摘 要：目的 探讨儿童永久起搏器植入术围手术期心肌损伤及心功能改变。方法 回顾分析2018年11月至2019年10月收治的因各类心动过缓行永久起搏器植入术患儿的临床资料，比较起搏器植入术前、术后1天、术后1周患儿血肌钙蛋白I(cTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、N末端B型利钠肽原(NT-proBNP)，以及术前与术后1周经胸超声心动图检查的左心室舒张末期内径(LVEDD)Z值和左心室射血分数(LVEF)。结果 入选21例患儿，男8例、女13例，年龄8.0岁(4.0～11.0岁)，体质量26.1kg(15.3～45.8kg)。植入双腔起搏器15例，植入单腔起搏器6例。21例患儿在心脏起搏器植入术前、术后1天和术后1周cTnI和CK-MB水平的差异有统计学意义(P<0.001)。cTnI和CK-MB在术后1天最高，分别高于术前和术后1周，差异有统计学意义(P<0.05)。21例患儿心脏起搏器植入术后1周的LVDD-Z值和LVEF值均低于术前，差异有统计学意义(P<0.05)。结论 心动过缓患儿植入永久起搏器后可出现短暂、轻度、可逆的心肌损伤，但对心功能有保护作用。
关键词：永久起搏器植入术 心肌损伤 心功能 儿童
A study on myocardial injury and cardiac function changes during the perioperative period of permanent pacemaker implantation in children
ZHOU Yunguo ZHU Diqi JI Wei
Department of Cardiology, Shanghai Children's Medical Center, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine;
Abstract：
Objective To investigate perioperative myocardial injury and cardiac function changes in children undergoing permanent pacemaker implantation.Methods The clinical data of children who underwent permanent pacemaker implantation for various types of bradycardia from November 2018 to October 2019 were reviewed.The blood troponin I (cTnI),creatine kinase (CK)-MB isoenzyme,and N-terminal pro-B-type natriuretic peptide (NT-proBNP) of the children were compared before the pacemaker implantation operation,1 day after and 1 week after the operation.The left ventricular end diastolic diameter (LVEDD) Z value and left ventricular ejection fraction (LVEF) by transthoracic echocardiography before and 1 week after the operation were compared.Results Twenty-one children (8 boys and 13 girls) were included,with an age of 8.0 (4.0-11.0) years and a weight of 26.1 (15.3-45.8) kg.Dual-chamber pacemakers were implanted in 15 cases and single-chamber pacing in 6 cases.There were statistically significant differences in the levels of cTnI and CK-MB in 21 children before,1 day after and 1 week after pacemaker implantation (P<0.001).The levels of cTnI and CK-MB were the highest one day after operation,which were higher than those before and one week after operation,respectively,with statistical significance (P<0.05).The LVDD-Z and LVEF values of 21 children one week after pacemaker implantation were lower than those before implantation,and the difference was statistically significant (P<0.05).Conclusions Children with bradycardia may experience short-term,mild and reversible myocardial damage after implantation of a permanent pacemaker,but it has a protective effect onheart function.
