做过心脏植入设备手术的患者是否需要防范日常生活和工作中的电离辐射？

如果患者有植入的医疗设备，如心脏起搏器，告知急救人员。 #生活技巧# #紧急应对技巧# #心脏病发作急救#

Author：Andreas Napp[1]†*, Dominik Stunder2†, Melanie Maytin 3 , Thomas Kraus 2 ,Nikolaus Marx 1 , and Sarah Driessen 2

1 Department of Internal Medicine I (Cardiology, Angiology, Pneumology and Internal Intensive Care Medicine), University Hospital, RWTH Aachen University, Pauwelsstrasse 30,Aachen 52074, Germany;2Research Center for Bioelectromagnetic Interaction, Institute of Occupational Medicine, University Hospital, RWTH Aachen University, Aachen, Germany;and 3Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women’s Hospital, Boston, MA, USA

Received 6 December 2014; revised 14 March 2015; accepted 2 April 2015; online publish-ahead-of-print 23 April 2015

摘要：起搏器、植入式复律除颤器是心脏病人常用的植入设备。随着这些设备技术复杂性的增加，暴露在无所不在的电、磁和电磁场的机会也在增加，既包括每天的生活环境也包括工作的环境。既然电磁干扰对这些植入设备患者有潜在风险，内科医生在管理这些设备携带患者时也越来越多的要受到间歇性的电磁干扰和慢性职业照射。本文是针对心血管植入电子设备进行的同期综述，包括他们的功能、在非医学磁场中的敏感性和对内科医生在电磁干扰环境中看护植入设备携带患者时的建议。

关键词：植入式复律除颤器，心脏起搏器，电磁场，电磁干扰，心血管植入电子设备

前言

我们知道心血管植入电子设备如心脏起搏器和植入式复律除颤器对强磁场比较敏感。美国食品药品监督管理局的MAUDE数据库揭示了近4年共发生1656例医疗器械受电磁干扰后出现故障的案例。一项法国的调查显示855位内科医生中16%的人至少每年都受到一次由心脏植入设备患者带来的电磁干扰。然而，由于一般不会记录设备电磁干扰情况，所以估计有大量的病例是没有被报道的。

近年来，植入心血管电子设备的数量呈指数增加，德国、法国和英国每年的植入率>263000。随着植入心血管电子设备使用逐渐增加，接触外界电磁场的机会也同样增加，常见的电磁场源有高压电线、电子防盗系统或日常生活和工作场所的电器。随着新的移动通信标准的发展（如第四代移动通信系统/4G）和其他电子设备的发展，进行植入心血管电子设备的电磁干扰的风险评估变得更加困难。目前获得的涉及心血管植入电子设备病人的电磁干扰的文献主要是病例报告和文献综述里的，极少有通过系统的方法研究各种磁场和设备之间干扰的临床研究。

为了更好的了解电磁干扰对这些患者群体的影响，国家和国际指南明确排除了在目前文献中由于环境和职业暴露在电磁场的心血管植入电子设备患者的固有表现。当前的评论是基于对不同的心脏植入电子设备在非医学环境和职业磁场下的干扰作用，对它们的情况进行汇总并对心血管植入电子设备的病人提出相应建议。除了总结了2012年和2013年发布的优秀文章，本文还会增加当下的研究，更关注这些设备技术与日常实践活动的相互作用。心血管植入电子设备在医疗环境中的电磁干扰已经在其他地方总结过了。

心血管植入电子设备和具体传感算法

目前主要有4类心脏植入电子设备：心脏起搏器、植入式复律除颤器、心脏收缩调节装置、迷走神经刺激器。然而心脏收缩调节装置和迷走神经刺激器在日常实践中应用较少，不作为本综述的研究对象。

心血管植入电子设备的功能主要依赖于具体的引线技术和传感算法，并可随着设备类型和导联点而变化。这些设备连接右心房、右心室和各种左心室导联，并检测当时的心电图。

电流引线的设计包括单极、集成双极和真正的双极（见图1）。单极导联记录腔内心电图连接导线的远级和设备的外壳。相比之下，双高压集成引线通过远级和冲击线圈连接，而真正的双极导联记录远端高极的腔内电图，通常在接近远级10-15毫米处放置线圈。（图1）

