全皮下植入型心律轉復除顫器的研究進展

韓志成，李小明

1山西醫科大學第二臨床醫學院，太原030001；2山西醫科大學附屬心血管病醫院 山西省心血管病醫院

心臟性猝死(SCD)是心血管疾病的主要死亡原因之一，其起病急、進展快、病死率高，80%的SCD由室性心動過速(室速)/心室顫動(室顫)引起。流行病學調查顯示中國SCD年的發生率約為41.8/10萬人(0.04%)[1]，按目前13.9億人口計每年約有58萬人發生SCD。經靜脈植入型心臟轉復除顫器(TV-ICD)系統自20世紀90年代初推出以來，一直是預防SCD的一線治療手段，并對某些有SCD危險的群體具有成本效益。但TV-ICD也有其自身的風險，包括氣胸、心臟穿孔、感染、導線故障等嚴重并發癥，有較高的發病率和病死率。對于先天性心臟病、機械三尖瓣或其他異常情況導致不能放置經靜脈導線時，這些患者需要新的治療方式。2008年7月，用皮下除顫導線取代靜脈除顫導線的全皮下植入型心臟轉復除顫器(S-ICD)誕生并首次植入人體，并快速應用于臨床，這是SCD器械治療領域的重要里程碑。現就S-ICD的工作系統、安全性、有效性及在遺傳性心臟病等方面的研究進展作一綜述。

1 S-ICD系統

1.1 系統概述 S-ICD系統最先由美國波士頓科技公司生產，由脈沖發生器和皮下電極導線組成，脈沖發生器目前已發展至第四代，逐步涵蓋了房顫監測、抗核磁、聯合無導線起搏等功能，體積、重量也較前減小，預計使用壽命達7年以上。皮下電極導線由兩端的感知電極及中間的除顫線圈組成。脈沖發生器與感知電極通過兩兩組合形成三個感知向量，S-ICD可以自動選擇最佳感知向量進行心臟節律的識別和分析，從而選擇恰當的治療。

1.2 工作原理 S-ICD以心動過速時的心率為標準設置電擊區與條件電擊區，心率落入電擊區直接啟動除顫治療，落入條件電擊區則進行心律失常鑒別，以避免不恰當放電。S-ICD每次電擊固定釋放80 J的雙相波除顫能量，1次除顫失敗后會對心動過速進行再確認，然后自動反轉極性進行下次除顫，對每次事件可提供最多5次電擊治療。同時，如電擊后30 s內心臟停搏≥3.5 s，則激活起搏保護裝置，以200 mA雙相脈沖波進行50次/min的心臟起搏。

1.3 手術麻醉及植入方法 S-ICD植入于神經支配密集的胸壁區域，手術操作帶來的疼痛巨大，因此，以往的植入手術多是在全身麻醉下進行的，這同時也增加了手術風險及術后疼痛管理的難度。Miller等[2]通過軀干截斷平面阻滯聯合深度鎮靜的方法簡化了麻醉管理、減少了圍手術期阿片類藥物的使用。傳統S-ICD的植入技術多為三切口植入法(劍突切口、上胸骨旁切口、囊袋切口)，但上胸骨旁切口易感染，且植入后可能引起不適。Brouwer等[3]研究發現，二切口(劍突切口、囊袋切口)植入法手術時間較三切口更短、并發癥更低，且在前鋸肌下植入時具有更好的外觀，同時可減少運動摩擦造成的設備損壞，具有類似三切口的安全性和有效性。此外，得益于脈沖發生器的工藝改進，筋膜下植入技術迅速發展，其術后疼痛小且便于定位，未來有望取代肌下植入。

1.4 除顫測試 S-ICD術后常規行65 J能量的除顫測試。但有證據表明，2012～2015年，美國對誘導持續性室速/室顫的除顫轉復試驗已從82.4%顯著減少到71.4%[4]。而除顫效果與系統植入位置及電阻抗相關，植入位置過低、過淺或除顫線圈深度不足都有可能導致除顫失敗。一項計算機建模研究表明，植入部位的皮下脂肪組織可增加電阻抗，減小心臟有效除顫電流，導致除顫閾值的升高[5]。PRAETORIAN評分從植入位置及植入部位的脂肪厚度等方面充分評估了患者的除顫閾值，而基于此評分系統進行的前瞻性隨機除顫實驗有希望產生較好的陽性預測指標[6]。隨著除顫測試的減少，手術流程也會進一步改進。