Keyword：
permanent pacemaker implantation; myocardial injury; cardiac function; child;
缓慢性心律失常是因心脏冲动形成和/或传导功能障碍而引起的以心率减慢为特征的一组疾病，其临床症状主要取决于心室率的快慢，如心室率接近正常范围可长期无症状；心室率显著缓慢可导致心输出量不足、组织低灌注，患儿可出现气促、胸闷、头昏甚至阿斯发作、猝死等[1]。缓慢性心律失常常见于各类房室传导阻滞以及病态窦房结综合征等[1-2]。植入心脏起搏器是目前临床预防显著心动过缓导致的心源性晕厥甚至猝死的最有效措施[3-4]。儿童心脏起搏器植入术有其特殊性，部分患儿年龄小、体质量轻，手术难度较大，术中操作时间长。临床上儿童病例数相对较少，开展儿童心脏起搏器植入术的医院也较少，有关儿童永久起搏器植入术围手术期(术前至术后1周)心肌损伤程度、性质以及心功能变化的研究较少。本研究纳入心动过缓患儿21例，根据具体年龄、体质量分别给予单腔或双腔心脏起搏器植入治疗，评价心肌损伤标志物及心功能指标。
1 对象与方法
1.1 研究对象
收集2018年11月至2019年10月上儿童医学中心行永久起搏器植入术患儿21例，其中男8例、女13例。纳入标准：①心动过缓非可逆性，且为症状性，或血流动力学不稳定；②心动过缓虽不伴血流动力学障碍，但心电图、经胸超声心动图检查相关指标符合2013 欧洲心律学会(European Heart Rhythm Society，EHRA)/欧洲心脏病学会(European Society of Cardiology，ESC)心脏起搏器和心脏再同步化治疗指南起搏器植入指征[5]；③年龄满1周岁，且家属同意行永久起搏器植入术。排除标准：临床资料数据不全、心肌炎急性期、肝肾功能异常、合并全身或胸壁局部的活动性感染、未纠治的心内结构异常等。
采用自身对照方法比较起搏器植入术前、术后1天、术后1周患儿肌钙蛋白I(cardiac troponin I，cTnI)、肌酸激酶同工酶(creatinine kinase MB isoenzyme，CK-MB)、氨基末端脑钠肽前体(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide，NT-proBNP)，以及术前与术后1周经胸超声心动图检查的左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic dimension，LVEDD)Z值、左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)和三尖瓣反流(tricuspid regurgitation，TR)程度。
本研究获得上海儿童医学中心生物医学研究伦理委员会批准(No.SCMCIRB-K2014007)。
1.2 方法
1.2.1 临床资料收集
同期行永久起搏器植入术患儿25例，入组21例，其余4例分别因资料收集不全2例、术前急性心力衰竭1例和感染性心内膜炎1例被排除。收集患儿术前、术后1天、术后1周外周静脉血cTnI、CK-MB、NT-proBNP检测结果。
1.2.2 永久起搏器植入
根据体质量选择植入的起搏器类型，体质量<15 kg者植入单腔起搏器，体质量>15 kg植入双腔起搏器，其中1例体质量18 kg的患儿因费用问题家属选择植入单腔起搏器。手术简要过程：全麻后，局部消毒，穿刺左锁骨下静脉，递送导丝至下腔静脉，逐层分离皮肤及皮下组织，至胸大肌筋膜，制作囊袋。沿导丝依次送入扩张鞘、硬导丝、可撕开鞘，在X光下将电极导线定位于右心室间隔部(心室起搏)和/或右心房心耳部(心房起搏)，见图1、2。分别测量右心室和右心房电极起搏阈值、感知和阻抗参数(心室电极的起搏阈值≤1.5 V，心室感知≥5 mV，心室阻抗400～1 000Ω；心房电极的起搏阈值≤ 2 V，心房感知≥2.0 mV，心房阻抗400～1 000Ω)。测量均符合要求后，连接起搏脉冲器，植入皮下囊袋，逐层缝合，沙袋加压过夜。所有起搏器和电极均为美国Medtronic公司生产。术后给予抗生素治疗1周。