除了连接技术的差异，所需功能不同也决定了设备传感算法不同。电磁场对不同的心脏植入电子设备的作用主要是取决于对传感算法的编程。

起搏器

大部分起搏器是按照静态灵敏度设置编程的，也就是说，信号在一定范围内是不被记录的。当然这个极限值可以被固定，也可以随着内在的电描记图的最大振幅进行动态调整，比较有特色的就是在一个心动周期内灵敏度曲线没有发生衰减（图2）。无论设定的起搏是定值或者是多个数值，最大灵敏度都是确定的。

植入式复律除颤器

准确的说，测定不同心律是应用植入式复律除颤器治疗的一项挑战。区分窦性心律，房颤，室性心动过速或室颤是需要特殊条件的，主要是根据腔内心电图的形态，频率和信号幅度的变化情况。例如，室颤时腔内电图信号大大减少，变得更加不规则，周期长度比室性心动过速或窦性心律更短。

植入式复律除颤器的信号传导主要是从右心室通道经由集成双极和真正的双导联相连。除颤器传感算法通过单一的心脏环路，根据设定R波的幅度和循环时间来设定衰减程序，进而调节灵敏度。（图3）

变量灵敏度算法是为了检测微小的无规则信号，如心室纤维性颤动，进而避免不恰当的重复计算T波或者窦性节律期的分级QRS复合波。

皮下植入式复律除颤器是一种全新的治疗方法，完全在皮下系统进行快速性心律失常治疗，但是不能治疗心动过缓。因此有三分之一的基于远场心电图信号向量（远端到近端传感电极，远端到除颤器机壳，近端到除颤器机壳）不能记录和传感心电图。传感算法类似于经静脉传感算法，它有一个基于R波振幅随时间衰减的可调节的传感阈值。考虑到远端信号的过度敏感性，常用基于心率、形态学和QRS幅度的额外算法来防止不合理治疗。然而，探测电极之间较长距离导致导线作为一个大的天线，存在可引起电磁干扰的潜在风险。

图1 左侧：心室电极的植入式复律除颤器和心脏起搏器。（A）单极感应矢量连接导线正极到外壳，（B）真正的双极矢量连接正极和负极，（C）集成的双极矢量连接正极和线圈。右侧：单极起搏器心室电极的电磁干扰。设备在标记频道和转换到非同步起搏模式下，由于敏感度高引起的心电图强噪声。

图2双极起搏器的右心室心电图。峰值信号追踪。基于算法，灵敏性下降到测定信号程序设定值或者下降到内源峰值测定信号设定的平均百分比。

图3右心室的双极植入式复律除颤器。峰值信号追踪。灵敏性逐步下降到一个设定的最大敏感度。不同厂家的敏感度动力学设定值不同。

日常生活和职场中的电磁场

电磁场作为自然过程而出现，如闪电、地球磁场，也可以随着技术进步和设备制造人为创造。根据波长和频率不同，电磁场可以分成几类（图4）。如低频电磁场（比如电力线和家用电器产生的磁场）有低频率高波长的特点。但是高频磁场（比如移动电话或者微波炉）有短波长和高频率的特点。不同频率磁场区域对人类和电子植入物的作用也显著不同。

图4低频磁场和高频磁场的特点。（A）电力线或家用电器。（B）移动电话，蓝牙和无线网络。

静电区域是由永磁体或者电池引起的，在其中的物体带有不同的电荷。在医学中，核磁共振成像可发生强烈的静电磁场。静电区域根本不会改变他们的极性或者只是稍微改变极性；因此频率只有0赫兹。由于静电场不会进入物体，因此对于电子植入物没有风险。相反静磁场可以进入机体和植入设备，可能激活舌簧开关或者霍尔感测器，进而引发所谓的磁铁模式。

