5~10 s通过同样的电极系统施加除颤电震,第一次除颤的SS定在340 V。如果在此SS除颤成功,下一次的除颤SS降低40 V,否则增加10 V,以此类推,直到最低的有效除颤电压——第一数据点V1。以此电压为基本点,降低40 V得到第二数据点V2。如果V2除颤有效,V2-40=V3;或如果V2除颤无效,V2+40=V3。重复此过程获得V4。同理,基于V4设定第五数据点V5,但不同的是V5并未实际测定。DFT50为这5个数的均值,V1之前的测量不加入DFT50的计算过程。VF发生后如果第一次除颤电震无效,立即以500或600 V抢救电震终止它。
, 百拇医药
    1.4 数据分析与统计 VF的定义见文献[4]。实验后用自己编程的软件分析MAP参数。激活时间(AT):从刺激伪迹到AMP最快超射所用时间;动作电位时程(APD90):从MAP最快超射到复极化达90%所用时间;复极时间(RT90):AT和APD90之和;AT弥散(AT Disp.)定义为最长与最短AT之差;复极弥散(RT90 Disp.)定义为最长和最短RT90之差。分别在对照,缺血5,10,15min和再灌注5min测量这些参数。实验数据以x±s表示。配对t检验、线性相关系数r及其显著性检验均通过Stat View软件完成。

    2 结果2.1 心肌缺血对MAP的影响 MAP时程随缺血时间的增加而逐渐缩短,其形态变得更呈三角形或发展成3相复极期的快速下降坡度,而且在不同的记录位点其形态改变有所不同。左室外膜记录的MAP时程显著缩短,并引起2相平台期和3相复极期形态的明显改变;相反,右室外膜记录的MAP间期和形态的改变很小。再灌注5 min后重新恢复正常。动作电位时程和复极时间在缺血期间都明显缩短,而AT增加,AT和RT90弥散也都明显增加,如附图所示。
, 百拇医药
    2.2 心肌缺血对DFT、ULV和VW的影响 心肌缺血对DFT和ULV稍有影响,但无统计学意义。在4/10 次实验中DFT稍有增加(平均相差36 V),2/10 次稍有降低(平均相差30 V),1/10 次中等程度降低(相差80 V);在其他3/10 次实验中DFT保持不变(相差在10 V以内)。统计所有10次实验,DFT不变(对照271±33 V,缺血期间268±42 V,P>0.05)。在对3/10次实验中ULV增加40 V,而在另外6/10次中降低40~80 V。余下的1次实验中则保持不变。计算所有10次实验,平均ULV在对照和缺血之间无显著性改变(对照294±44 V,缺血期间274±53 V,P>0.05)。在缺血期间,VW的左边界向更短的CI明显左移(P<0.001),而右边界保持不变(P>0.05),以致VW的宽度增加了三倍

    附图 来自所有实验的心肌缺血期间MAP的平均时程变化 C:对照;I5,10,15分别代表缺血5,10,15 min;R:再灌注后5 min;与对照比较,≠P<0.05;*P<0.01
, 百拇医药
    (对照25±22 ms,缺血期间75±26 ms,P<0.001)。

    2.3 RT90和VW的关系 对照和心肌缺血15 min VW左边界和10个MAP中最短的RT90高度相关,r=0.809,P<0.001;右边界和10个MAP中最长的RT90不相关,r=0.221,P>0.05。

    3 讨论3.1 心肌缺血期间心肌激活和复极化的改变 Kurz等[6]的研究证实在缺血的心肌中存在刺激传导的减慢(即AT的延长)。细胞与细胞之间耦联的降低和由于胞外钾累积所致的膜去极化速率降低以及缺血期间由于诸如缺氧、ATP敏感性钾复极电流等因素都可导致APD缩短。Kurz等还在整体缺血兔心脏上观察了缺血对RT(即AT和APD的总和)的影响[6]。随着冠脉循环的停止,RT首先升高,3 min后逐渐降低。该作者还发现了AT和RT弥散的增加,而后者被认为与室性点刺激引起的室性心动过速的易化发生有关。本实验与上述报道一致。AT和RT90弥散的增加已被认为是参与了缺血相关性心律失常的发生。本结果说明在本实验中动脉或冠脉流量的降低是合适的,足够用来产生所要求的缺血状况。所得数据还表明心室各部位之间缺血程度差别很大,这点也与Kurz等的结果一致。
, http://www.100md.com
    3.2 VW和复极化的关系 Fabritz等[7]发现最短和最长复极化时间与VW的边界相关,提示了一种与弥散有关的诱发VF机制。在本实验中,发现缺血可引起复极弥散和VW的宽度增加。这个结果以及最短复极化时间和VW的左边界显著相关都与Fabritz等的观察一致,并支持心室复极化的不一致性可能在决定缺血期间易损窗的宽度上起作用的假说。VW的右边界与最长的复极化时间没有相关性的事实可能是由于缺血并未改变这两个参数。