2 S-ICD的有效性及安全性

2.1 有效性 S-ICD臨床應用時間尚短，缺乏大樣本的長期隨訪研究數據支持，目前對惡性心律失常的鑒別及轉復成功率是治療有效性的主要評價指標?？傮w而言，多項大規模研究報告顯示在植入期間事件準確識別度>90%，應用高達80 J電擊能量時，>90%的患者成功地除顫終止了室速/室顫。

其中，START 研究[7]結果表明，S-ICD較TV-ICD在心律失常識別方面占優，尤其在室上性心律失常上優勢明顯(98.0%vs68.0～76.7%，P<0.001)。前瞻性、非隨機、多中心的臨床試驗器械調查研究(IDE)結果顯示，在測試中S-ICD系統檢測到899次室速/室顫事件中的897次事件(99.8%)，隨訪180 d時對誘發室性心律失常事件的識別度>99%，轉復成功率為100%，平均隨訪11個月，21例患者(6.7%)自發室速/室顫事件共38次，其中1次單形性室速事件在第2次放電準備時自行終止，其余均被成功轉復[8]。EFFORTLESS研究[9]的中期結果顯示，術后30 d時99.5%的患者成功轉復誘發的室速或室顫，與術中除顫試驗相比，現實生活中治療時間延長約3 s；而對于多形性室速/室顫事件，成功轉復所用時間比單形室速延長約2 s，Kaplan-Meier曲線顯示1年和5年的恰當電除顫率分別為5.8%、13.5%，轉復成功率為97.4%。Brouwer等[10]納入了391例EFFORTLESS研究中的S-ICD植入患者和等量SIMPLE研究中的TV-ICD植入患者，兩組間基線資料匹配，隨訪3年后顯示兩種植入方式治療上無明顯統計學差異(88.6%vs88.6%，P=1.00)。另一項納入9項臨床研究[11]包含7 361例患者的薈萃分析結果顯示，S-ICD具有肯定的轉復效果，而且不降低生活質量，有縮短住院時間(SMD=0.06；95%CI為0.11～0.00，I2=0)的趨勢。納入1 167例患者(心臟射血分數均小于35%)的UNTOUCHED[12]研究結果顯示，除顫試驗轉復成功率達到99.2%，其中93.5%的患者在≤65 J時即轉復成功，為高危患者植入S-ICD提供了重要證據。因此，S-ICD可以被認為是適合用于預防SCD的另一種治療方法。

2.2 安全性

2.2.1 圍手術期及遠期并發癥 一項納入3 055例TV-ICD或CRT-D植入患者的研究顯示，隨訪12年時不適當電擊率為20%，設備相關感染占6%，導線故障占17%[13]，這些問題推動了S-ICD技術的發展。Chen等[11]的分析結果顯示，與TV-ICD相比，S-ICD有著更低的導線相關并發癥(OR=0.13；95%CI為0.05～0.33；I2=0)，且總體并發癥發生率也較低，在感染率及病死率方面沒有明顯差異。在EFFORTLESS[9]中期研究結果中，30 d、360 d、3.1年的并發癥率分別為4.1%、8.4%、11.7%；3.1年的平均隨訪中，24例(2.4%)患者發生了需要摘除器械的感染，沒有與設備相關的并發癥，無電極失效，無S-ICD相關性心內膜炎或菌血癥發生。UNTOUCHED研究中，隨訪30 d并發癥發生率為4.2%，主要并發癥為術后疼痛[12]。S-ICD植入部位血腫和器械腐蝕較感染等常見并發癥少，不同注冊中心的血腫發生率始終低于1%[4, 9]。荷蘭一項研究顯示，在118例患者的6年隨訪中，7例(5.9%)發生了電極移位[14]。Knops等[15]評估了S-ICD術者學習曲線，結果顯示在13次植入操作后，手術趨于穩定，并發癥的發生率也隨之降低。對于相關并發癥問題，正在進行的PRAETORIAN試驗有望提供更多的數據支持。