低频区域是指频率在0.1-30 kHz。这个上限设定不是很严格。低频区域是由于电器设备如电源线、配线和家用电器引起的。低频电场主要是由于电荷载体引起的，由于电位差不同使物体带上不同电荷，然而低频磁场是由于运动电荷引起的。电场强度和磁感应强度分别是以伏特/米和伏特/特斯拉为单位。根据电压水平和负荷量，电力线辐射在1.9 kV/m和7.5–71 mT。家用电器根据类型不同，排放的强度也不同，如搅拌机是3.182 mT，洗衣机是338 mT（都是测表面强度），距离不同排放强度也不同，如吹风机可达到2000 mT（距离3 cm），降到7 mT (距离达到 30 cm)。

高频范围是30 kHz 到300 GHz之间，下限没有严格的界限。30 kHz到10 MHz范围是属于中频。典型的发射射频设备有移动电话，微波炉或者其他无线收发装置（如蓝牙和无线网络）。射频场是以伏特/米和安培/米来计算的。在肌体组织中的强度是由比吸收率瓦特/千克来衡量。移动电话的特定吸收率相对较高的原因是我们接听电话时离头较近（高于2.55 W/kg），相比而言，移动电话的基站的特定吸收率较低（0.03 W/kg）。

电磁场对于心脏植入设备的作用主要包括以下几类：增加局部的电流密度、使植入物温度升高、干扰电路和干扰传感功能。

低频区诱导人体和心脏植入设备导联电流。根据强度和频率不同会导致在关键地方产生电流密度增加，特别是在导线的正极处。

同样的，高频区域可以加热金属质地的植入体，并对周围的组织产生伤害。心脏植入设备的电路是完全被封装在一个金属容器中，用来屏蔽磁场和射频场中的电路。然而低频磁场强度达到10 kHz后，辐射会进入金属容器，直接诱导植入物的电路产生电压，发生故障或者直接损害电器元件。此外电磁场通过诱导产生噪音信号干扰心脏植入设备的传感功能，进而干扰心电图。低频场诱导产生电流的同时和内在的生物信号相叠加导致设备传感错误。此外在设备、导线和组织产生回路，导致磁场诱导导线产生电压。这些低频噪声信号由于和腔内心电图频率范围(0 Hz 到1 kHz)重叠，因此不能完全被过滤掉。然而窄带带阻滤波器，也叫 陷波滤波器用于50/60 Hz的单一频率信号来防止电力频率磁场源产生干扰。在无线电区域，导线起到天线的作用，电磁场诱导产生电压，干扰设备的传感功能。为了减轻无线电干扰，把直通的滤波电容器集成在设备的头部（导线连接器）起到低通滤波器的作用，可以较强地衰减高频信号噪声，如移动电话产生的噪声。对传感功能的干扰则依赖于设备的设定参数、导线的结构和位置及身体特征。

电磁场对植入设备的作用及功能影响

因为低频磁场（如频率在50/60 Hz）是日常生活中普遍存在的磁场，以下部分将主要集中在这些磁场。由于日常生活中电磁场广泛存在，内科医生在照顾有心脏植入设备的病人时噪声信号会被过度感知。一个可追溯的单一中心的研究显示，对于接受不恰当的植入型复律除颤器的患者，由于电磁干扰导致发生休克的风险每患者每年<1%。电磁场引起的功能上的作用主要受磁场强度和干扰时间的影响。

迄今为止，体内试验关于心脏植入设备作用的限制主要是缺少干扰阈值研究。此外，这些研究也不会设定在的最坏条件下进行，比如设定仪器的最大灵敏度或要求身体和磁场垂直。我们的团队目前引进一台实验装置可以在最坏条件，即磁场强度50赫兹下进行干扰阈值试验。