1.2.3 cTnI、CK-MB、NT-proBNP检测
患儿均空腹抽取静脉血3 mL，2 000 r/min、离心半径10 cm，离心5 min，分离上层血清，检测心肌酶谱标志物(cTnI、CK-MB)与NT-proBNP水平。cTnI和NT-proBNP检测采用化学发光法，CK-MB采用免疫抑制法，试剂盒购自上海羽朵生物科技有限公司。
1.2.4 超声心动图参数测定
使用 Philips EPIQ 7C 彩色多普勒超声诊断仪，X5-1 探头。患儿取左侧卧位，连接心电图，选择S5-1探头，采用M型超声心动图测量左室舒张末期容积、左室收缩末期容积、左室射血分数，Cardio Z软件查找LVDD相应Z值。心尖四腔心切面和胸骨旁右室流入道切面观察TR情况。所有参数均测量3次，取其均值。
1.3 统计学分析
采用统计软件spss 22.0进行数据处理。非正态分布计量资料以中位数(四分位数范围)表示，组间比较采用Wilcoxon或Kruskal-Wallis H秩和检验。计数资料以例数(百分比)表示，组间比较采用Fisher精确概率法检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般情况
共纳入21例患儿。植入双腔起搏器15例，分别为窦性静止1例、先天性心脏病术后2例、病态窦房结综合征1例、先天性三度房室传导阻滞(atrioventricular block，AVB) 11例；男6例、女9例；中位年龄9.0岁(8.0～13.0岁)，中位体质量24.0 kg(12.0～38.8 kg)，中位手术时间150.0 min(125.0～210.0 min)。植入单腔起搏器6例，分别为先天性三度AVB 4例、继发于红斑狼疮病1例、法洛四联症术后三度AVB 1例；男2例、女4例，中位年龄2.8岁(2.9～4.0岁)，中位体质量34.2 kg(23.1～54.0 kg)，中位手术时间120.0 min(108.8～146.3 min)。见表1。
表1 患儿基本资料
表2 手术前后血浆cTnI、CK-MB、NT-proBNP和LVEDD-Z、LVEF变化
2.2 心脏起搏器植入前后cTnI、CK-MB、NT-proBNP水平比较
21例患儿在心脏起搏器植入术前、术后1天和术后1周之间cTnI和CK-MB水平的差异有统计学意义(P<0.001)，其中cTnI和CK-MB在术后第1天水平最高，分别高于术前和术后1周，差异有统计学意义(P<0.05)。心脏起搏器植入术前、术后1天和术后1周NT-proBNP水平差异无统计学意义(P=0.178)。见表2。
2.3 心脏起搏器植入前后经胸超声心动图检查结果
21例患儿心脏起搏器植入术后1周的LVEDD-Z值和LVEF值均低于术前，差异均有统计学意义(P<0.05)。术前术后三尖瓣反流(TR)无变化，均为轻微至轻度TR。见图1、2。
图1 起搏器植入术毕影像表现
图2 起搏器植入术后心电图表现
3 讨论
对于具有植入指征的各类心动过缓患儿，心脏起搏器植入是唯一安全、有效的治疗方案，能最大程度地预防晕厥、猝死的发生，改善临床症状，提高生活质量[6]。心脏植入起搏电极会造成心肌损伤以及对心功能产生影响。学者对于应用不同起搏方式如生理性起搏与非生理性起搏，右室不同部位起搏，主动电极与被动电极植入后对患者心功能、心肌损伤的影响等展开了深入的研究[3,7]，但儿童心脏器械植入领域相关研究仍然较少。儿童具有不同的疾病谱，处于生长发育阶段，体质量轻、年龄小，远期存活时间长，对于起搏器植入术后围手术期心肌损伤和心功能改变值得重视。本研究较为系统地对儿童心脏起搏器植入术作一回顾性分析。