2.2.2 不適當電擊 S-ICD除顫系統需跨越更多的心肌，具有類似于體表心電圖的跨壁復極過程，易受到T波過感知的影響，因此對其感知及檢測算法要求也更高。IDE研究結果表明,隨訪180 d時99%的患者無與S-ICD相關的并發癥，41例(13.1%)患者受到不恰當電除顫，其中16例因室上性心動過速(室上速)落入電擊區，25例因T波或QRS波的過感知[8]。Basu-Ray等[16]結果顯示,TV-ICD與S-ICD兩者總體不恰當治療相似，其中，TV-ICD的不恰當治療是由室上速的鑒別引起(10.43%)，S-ICD則因T波過感知(8.99%)。此外，肌電干擾、QRS波群雙倍計數和電極移位也與之相關。S-ICD的制造商也試圖改進器械技術，通過采用INSIGHTTM算法可以提升心律失常準確識別度，減少不恰當的電擊。此外，一種新的S-ICD智能化傳感方法(SMART PASS)和術前心電圖篩選也被應用于臨床，在實施這些措施和取得進一步進展之后，研究報告表明，每年的不適當電擊可減少3.5%[14]。因此，雖然S-ICD存在一定范圍內的不適當放電，但其影響已經隨著多重手段的應用逐漸降低，進一步保障了除顫系統的安全使用。

3 S-ICD適應證

2015年歐洲心臟病學會(ESC)指南指出，符合ICD適應證且無抗心動過速起搏(ATP)、無嚴重心動過緩起搏或心臟再同步(CRT)治療要求的患者，S-ICD可作為TV-ICD的替代治療(Ⅱa類)[17]；隨著系統的進一步應用，2017年美國心臟協會(AHA)、美國心臟病學會(ACC)及美國心律協會(HRS)聯合發布的指南指出，對于符合ICD植入標準、靜脈系統通路異?；虼嬖诟吒腥撅L險、無需或不打算進行心動過緩起搏、ATP及CRT治療的患者，推薦使用S-ICD(Ib類)[18]。雖然部分遺傳性心臟病[如Brugada綜合征、肥厚型心肌病(HCM)、致心律失常性右室心肌病]患者并發單形性室速，ATP有一定治療效果，但近年來有試驗表明S-ICD系統在遺傳性疾病的治療上同樣有效。

3.1.1 Brugada綜合征(BrS) Brs的心電圖表現易受體溫、迷走神經興奮性等因素干擾，這增加了S-ICD的篩選難度。日本進行的一項關于BrS的S-ICD篩查試驗顯示[19]，與非BrS組相比，BrS組的S-ICD落選率更高(30% VS 8.2%，P=0.003)，這與較低的BMI、較高的T波和QRS波振幅有關。另一項篩查試驗[20]表明，在靜息狀態下45例BrS患者通過了篩查，但進行運動測試后11例被排除。目前報告的篩查試驗多是通過手動篩查獲得的，因此新的自動篩查方案、新型SMART PASS算法有可能增加其入選率，并降低BrS患者的不適當電擊率，但這需要系統評估。此外，多次、長時程、運動負荷下的術前篩查也是必要的。

在一項Meta分析[21]中，植入TV-ICD的Brugada患者的不適當電擊率為3.9%/年，但導線故障率卻達到了6.3%/年。而一項關于原發性心律失常綜合征的S-ICD研究中，平均31個月的隨訪結果顯示，24例Brugada患者共發生了10次室性心律失常事件，均1次轉復成功，只有2例患者因心外原因發生了不適當電擊[22]。目前來說，S-ICD對BrS的治療效果是肯定的，雖然存在不適當電擊的可能，但相比于TV-ICD是可接受的，因此，隨著術前篩查的完善，BrS患者將會獲益更多。