起搏器

DDD起搏器在磁场诱导下，引起心房通道不当的过度感知，进而引起起搏模式转换成VVI(+R) 型或DDI(+R)型，导致房室起搏的不同步（图5）。如果这种干扰比较短暂，临床上往往容易被忽视。然而延长心室起搏百分比高的病人的房室传导非同步化水平，可能会导致心悸，眩晕，身体机能下降等起搏器综合征。如果发生心房感知不良和起搏模式转换失败，就会引起心室异常起搏，进而引发跟踪速率的提高（表1）。磁场诱导心室通路发生干扰会导致节律抑制，继而引起起搏器依赖患者发生严重的心动过缓，近晕厥，昏厥或心脏骤停。因此长时间受磁场干扰会有重大的风险。暴露在强磁场，如临近高压变压器，会导致心室通路异常感应，并被当作是外源性噪音，起搏器通过降低传感性转变模式到完全异步节律模式(VOO/DOO)，增加脆弱期受到潜在刺激的风险。目前体内试验已经证明起搏器患者的单极传感配置对磁场干扰有较高的敏感性（电频在50/60Hz）,因此双极传感似乎更安全些。当暴露在高能磁场中，设备会彻底转变到通电复位模式，重新编程使设备转换到制造商特定的安全设置。这样只能通过手动重新编程对设备进行设置。

至于普遍存在的电磁场、低频磁场，双极传感似乎对于暴露在日常生活环境中磁场比较安全，只是在较强的磁场区域才会发生干扰如那些常见的职业环境。见在线补充材料，表S1，总结了自2000年开始低频磁场对起搏器的电磁干扰的体内试验报告。

植入式复律除颤器

植入式复律除颤器受到的电磁干扰和起搏器不同。电磁干扰诱导双腔除颤仪产生心房传感异常，然后引发相似模式转换到起搏器模式（图5）。相反的，一直暴露在电磁干扰环境中会导致RV通道传感异常，继而引起休克。休克不只是带来身体痛苦和心理痛苦，还会引发潜在的药物性心律失常，对总的生存期不利。如果电磁场足够强就会激活异步噪音模式。在噪音反转模式下，内源信号消减，既不会由于刺激T波，检测潜在内源性节律超出起搏频率的信号，也不会引起室性心律失常。因此，抗心动过速的治疗不可避免的会有潜在的致命后果。和起搏器的情况形成对比，在静磁场中激活植入式复律除颤器的簧片开关可以在不影响起搏方式的情况下，延缓心动过速治疗。

只有很少的研究会系统的调查磁场强度在50/60 Hz时对除颤器患者的电磁干扰（见在线补充材料，表S2）。临床上严重的干扰只有暴露在超过国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）导则限度的强磁场环境中，如一些职业环境中。就我们所了解的情况，目前还没有针对具体强度在50/60 Hz的家庭电器进行磁场干扰的调查研究。然而，一些家庭设备在距离较近时（见上文）可以释放出较强的磁场，因此，这些磁场干扰也不能被排除。

理论上不同的磁场干扰对心脏植入设备的影响见表1。

图5双腔起搏器（美敦力 植入式心脏起搏器）。暴露在磁场区域（6.75 kV m 21 /670 mT），引起的心房异常感应，继而转换到DDI模式，引起心室起搏异常。