cTns是心肌细胞受损分泌的一种结构蛋白，临床上已常规用于评估心肌损伤程度，辅助心肌梗死的诊断，估算梗死灶的大小，判断溶栓疗效等。肌钙蛋白存在于横纹肌中，包括3种亚单位(TnT、TnI、TnC)参与调节肌细胞的收缩功能，其中cTnI对心肌组织有较高的特异性，发病时cTnI从心肌细胞浆释放入血。相关研究认为植入起搏器电极可导致“心肌微损伤”，具体表现为cTnI水平升高，心室电极直径偏大，以及植入电极的数目为cTnI峰值水平的独立预测因子；并发现cTnI水平在术后早期即升高并达到峰值，但术后24小时后降至正常[8]。本研究中，术后1天cTnI较术前明显升高，术后1周复查cTnI恢复至正常水平，与相关研究基本一致[7-8]。CK-MB对检验心肌坏死具有高度敏感性和特异性。CK-MB通常与cTnI一起检测协助评估心肌损伤，本研究中术后1天CK-MB较术前升高，术后1周同步恢复至正常范围。可见永久性起搏器植入可导致心肌损伤，根据手术方式推测基本为机械性心肌创伤，似乎与起搏电极的旋转固定操作有关。术后cTnI、CK-MB升高幅度不大，提示心肌损伤范围有限；术后1周内cTnI与CK-MB均恢复正常，两者具有类似的变化趋势，提示起搏器电极的固定操作对心肌组织的损伤为可逆性和自限性的，且持续时间不长。永久起搏器植入术在儿童理应可常规开展，但鉴于儿童的特殊临床特点，手术中更要谨慎操作，将心肌损伤最小化。
B型利钠肽(BNP)是一种心脏神经激素，属于利钠肽家族中的一员，主要来源于心室肌细胞。当心室肌受到牵张心室壁的压力增大时，肌细胞储存的pro-BNP即分泌释放，快速分解为无活性的氨基末端pro-BNP(NT-proBNP)和有内分泌活性的BNP。NT-proBNP与BNP的半衰期不同，BNP大多在体内存留20 min，而NT-proBNP可在体内存留60～120 min，最长可达24 h[9]。相关研究认为NT-proBNP是心力衰竭的金标准[10]。又有研究表明LVEF降低的患儿经过12个月治疗后，NT-proBNP降低至1 000 pg/mL以下可逆转心室重构，提高左心功能；同样有研究表明LVEF降低的心力衰竭患儿经过为期1年的治疗后NT-proBNP浓度降低，并且NT-proBNP浓度的降低与心脏容量和功能指标的改善有显著相关性，故NT-proBNP水平是反映心室功能转归的敏感指标[11-12]。有研究发现不同起搏方式对NT-proBNP的影响也不同，单腔起搏器植入组NT-proBNP高于双腔起搏器植入组[13-14]。本研究中，21例心动过缓的患儿NT-proBNP术前均升高，术后1周降低。可能原因为术前心动过缓，心脏过度充盈，心房心室承受了过高的前负荷，心室壁压力增大，NT-proBNP升高，而术后心率稳定心功能好转后NT-proBNP逐渐恢复正常。
本研究在起搏器植入术后1周复查经胸超声心动图，发现LVEDD-Z值较术前明显降低，提示永久起搏器可有效改善心功能。心动过缓时，心动周期中受影响更大的是舒张期延长，左室过度充盈，前负荷明显增加，左室增大；心率改善后，心动过缓纠正，左室充盈时限恢复，左室扩大改善，甚至恢复正常。本研究LVEF术前、术后均在正常范围，但与术前比较略微降低，这并不能认为是心功能下降。可能是因为患儿术前为病理性心动过缓，由于心率慢，为了代偿生理性心输出量需求，患儿术前出现了2个代偿过程：①心率缓慢时，左室舒张时限明显拉长，过度的充盈导致左室增大；②根据Frank-Starling原理，在一定的范围内，左室增大后，LVEF会适度升高。植入起搏器后心率增加，因心动过缓的代偿反应削弱，LVEF得以回调，但不至于低于正常，故术后LVEF轻微降低不能认为是心功能受损。
由于儿童生长发育的特殊性，固定心室电极后需在右房或者下腔静脉处预留一部分导线作为冗余，以免随着儿童生长发育因导线过短而脱落，或牵拉心室壁。本研究在永久起搏器植入术前、术后经胸超声心动图检查提示TR无明显差异，均为轻度以下反流，表明永久起搏器术后早期冗余导线并未对三尖瓣活动造成影响[15-16]，但需要进一步的远期随访，因为相关研究认为起搏电极会造成三尖瓣反流进行性加重[17]，不过均为成人永久起搏器植入术后三尖瓣随访的中长期研究，儿童中长期随访研究较少。
儿童行永久起搏器植入会导致心肌组织轻微损伤，但损伤是轻微、自限、可逆的。永久起搏器植入围手术期NT-proBNP、LVEDD-Z即降低，提示植入心脏起搏器对心动过缓患儿的心功能具有保护作用。本研究样本量较少，观察时间较短，后续拟进一步随访作远期评估。
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