3.1.2 HCM S-ICD對于年輕的HCM患者來說，由于其無需起搏且導線相關并發癥低，具有較大的吸引力，但HCM患者左心室質量的增加和不可預測的電基質可能會影響除顫閾值，過高的R波和倒置的T波增加了感知難度，無法進行ATP治療也限制了S-ICD的應用。

一項納入99例HCM和773非HCM患者的研究顯示，在除顫測試成功率上，兩組無統計學差異(98.9%vs98.5%)，隨訪1年的并發癥發生率、不適當電擊發生率相似(HCM組主要由于感知不當)，HCM組首次轉復均成功終止VT，非HCM組為98%[23]。Maurizi等[24]前瞻性研究了50例HCM患者，在65 J轉復試驗中，41例(82%)患者發生73次室顫，其中4次自行轉復，剩余69次有68次成功轉復(98%)，剩余1次在80 J時轉復成功，其在65 J轉換失敗可能與肥胖有關。UNTOUCHED研究[12]也同樣證實了轉復成功率與BMI相關。部分HCM患者術前篩查心電圖導聯R波/T波比值過高，增加了S-ICD對高?；颊吆Y查誤差，可以通過優化傳感算法，以確保高危HCM患者能夠從S-ICD植入中獲益，并減少不適當電擊。此外，HCM患者對ATP的“真實”需求仍是一個爭論的問題，且隨著疾病發展，心臟結構及心電傳導進一步變化，這需要更多的臨床驗證及長期監測。

3.1.3 致心律失常性右心室心肌病(ARVC) ARVC是一種遺傳性心肌病，右心室復極或去極化異?？赡軐е耂-ICD對QRS波重復計數，倒立的高振幅T波也可能導致過感知引起不適當電擊，而且運動可導致原本的負向T波轉為正向，使得原本有意義的S-ICD模擬向量發生改變。因此，必須優化檢測算法，同時單次篩查至少須滿足2個有意義的感知向量。

意大利的一項研究[25]結果顯示，44例植入S-ICD的ARVC患者中位隨訪12個月，6例(14%)患者總共成功轉復了61次心律失常事件(100%)，其中包括49次(80%)單形性室速和12次(20%)多形性室速/室顫，6例患者發生了8次不適當電擊，其中包括4例過感知和4例心外原因導致，且沒有患者因為ATP治療需要而更換系統。目前關于ARVC的S-ICD研究較少，樣本量也不大，老年患者多并發纖維瘢痕相關的單形性室速，需進一步進行對ATP治療的研究；而對于年輕患者，其心肌病變程度輕，鈉通道功能障礙導致心室不穩定，易誘發室顫，長遠來看，植入S-ICD獲益可能更大。

總之，S-ICD適用于需除顫治療的快速性室性心律失常患者(無需起搏、CRT或ATP)，尤其是無合適的血管通路、感染風險高、有外觀要求的年輕患者。對于遺傳性心臟病患者，相比于TV-ICD，S-ICD同樣安全有效，但重復的運動負荷篩查實驗應是強制性的，治療方式可結合其自身條件合理選擇。

4 S-ICD的未來發展趨勢

臨床研究數據支持S-ICD在檢測和終止室性心律失常、預防心臟猝死的有效性和安全性，代表了過去15年來ICD技術的一個重要進步，彌補了TV-ICD在植入過程、并發癥等方面的諸多不足。早期研究中出現的較高不適當放電率，目前通過植入前體表心電圖篩查、術中雙區規劃以及檢測算法的改進得到了明顯改善。雖然在早期的S-ICD中，理想的候選患者相對年輕，并且具有相對較輕的心臟病，但是S-ICD的應用范圍正逐漸擴大。與所有新興技術一樣，新領域的探索帶來了一些不確定因素和懸而未決的問題，S-ICD仍存在許多發展空間，如核磁兼容技術、無導線起搏、ATP治療、遠程監控、脈沖發生器的規模、電池技術等，仍需要基于大樣本長期臨床應用研究的驗證。