表1 理论上不同设备受到的干扰类型和它们的临床后果

设备

干扰类型

临床后果

起搏器

心房传感异常

房室不同步引起不当的模式转变（DDI/VVI）

在发生心房传感异常时增加心室起搏（特别是当模式转变异常(DDI/VVI)，见图5）

心室传感异常

抑制起搏

转换到噪音模式（强磁场）

完全异步起搏使得在敏感期的起搏有风险并且会诱发心律不齐

激活磁控开关

异步起搏（模式一般可编程）

经静脉的植入型心律转复除颤器

心房传感异常

房室不同步引起不当的模式转变（DDI/VVI）

心室传感异常

抑制起搏

心动过速检测不当→ATP/休克

转换到噪音模式（强磁场）

异步起搏会引起敏感期的起搏风险。检测不到心动过速。

激活磁控开关

暂时中止抗心动过速治疗

经皮的植入型心律转复除颤器

传感异常

T-波传感异常→重复计数→高压致休克

心动过速检测不当→休克

噪音检测

中止抗心动过速治疗

激活磁控开关

暂时中止抗心动过速治疗

其他来源的电磁干扰对患者佩戴的心脏植入电子设备的影响

大部分磁场对心脏植入设备的干扰都没有被系统的研究过。磁场门户网站(www.emf-portal.org)是一个研究磁场强度的科技文献数据库，目前有大约360个关于心脏植入设备磁场干扰的出版物，这些的出版物的差异只要体现在课题的设计（如体外试验，激发试验和案例研究），研究的频率范围或者设备类型上面。因此，很难通过对比这些研究得出患者在特定磁场中的安全性的一般性的结论。典型的，研究每天生活中要用的设备，如手机、物品监控设备、射频识别系统（射频识别技术），或者数码音乐播放器。

体外试验中电磁干扰对起搏器和 无线射频识别读取器的心脏除颤器的研究显示低频无线射频识别技术（如134 kHz）对设备佩戴患者有潜在的风险。这项技术经常应用在电子防窃系统或者限制区域内访问控制，就像滑雪斜坡。商用系统释放的电场是不同的。体外试验显示无线射频识别磁场对于心脏设备携带患者的作用是微乎其微的[i]，参见在线补充材料，表S3，总结了从2000年开始设备关于无线射频识别技术、电子防窃系统和金属探测器引起的干扰的体外研究。

然而，家用设备的电磁干扰经常是由于技术缺陷或者不正确的接地导致的，剂量学数据显示感应炉发射中间频率的电磁辐射，对设备携带患者是有潜在的风险的。然而，在距离大于25厘米后，起搏器和除颤器患者的体外试验证实没有受到电磁干扰，意味着在这样距离下这些设备携带者使用感应炉时的风险较低。

在每天的生活中移动电话几乎无处不在。移动电话由于小的内源性心房信号和相对较差的信噪比，更容易干扰心房通路。与其他形式的电磁场相比，单极传感似乎不利。一项针对起搏器携带患者的体内研究显示移动电话在临床上只是能显著干扰起搏器，导致起搏器延迟。然而，这些数据是从20世纪90年代中期开始至今，新的设备的发展使得心脏电子设备对这些磁场干扰的敏感性降低。不过，这些以往的研究已经显示采取一些安全措施如患者在使用移动电话时要至少保持安全距离20-30 cm，就足可以保证心血管植入设备的正常运行。

此外，马太和他的同事进行的一项体外试验，通过研究Wi-Fi的磁场环境对心脏植入物的潜在风险。结论显示Wi-Fi设备不会给起搏器带来电磁干扰的风险。Ostiguy及其同事也没有发现智能仪表和路由器对植入设备有任何的干扰。

近年来电迁移率的发展使得很难评估不同的磁场配置中电磁干扰对心血管植入式电子器械患者的影响。无线充电站由于较高的磁场强度使得它有较大的干扰可能。然而，截至今天仍没有相应案例报告或者体内试验结果来证实这一结论。因此，目前仍然不能推荐心脏设备携带患者随便使用无线充电技术。

在医用环境中，心血管植入电子器械携带者限制进入有强磁场发射的诊断和治疗技术场地，由于对设备有潜在的干扰性。通常来说，区分电磁场发射设备是为了临床应用（如核磁）还是存在电耦合是很重要的，在电耦合中肌体作为电流循环的一部分（如单极电灼术，经皮电神经刺激）。胸部的电流耦合经常会导致设备产生大量的干扰使设备发生不适宜的感知过度，如引起起搏器不当的节律抑制或者心脏起搏器不恰当的发出抗心动过速的治疗。切换到噪音模式会引起起搏器产生非同步起搏(VOO/DOO)，降低心脏除颤器佩戴者的心动过速的检测和治疗水平。设备缺陷是一个很难被发现的现象。对于核磁共振，强的静磁场会刺激起搏器的磁簧开关转变到异同步磁场模式或者会削弱心脏除颤器的抗心动过速的治疗。由于扫描交变磁场的应用可以诱发感应电流，导致引线头加热，继而引起组织热损伤。导致起搏阈值的提高或者传导阻滞和传感失败。然而核磁共振扫描可以设置不同的扫描方案和设备编程。关于这一课题详细的评述可以在其他地方找到。

