今天我们学习电复律、除颤术,因为涉及到电,初学者往往望而生畏,但想想这个能救人于一命,我想我们更应该好好掌握,学以致用!
1.先说历史
心脏电复律和除颤已经成为心律失常患者处理中的常规操作。
心脏复律是施加与QRS波群同步的电能,而除颤是随机在心动周期中施加一个非同步电击。
1956年,首次采用交流电进行胸外除颤以治疗人类心室颤动。
1962年,直流电除颤器被引入临床实践中。
20世纪60年代初期的研究证实,胸外电除颤或心脏复律除了可以消除室颤,还能消除其他心律失常。
2.除颤器的背景知识
大多数除颤器都是基于能量的,即被设计为可以对电容器充电使其具有所选择的电压,然后释放预先设定的能量(单位为焦耳)。传递到心肌的能量大小取决于所选择的电压和经胸阻抗(后者存在个体差异)。
除颤器也能够以多种波形释放能量,大概可分为单相波和双相波。
左图显示了第一代 ICD 中使用的单相指数衰减脉冲波形。
右图显示了两相波形,这是通过在放电过程中切换输出极性,由单个电容器产生的。每个频是2毫秒。
最初的除颤器仅能释放单相波。尽管单相波除颤高度有效,但双相波除颤终止心律失常的效果更稳定,所需能量也更低。双相波除颤器很大程度上取代了单相波除颤器。
3.除颤和心脏复律的电生理学
心脏复律通过释放同步化电击终止心律失常,同步化电击可使参与折返环路的心肌组织除极。通过对环路上所有可兴奋组织的除极,使组织对刺激无法应答,环路就不再能够继续传播或维持折返。因此,心脏复律可终止由单一折返环路形成的心律失常,如心房扑动、房室结折返性心动过速、房室折返性心动过速或单形性室性心动过速。
室上性快速性心律失常的折返部位
折返可以发生在固定的解剖障碍周围,也可以是功能性的,在没有解剖障碍的情况下发展,由心肌组织电生理特性的内在异质性引起。折返回路可能发生在心脏的不同部位:窦房结内和周围(窦房结折返);在心房心肌内(房速、房扑或房颤);由于存在慢径和快径(房室结折返性心动过速);或涉及房室结和旁路(AP)(房室折返性心动过速)。
尽管心脏电复律或除颤的临床使用广泛,但它们通过何种电生理机制终止心房颤动(AF)或室颤(这些心律失常涉及多个微折返环路),目前仍存在争议。颤动是整个心房或心室肌均参与,被视为一种非常持续的节律。
大多数研究者同意,当一定量的电流密度传到心肌时能够发生除颤。然而,究竟需要多大的电流密度,以及需要怎样的能量设置才能达到均匀的电流密度,目前尚不清楚。在细胞水平,输出的电流在心肌细胞周围流动并穿过心肌细胞,导致跨膜电位的改变。在器官水平,颤动终止的机制仍有争议。
电击也可以导致不同程度的动作电位时程延长和心室复极的离散,这取决于电击的强度和时机。一项研究的开展时间是埋藏式心脏转复除颤器植入后的检测过程,在T波时释放的电击可产生不同程度的动作电位时程延长,这取决于心肌复极。形成的高复极离散度通过产生功能性传导阻滞促发折返,进而有利于诱发室颤,并阻碍电击对室颤的终止。除颤和心脏复律似乎不会引起显著的心肌坏死。
4.影响除颤和心脏复律成功的因素
许多仪器相关和患者相关的因素都将影响心脏复律和/或除颤的成功几率。仪器相关的变量包括与电极相关的因素(即,电极位置、电极板大小、是手持式电极板还是粘式电极贴),以及与所释放能量相关的因素(即,多少焦耳、波形类型),而患者相关变量包括能量必须穿过的经胸阻抗以及心律失常的类型和持续时间。
今天我们说说仪器相关变量。
电极
电极的许多特性会影响心脏复律的结局。这些特性包括电极位置、电极板大小、手持式电极板还是贴片式电极。
电极位置
除颤电极在胸部的安放位置决定胸外除颤的经胸电流通路。有两种传统的电极安放位置:
●前侧位
●前后位
某些患者中,可能一种放置方式有效而另一种却无效。因此,如果最初尝试使用的电极放置方式未能成功终止心律失常,则应更换至另一种电极放置方式并重复尝试电除颤或心脏复律。
这两种电极放置方式中没有哪种具有明显优势。一项当代随机试验纳入了急诊科接受心脏复律的急性房颤患者,发现无论采取哪种电极安放位置,成功复律为窦性心律且持续至少30分钟的比例相近,前侧位为94%,前后位为92%。
电极板大小
电极板大小是胸外电除颤复律时经胸电流大小的一项重要决定因素。一项研究分析了105例患者心脏骤停的结局,这些患者使用了不同大小的自粘式除颤电极片。在采用两个小电极片(每个直径为8cm)的患者中,单次200J电击可以成功转复31%的心搏骤停,在采用一个小电极片和一个大电极片(直径分别为8cm和12cm)的患者中,成功率为63%,在采用两个大电极片(每个直径为12cm)的患者中转复成功率为82%。
较大面积的电极片或电极板可使阻抗降低、电流增加,可导致较少的心肌坏死。然而,电极的大小似乎有一个最佳值(约12.8cm),超过此大小的电极均会导致电流密度下降。
手持式电极板 vs 电极贴
使用手持式电极板转复可能比自粘式电极贴更有效。一项随机试验阐明了这一点,该试验纳入了201例因持续性房颤而转诊行心脏复律的患者。分配至手持式电极组患者的转复成功率略高于电极贴组(96% vs 88%)。手持式电极板与皮肤接触更佳和经胸阻抗降低可能解释其优势。
