【综述】心室起搏生理性电学传导的探索——浅谈希氏束起搏与左束支起搏
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作 者：翟鑫坤，陈晓栋
第一作者单位：南京中医药大学第三临床医学院
基金项目：江苏省中医药管理局基地项目（JD2019SZ15）
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翟鑫坤, 陈晓栋. 心室起搏生理性电学传导的探索——浅谈希氏束起搏与左束支起搏[J]. 实用心电学杂志, 2020, 29(5)：356-362.
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摘 要
心室起搏后电学的同步性是生理性起搏的目标。长期的右心室心尖部起搏会增加房颤、心衰等的发病风险。心脏再同步化治疗可以改善左右心室的不同步性，但在临床应用中存在20%~35%的无反应率，且起搏后QRS波呈现的电学同步性与正常的电学左室传导有一定差距。希氏束起搏（His bundle pacing，HBP）的起搏激动点位于希氏束，电激动沿着希浦系统下传，是真正的生理性起搏，然而HBP在临床实践中面临成功率不够高，起搏阈值高，电极难定位、难固定，心室感知不佳等困难。左束支起搏（left bundle branch pacing，LBBP）是近年来提出的新的起搏理念，希冀实现起搏后电学同步与临床操作高效安全之间的平衡，但其适应证和安全性目前缺乏大规模临床研究的支持，尚需更长时间的随访结果证实。本文从生理性电学同步性的角度，阐述了HBP和LBBP的理论基础、发展现状、各自优势以及尚待解决的问题。
关键词
生理性起搏，希氏束，希氏束起搏，左束支起搏
正 文
心脏起搏是治疗房室传导阻滞、病态窦房结综合征等缓慢性心律失常的重要技术，对于生理性起搏的追求和探索一直未曾停止。传统的经静脉心内膜起搏是将心室电极定位于右室心尖部，优点在于心室电极定位简单便捷、起搏阈值及感知参数好、电极不易脱位等。然而，右室心尖部起搏后QRS波明显增宽，电学传导方向与生理的希浦系统电学传导完全不一致；长期的右心室心尖部起搏还会引起心肌细胞结构和功能的改变，从而增加房颤、心衰乃至死亡的风险。右室间隔部和右室流出道作为右室起搏位点，起搏QRS波宽度较右室心尖部窄，多项研究认为其优于右室心尖部起搏。然而，右室间隔面相对范围较大，高位间隔和中低位间隔起搏后QRS波的宽度变化迥异，因此一直难以形成统一的手术方法进行推荐。另外，右室间隔部与流出道起搏是否一定优于心尖部起搏，目前的研究结果尚存在争议。心脏再同步化治疗（cardiac resynchronization therapy，CRT）通过右室心内膜和左室心外膜的多位点同步起搏，起搏后QRS波明显缩短，接近正常QRS波宽度，可以显著改善心力衰竭左室增大伴左束支传导阻滞的症状和预后，甚至逆转心室重构，曾被认为是更接近生理的起搏方法，甚至被认为适用于所有心室起搏负荷高的患者。然而，CRT的成功植入很大程度上依赖于冠状静脉系统的解剖，存在一定的无反应率，且左右室多位点起搏并非希浦系统的激动次序，双心室起搏后的QRS波宽度与正常的QRS波相比尚存在差距。因此，从电学传导的同步性来看，只有起搏激动点位于希氏束或希浦系统，才是真正意义上的生理性起搏，于是曾一度停滞的HBP研究再度进入临床视野。
1 希氏束起搏的发展历程及理论依据
1839年，Johann Evangelist Purkinje描述了浦肯野纤维的存在，心脏传导系统的研究自此拉开了序幕。1893年，Wilhelm His Jr.第一次描述了希氏束的存在，认为希氏束是心耳到室间隔传导的重要管道，并提出“心脏传导阻滞”这一概念。1971年，James等详细描述了光镜和电镜下希氏束的解剖结构，即希氏束由胶原纤维纵向包裹，且希氏束间还存在稀疏的横向连接，这为希氏束“纵向解离”假说提供了解剖学依据。1977年，Narula等从电生理的角度证实了这一理论。1958年，Alanís等在狗和猫的离体灌注心脏中第一次记录到希氏束信号。隔年，Giraud等在法洛四联症患者身上第一次记录人体希氏束信号。