如何护理那些暴露在磁场中的设备携带者

目前指南对于管理心血管植入型电子设备的携带者提供了重要的信息，例如在手术中或者在特定诊断时进行的核磁共振。然而，对于心血管植入型电子设备携带者在日常生活中暴露在磁场强度下的结构化建议是很缺乏的。目前患者暴露在电磁干扰的环境中，首先要评估的就是设备完整性。此外，要对电磁干扰的环境和早期设备受到的干扰的历史情况进行深入的分析。

总之，对于所有的患者来说，尽可能植入真正的双极导联设备，因为它有更好的信噪比和更小的功能天线来感知磁场。对于以前的单极导联，医生和患者应该意识到它很容易受到磁场的干扰。因此对于它的敏感性的评估和设定需要很谨慎。应该选择尽可能低的灵敏度，来确保对内源信号有合适的传感。

室颤时进行植入式复律除颤器的测试对于评估心房颤动波的传导性是非常必要的，其中灵敏度的设定要低于厂家推荐值。这对于无法避免暴露在磁场中的情况特别有帮助。因为噪声信号要叠加内在的腔内心电图信号，经常会发生T波被过度感知，导致错误地引起抗心动过速的治疗。在心律不齐判别算法中远场电描电图是很有用的。对于起搏器佩戴者，TWOS会导致心率降低。对于可预见的暴露在强磁场环境中，如职场环境，应该现场测量评估电磁干扰的风险。由于短时的电磁干扰会引起心脏除颤器的过度感应，通过修改心律失常检测设置可以降低影响。在一些试验中，通过延长检测间期和提高VT/VF区域可以防止不当的休克损害患者的预后。对于一些算法如自动测量或者自适应灵敏性控制会引起设备不当的自动重新编程（特别是灵敏性），所以应该关掉这些功能。对工作场所的磁场应该进行评估。要建议携带噪音反转模式仪器的患者在遇到强磁场时应该保持较远的距离（通常>30厘米）。此外进行设备的远程监控对于检测早期电磁干扰和发现磁场相关的设备故障是很有帮助的。

不足

目前有磁场强度在50/60 Hz下的起搏器和心脏除颤器的体内实验数据，此外要增加在最坏的条件下对于全部心血管植入设备的电磁干扰阈值的调查研究。特别是应该严格进行不同试验环境的研究，并提高日常生活中移动电话，无线射频识别技术和电动车的电磁场释放技术。

结论和临床启示

对于众多的起搏器和心脏除颤器的佩戴患者，使用真正双极导联并合理的调整灵敏性设置，几乎可以排除在日常生活中临床相关的电磁干扰，较少会出现显著影响心房通道的情况。VVI模式对于可能置于强磁场环境中的心脏植入性电子装置的患者是推荐的起搏方式。对于暴露在工作的磁场环境中，数据表明低频磁场对于心脏除颤器的佩戴患者是相对安全的，特别是对于心室通道较安全。远程监测设备对于早期发现电磁干扰和设备故障是很有帮助的。

佩戴植入式/交换式心血管植入电子器械或者较大低修改设备灵敏度设置可以保障风险评估在合适的范围。

补充材料

在欧洲心脏病杂志的网络上可以获得补充材料。

利益冲突说明：M.M.已经从Boston Scientific and Spectranetics拿到研究经费；参与研究赞助的有Biotronik，BostonScientific，andMedtronic，并作为Medtronic，Spectranetics，and St.Jude Medical的顾问。A.N.从Biotronik，Boston Scientific，Medtronic，and St. Jude Medical处获得差旅补助。

网址：做过心脏植入设备手术的患者是否需要防范日常生活和工作中的电离辐射？ https://www.yuejiaxmz.com/news/view/427122

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