    3.3 缺血对除颤和VF诱发的影响 Tacker等[1]报道缺血使DFT增加了2.5倍。冠状动脉左前降支结扎后DFT迅速升高,在15~30 min达到峰值,随后下降接近对照值。Babbs等[8]也发现了DFT的升高,只是相对于Tacker等的研究。升高值较小(20%)。相反,Arredondo等[3]发现冠状动脉结扎后,DFT显著降低(10%)。另外有研究[7~9]报道在急性心肌缺血期间DFT无显著性改变[2,9]。这些研究中不同的发现其原因仍然未知。除一例[2]外,所有这些实验都是在犬体上完成的。因此在除颤的能量要求中,种属的差别似乎并不能解释这些结果的不同。有研究表明不同的电极形态能够改变DFT,但不改变缺血对DFT的相关影响[2]。所以这些研究中所用的不同的电极形态似乎也不能解释这些结果,而且Kerber等[9]报道DFT和缺血区的大小并没有显著关系。这些研究之间的不同结果可能与缺血状态下心脏与心脏外因素发生改变的事实有关。本研究首次在离体起搏心脏模型上直接测量除颤的能量要求和VF诱发。与在体模型相比,这个实验模型的优点是不受心外因素的影响,并且象血液动力学或冠脉灌流等心脏因素也能得到更好的控制。所得数据显示,急性缺血期间DFT保持不变。此结果与某些报道一致[2,9]并且被缺血期间ULV也保持不变的事实所支持。由于ULV与DFT的关系,并且根据再度心室颤动的假说[10],DFT与ULV同属一种机制。因此改变心脏电生理学特性的方法应该引起两个参数平行改变或皆无改变[11]。本实验中尽管电生理学状态的明显改变导致了易损窗宽度的明显增加,但没有引起ULV和DFT的改变,与上述理论一致。
, http://www.100md.com
    3.4 方法学考虑 我们测定了引起缺血10~15 min内心肌缺血对DFT、ULV以及VW的影响。在这段时间内,严重缺血状态是存在的,但并未造成不可逆转的心肌损害,因为冠脉循环并没有完全阻断。本实验中缺血是通过整体降低动脉和冠脉灌流而引起的。使用这种方法的缺陷是非缺血区与缺血区之间的界限不如结扎冠状动脉的局部缺血模型那样明确。我们之所以选择全心缺血,是因为这种方法发生简单、控制容易,重复性好。已有报道表明在这个模型中可有折返的易化和心动过速的发生[6],因此,这个方法适于研究与缺血相关的电生理学改变。与前人的研究不同,我们所用心脏标本的优势是一些诸如神经因素,不同的儿茶酚胺浓度或不同的电场分布这些潜在影响颤动或除颤的因素可以得到更好的控制,并可直接用多个MAP记录来监控缺血引起的心肌电生理学改变。缺血期内不同时间段的选择可能会对结果有所影响。本模型中急性整体缺血15min对DFT、ULV皆无显著性影响,但不能排除进一步缺血后这二者将会改变的可能。

    作者单位:李翠兰 胡大一 首都医科大学心血管病研究所
, 百拇医药
    附属北京红十字朝阳医院心脏中心 (北京 100020)

    Behrens Steffen Michael R.Franz The Cardiology Divisions of the Veterans Administration Medical Center and Georgetown University,Washington DC

    参考文献

    1 Tacker WA,Geddes LA,Cabler PS,et al.Electrical threshold for defibrillation of canine ventricles following myocardial infarction.Am Heart J,1974,88:476

    2 Jones DL,Sohla A,Klein GJ.Internal cardiac defibrillation threshold: effects of acute ischemia.Pacing Clin Electrophysiol, 1986,9:322
, http://www.100md.com
    3 Arredondo MT,Armayor MR, Valentinuzzi ME.Electrical defibrillation thresholds with transventricular simple-capacitor discharge under conditions of ischemia by acute coronary occlusion.Med Prog Technol,1982,8:175

    4 李翠兰,胡大一,Steffen Behrens,等.双相电震致心律失常性的降低及其与高效除颤的关系.中国心脏起搏与心电生理杂志,1998,12(3):154

    5 Franz MR.Method and theory of monophasic action potential recording.Prog Cardiovasc Dis,1991,33:347

, 百拇医药     6 Kurz RW,Ren XL,Franz MR.Increased dispersion of ventricular repolarization and ventricular tachyarrhythmias in the globally ischaemic rabbit heart.Eur Heart J,1993,14:1 561

    7 Fabritz CL,Kirchhof PF,Behrens S,et al.Myocardial vulnerability to T wave shocks.Relation to shock strength,shock coupling interval,and dispersion of ventricular repolarization.J Cardiovasc Electrophysiol,1996,7:231

    8 Babbs CF,Paris RL,Tacker WA,et al.Effects of myocardial infarction on catheter defibrillation threshold.Medical Instrumentation,1983,17:18
, 百拇医药
    9 Kerber RE,Pandian NG,Hoyt R,et al.Effect of ischemia,hypertrophy,hypoxia,acidosis,and alkalosis on canine defibrillation.Am J Physiol,1983,244:H825

    10 Chen PS,Shibata N,Dixon EG,et al.Comparison of the defibrillation threshold and the upper limit of ventricular vulnerability.Circulation,1986,73:1 022

    11 Topham SL,Cha YM,Peters BB,et al.Effects of lidocaine on relation between defibrillation threshold and upper limit of vulnerability in open chest dogs.Circulation,1992,85:1 146, 百拇医药