1969年，Scherlag等使用血管内心内膜导管记录人类希氏束信号，促进了心脏电生理学的迅速发展。1970年，Narula等演示了如何使用位于房室交界处、三尖瓣隔瓣上方的多极导管在人体中记录希氏束信号。20世纪70年代，人们对希氏束及希氏束部位起搏进行了一些研究，但由于技术条件及材料科学发展水平的限制，HBP的研究一度停滞。希氏束起搏（His bundle pacing，HBP）是建立在“纵向解离”理论基础上的。希氏束是一个弦状结构，周围由胶原纤维纵向包裹。HBP是将起搏电极定位于希氏束或其邻近部位，让起搏脉冲激动沿着希浦系统下传，产生的QRS波接近自身下传的形态，从而避免右室直接起搏心肌所致的电学非同步，是最接近生理的起搏模式。
2 希氏束起搏的临床研究进展
随着材料科学和手术器械的发展， 2000年HBP手术第一次在临床上成功实施。Deshmukh等应用4269型主动电极（佳腾公司），在左室射血分数(LVEF)<40%、QRS持续时间<120 ms的18例房颤患者中行永久HBP，其中12例成功实施了HBP术。研究发现，HBP心电图上的QRS波宽度与正常传导心电图上的几乎完全一致。此后出现了专门为特定位置起搏而设计的植入工具，包括3830起搏电极（69 cm，美敦力公司）和C315及C304鞘（美敦力公司），大大提高了HBP手术的成功率。HBP维持生理性电学同步性的优势在研究中也得到证实。一项随机对照研究纳入了接受HBP和右心室心尖部起搏的研究对象（共38例，均为完全性房室传导阻滞、自身QRS间期<120 ms且LVEF>40%）；经12个月的随访后发现，在LVEF、NYHA分级等方面，HBP明显优于右室心尖部起搏。房颤患者在实施房室结消融后植入永久性HBP起搏器，可有效改善心功能，减少药物的临床使用。Huang等研究发现，房颤伴左室增大的心力衰竭患者经过房室结消融后，永久性HBP利尿剂的用量明显减少，且更易控制心率。HBP同样适用于具备CRT适应证及CRT无反应患者。Lustgarten等首次在10例符合CRT适应证患者的临床小样本研究中发现，有7例的QRS波群较术前明显变窄，且窄于常规CRT术后QRS波，电极植入时间也较短，因此认为该方案具有可行性。但由于缺少对照组，5年后他们又进行试验, 证实了HBP在左束支传导阻滞患者中的成功率非常高，且可应用于经冠状静脉心外膜导线植入失败及CRT无反应的患者。
3 希氏束起搏临床进展缓慢的原因
虽然HBP是电学上完全生理学意义的起搏，非常具有理论优势，可以让起搏脉冲激动沿着希浦系统下传，产生的QRS波接近自身下传的形态，从而避免右室直接起搏心肌所致的电学非同步，但具体到临床实践中却存在下述困难：
3.1 电极难定位
希氏束平均长20~30 mm，直径4 ms，这意味着行HBP术时的靶点直径仅为4 mm，长为2~3 cm，且每个人的希氏束走行不尽相同。Kawashima等曾研究过105人的心脏传导系统的解剖结构，发现其不尽相同。由于靶点有效区域较小，因此手术时定位的难度较大。
由于希氏束周围没有大量的心肌组织，因此电极在该位置较难固定。Zanon等报告了在(20±10)个月的随访中，与导线相关的并发症发生率为2.6%，其中有3例需要更换导线。2016年，Vijayaraman等在随访了500例HBP植入者后未发现电极脱位，但也指出三尖瓣运动或局部纤维化可能会引起起搏导线发生轻微移位。Vijayaraman等2018年报道了他们的一项随访5年的结果，与右室起搏相比，HBP后期需更换电极的比例增大（3.0% vs.6.7%）。
HBP可分为选择性希氏束起搏（selective His bundle pacing，S-HBP）和非选择性左束支起搏（non-selective His bundle pacing，NS-HBP）。S-HBP是起搏位点精确固定在希氏束，低电压起搏时就可以直接夺获希氏束，而高电压时会夺获邻近心肌组织；NS-HBP是将起搏电极固定在希氏束周围的心肌组织，由于希氏束周围包裹着大量绝缘的纤维组织，当予以较小的电压时，仅夺获希氏束周围心肌组织，只有在高电压时才会同时夺获希氏束。由于希氏束的靶点太小，定位困难，因此许多HBP手术实质上多为NS-HBP，HBP起搏阈值相对较高。与常规右室起搏相比，HBP起搏阈值更高，容易导致起搏器电池电量提前耗竭。Dandamudi等对超过100例患者进行7年随访，发现不到10%的患者起搏阈值在前3个月会增加，推测可能是由微移位和局部纤维化所致。另外，由于希氏束位于房室交界区的心房侧，常常对心室波的感知不佳，难以达到行HBP术的临床要求。