然而,对于其他需要心脏复律(如,房室结折返性心动过速、房扑)或除颤(如,室颤)的心律失常,目前还没有已发表数据比较了手持式电极板与自粘式电极贴。因此,采用手持式电极板还是自粘式电极贴的决定应该取决于当时可获取的仪器设备,以及操作者认为哪种电极更有可能对当前患者有效。
单相波 vs 双相波
除颤器能够以多种波形释放能量,大概可分为单相波或双相波。2000年以前制造的除颤器以直流电单相波的形式释放能量。之后研制出了“双相”除颤器,它可以在放电开始后5-10毫秒使电流极性转向。
双相波除颤比单相波除颤更有效,而且所需能量更低。这一获益在动物和人类中均得到了证实,而且对室颤和房颤均有益。然而,单相波除颤在大多数情况下仍然非常有效,目前仍不清楚双相波除颤的更好效果是否带来了重要的临床优势。
心室颤动
数项随机试验比较了单相波和双相波对室颤的治疗情况。
●在心搏骤停的最佳应对(ORCA)试验中,115例因室颤导致院外心搏骤停的患者被随机分配至150J双相波电击除颤组或传统的高能量(200-360J)单相波电击除颤组。在急诊医疗服务人员进行单次电击和全部治疗后,双相波组的除颤成功率均显著高于单相波组(分别为96% vs 59%,100% vs 84%)。另外,双相波电击治疗组的自发循环恢复率也更高(76% vs 54%)。然而,两个治疗组的存活出院率没有差异。在存活出院的患者中,使用双相波治疗的患者更可能有较好的脑功能(87% vs 53%)。
●在ORBIT试验中,共纳入169例院外心搏骤停患者,研究发现双相波电击(电击强度按120J、150J或200J渐增)比单相波电击(电击强度按200J、300J和360J渐增)更有效,有效定义为5s内转复为规则节律(52% vs 34%)。然而,在自发循环恢复方面两组的差异无统计学意义(两组均为47%),在存活出院率方面的差异亦无统计学意义(9% vs 7%)。
●在TIMBER试验中,168例因室颤致院外心搏骤停的患者被随机分配进行单相波或双相波除颤治疗。除颤最开始由急诊医疗服务人员使用AED进行,如果有需要,再由随后到来的急救人员使用手控除颤器除颤。所纳入的患者仅采用了一种波形的电击。与ORCA试验不同,TIMBER试验中两组波形所采用的除颤能量相同(均为首先用200J,之后用200J,然后用360J)。两组患者在初始电击成功率、存活率及神经系统结局方面的差异均无统计学意义。然而,与单相波除颤组相比,双相波除颤组的确有更早恢复自发循环的不显著倾向并使总存活率增加(41% vs 34%)。
对于这三项研究得出的不一致结果,尚无明确的解释。由于复苏的复杂性和紧急性,以及能够纳入对照研究的样本量较小,所以难以证实或排除重要的临床获益。鉴于在其他情况下双相波除颤显示出更高有效性、缺乏证明双相波除颤有害的证据,以及临床试验表明结局有获益倾向,我们支持使用双相波除颤治疗室性心律失常。
心房颤动
2项随机试验证实了双相波治疗AF的获益:
●在一项试验中,双相波组首次电击有效率明显高于单相波组(68% vs 21%),前者释放的能量比后者少50%,总心脏复律的比例也更高(94% vs 79%)。
●另一项可比较的随机试验纳入了210例患者,发现了相似的获益。双相波与以下明显获益相关:首次电击有效率更高(60% vs 22%);总电击次数更少(1.7 vs 2.8);能量释放更低(217J vs 548J);以及皮肤损伤发生率更低(17% vs 41%)。
在一项更大型的非随机研究中,2546例房颤患者采用单相波(1996-1999年)或双相波(1999-2001年)除颤器进行心脏复律。双相波心脏复律的总成功率更高(99.1% vs 92.4%),心脏复律所需的能量水平更低(中位数100J vs 200J)。
据报道,在房扑患者中也有类似发现,这些患者的双相波心脏复律成功率更高,且使用的能量更低。
最佳的双相波除颤能量
由于在应用较低能量时双相波电击比单相波电击更有效,所以初始方案常建议在复苏过程中使用低能量双相波电击(如150J)。BIPHASIC试验证实了较高能量双相波电击的价值。一项病例系列研究纳入了221例院外心搏骤停患者,这些患者被随机分配至固定的低能量除颤组(150J,必要时可最多再给予2次电击,能量均为150J),或递增的高能量除颤组(起始为200J,必要时可将再次电击能量递增为300J及360J)。
使用AED执行电击。研究发现以下结果:
●两组患者首次电击除颤成功率相近。
●在需要多次电击的患者中(n=106),分配至递增的较高能量组患者与分配至固定的较低能量组患者相比,成功心脏复律的可能性显著更高(37% vs 25%)。
●两组方案的不良事件发生率差异无统计学意义,包括心肌酶升高和左室收缩功能障碍。
●在存活结局方面,两组方案也无差异,但部分原因可能在于样本量相对较小。
由于需要多次电击的患者并未出现不良事件且有效性更高,对于因室性快速性心律失常导致心搏骤停,并且对起始较低能量电击无反应的患者,我们同意使用双相波除颤器进行递增的较高能量电击。
说完仪器相关因素,明天我们学习患者相关因素对除颤和心脏复律的影响。
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