由于HBP起搏阈值高、心室波感知不佳、电极难固定，因此为防止发生希氏束失夺获或电极移位造成的临床不良后果，部分患者须预防性地植入右室电极。
4 左束支起搏的概念提出和发展
Fig.1 ECG of left bundle branch pacing under different settings of sensitive atrioventricular interval
5 左束支区域起搏的优势与可能的适应证
左束支的起始部位最窄；之后于无冠窦和右冠窦交界的下方，在心内膜下呈带状分布；10~15 mm后则分为前束和后束。左束支主干的分叉及其前后束形成的细支覆盖在左隔膜表面并穿过左心室，在整个左心室腔内形成复杂的心内膜下网络。由于左束支在左心室内的分布面积较大，因此更易定位；左束支由希氏束穿过中心纤维延伸而成，其包裹的纤维较少，且起搏位置位于心室侧，相比于HBP，LBBP能够避免术后存在的感知偏低和起搏阈值偏高的问题；加之左束支周围的心肌组织较多，易于固定，因此LBBP的技术要求相对更低。LBBP的QRS波长通常<130 ms，理论上，心室起搏负荷高的起搏患者（如高度房室传导阻滞患者）可从LBBP中获益。在心率控制不佳的心房颤动患者中，采用LBBP联合房室结消融，既可以解决心室率控制不佳的问题，又能最大限度地避免右室心尖或间隔部起搏所导致的电学不同步，因此可为这类患者提供更多的治疗选择。LBBP能绕过左束支下段或LBBB近段的病变阻滞，纠正LBBB以及由此带来的左室电学不同步，Huang等的研究证实该类患者可以从中获益。理论上，满足CRT植入适应证的患者也满足LBBP植入适应证。另外，由于LBBP位于房室交界区的心室侧，相比于HBP有更好的心室感知。此外，LBBP还有更稳定、更低的起搏阈值和更高的心室感知参数，且操作相对简单，因此，LBBP可能会成为HBP术失败的替代方案之一。
6 左束支起搏的潜在并发症
在电极植入过程中识别中隔穿孔是很重要的，但单凭电学特性及CT判断电极的植入深度和有无穿孔可能不尽准确。虽然目前尚无左室腔迟发穿孔或血栓栓塞等相关严重并发症的报道，在随访过程中需要仔细监测。
由于LBBP须将起搏电极从右室间隔面旋入心肌内，以到达左室的左束支走行区域，因此右束支有受到损伤的可能。对于完全性LBBB患者，应在房内放置临时起搏导线，以提供备用起搏。
即使LBBP的电极在室间隔心肌内较深处，但电极头端周围并没有坚韧的纤维组织，且心肌处于收缩舒张的运动中，因此仍存在电极脱位的可能。Vijayaraman等报道，97例接受LBBP治疗的患者中有3例出现了急性电极脱位。确保足够大的电极张力和良好的起搏参数，可以最大限度地降低电极脱出的风险。
冠状动脉左主干发出分为左前降支和左回旋支，左前降支主干走行于心脏表面的室间沟，其近段发出间隔支向室间隔纵深供血，且越接近室间隔基底和前段，越接近动脉的主干。因此，LBBP操作过程中，当起搏电极旋入室间隔时，理论上存在损伤间隔支血管的可能性。因此，此时电极宜放置在室间隔的偏下偏后处，尽量避免直接损伤动脉主干。
7 小结
HBP与LBBP都是目前生理性起搏追求电学同步的有益探索。由于LBBP可以克服HBP在临床实践中的一些困难，国内外对LBBP起搏的未来充满期待。然而，LBBP中约有10 mm的电极头端包裹于室间隔内，长期的心肌收缩对电极的绝缘性及完整性是否存在影响尚不清楚。尤其是晚期电极穿孔至左室腔的风险是最严重的并发症之一，此时电极头端可能暴露于左室腔内而导致血栓栓塞，对这种情况的发生率需要仔细记录和报告。由于LBBP电极深入并接近贯穿室间隔，对室间隔动脉及心肌造成的损伤目前还缺少临床研究证据。关于LBBP是否优于HBP、能否成为起搏的标准术式，有待大规模的随机临床试验和进一步的研究来验证。
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