增加起搏心率降低脑搏动性：起搏器植入期间大脑中动脉Gosling's搏动指数与脑血流速度变化

《Experimental Physiology》：Increasing paced heart rate reduces cerebral pulsatility

　　

脑搏动性（cerebral pulsatility）是脑血流动力学的关键指标，是颅内血管内剪切应力的中心决定因素，并与脑小血管病相关。其随自发性心率下降而升高，但改变心率对脑血流动力学的影响尚不清楚。因此，研究人员检验了在因心动过缓而紧急或择期植入起搏器期间，增加起搏心率是否会降低经颅超声上大脑中动脉Gosling's搏动指数（PI）。在20名参与者（14名男性，平均年龄78岁）中，起搏心率从50 bpm或个体静息心率以10 bpm增量增加至100 bpm。在未校正分析中，脑搏动性与心率呈强烈负相关，PI平均每10 bpm降低0.07；在校正年龄、性别和心血管危险因素的混合效应线性模型中，PI每10 bpm降低0.08（P < 0.001）。增加心率使收缩期峰值速度（PSV）每10 bpm降低2.51 cm/s，并使舒张末期速度（EDV）每10 bpm增加1.26 cm/s，二者均介导了对脑搏动性的影响。然而，对平均速度无影响。大脑中动脉收缩期峰值速度的下降随心率增加呈线性，但舒张末期速度在心率80 bpm时达到最大。总体而言，脑搏动性与起搏心率呈负向因果关联。心率调节可能是一种调节脑搏动性的潜在干预措施，尤其是在心脏传导阻滞所致心动过缓的背景下。

研究背景：脑搏动性（cerebral pulsatility）是脑血流动力学关键指标，是颅内血管内剪切应力的中心决定因素，并与脑小血管病相关。其随年龄增加，与主动脉僵硬和主动脉搏动性紧密相关，反映主动脉波形向脑传递增加，并受走行迂曲和阻抗处波形衰减及远端小血管阻力调节。其可重复性高，65岁以上进展，独立预测复发性脑血管事件，但独立于平均血压调节的方法不清。脑搏动性还与白质高信号严重程度、急性腔隙性梗死、脑微出血和扩大的血管周围间隙相关。ECLIPSE 研究中磷酸二酯酶3抑制剂 cilostazol 降低脑搏动性，可能解释其超越抗血小板活性的有益作用。急性严重心脏传导阻滞所致心动过缓时脉压增高，可能转化为脑搏动性增加。逐搏脑搏动性与同期降低的心率强相关，老年人尤其明显，但可能受同期自发血压变化混杂。因此显著心动过缓者可能高搏动性，通过起搏器适度增加心率可能降低。但最佳心率不清；测量起搏器植入脑血流动力学效应、不同起搏设置对脑血管功能影响及长期对血管认知下降影响的研究非常有限。因此研究人员检验增加起搏心率是否降低因心动过缓接受急性或亚急性起搏器植入患者的脑搏动性。

研究人员开展的研究：研究由 University of Oxford 资助，经 UK Health Research Authority 和 London Brent Research Ethics Committee 批准（23/PR/0090），符合赫尔辛基宣言。参与者从 John Radcliffe Hospital, Oxford 于2023年6月至2024年6月招募，均为因症状性心动过缓拟植入起搏器者。入组条件包括症状性心动过缓（低于60 bpm）、招募时静息心率低于75 bpm，且至少一个颞骨窗可行经颅多普勒超声（TCD）。急性持续心动过缓需紧急起搏（如完全性心脏传导阻滞（CHB））或计划入院处理间歇症状性心动过缓，如病态窦房结综合征或 Mobitz II 型阻滞伴晕厥事件或心脏监测长间歇。排除近期不稳定心绞痛或心肌梗死（6个月内）、射血分数降低（低于50%）、当前未治疗严重瓣膜性心脏病、既往心室颤动或心动过速、严重颈动脉狭窄（高于70%）或脑出血倾向。初始目标32名，预计划中期分析后减至20名。研究人员在起搏器植入成功后、通常皮肤闭合前，在心脏导管室进行测试。起搏采用最常见 DDD 模式，房室延迟120 ms。起搏心率从50 bpm或个体静息心率以10 bpm增量升至100 bpm，再以10 bpm递减，每级40–60 s。同步记录大脑中动脉（MCA）血流速度、单导联心电图、逐搏无创血压和呼气末 CO₂。通过线性回归、混合效应线性模型（LME）和结构方程中介分析，评估心率与 MCA Gosling's搏动指数（PI）及次要指标关系。结论：增加起搏心率可降低脑搏动性，对平均脑血流速度影响有限，提示心率调节可能是调节脑搏动性的潜在干预。

主要关键技术方法：在起搏器植入期间，对20例因症状性心动过缓植入起搏器患者（英国 John Radcliffe Hospital，2023年6月至2024年6月；初始目标32例，预计划中期分析减至20例；8例至少8周后复测）进行生理测试。使用经颅多普勒超声监测大脑中动脉血流速度，同步单导联心电图、逐搏无创血压和呼气末 CO₂。起搏后按10 bpm增量从50 bpm或静息心率升至100 bpm，再递减。主要采用线性回归、混合效应线性模型和结构方程中介分析。

研究结果：
人口学特征：20名参与者（14名男性，6名女性），8名至少8周后复测。参与者略高于起搏器植入中位年龄，45%急性入院。多数有高血压史或使用降压药，平均血压升高。平均脑血流速度符合该年龄人群，MCA-PI轻度升高；随访值相似。急性与择期入院者无显著差异，但急性组 MCA-PI 和血压略高。通过人口学和基线比较得出。
80 bpm 时脑血流速度指数和血压平均值：全人群 PSV 68.38 cm/s、EDV 31.50 cm/s、MFV 43.79 cm/s、PI 0.85；SBP 154 mmHg、DBP 80.94 mmHg、MBP 105.30 mmHg、PP 73.06 mmHg。急性与择期组间无显著差异。通过指定心率下平均值分析得出。
心率与血压或脑血流速度参数的关联：起搏心率与 MCA-PI 强烈负相关。每个指定心率平均值线性回归显示 PI 每10 bpm 降低0.07；混合效应线性模型显示降低0.08（P < 0.001），校正年龄、性别和心血管危险因素后类似；所有个体搏动分析与随访结果类似。PSV 每10 bpm 降低2.51 cm/s，EDV 每10 bpm 增加1.26 cm/s，二者介导脑搏动性变化；MFV 每10 bpm 降低小于1 cm/s。EDV 在心率低于80 bpm时增加，高于80 bpm时不再增加或下降。血压方面，个体平均线性回归显示 SBP 每10 bpm 降低8 mmHg，混合效应模型显示 DBP 每10 bpm 增加3.27 mmHg、PP 每10 bpm 降低4.33 mmHg，MBP 无显著变化。通过线性回归和混合效应模型得出。
人口学变量或基线平均脑血流动力学变量与个体层面关联的关联：心率与脑搏动性、脑血流速度或血压参数关系在人口学组和心血管危险因素中一致，但研究力度不足。年龄较老时心率与脑搏动性负向关系有弱趋势，且随心率增加 EDV 增加在老年人更显著。较高基线绝对脑血流速度预测心率-PSV 更负相关、EDV 增加较少，但与脑搏动性关系无差异。基线临床特征与血压指数无关联；校正年龄、性别或基线血压后，年龄或绝对脑血流速度对心率-PSV/EDV关系的影响不变。通过个体层面β系数与基线变量关联分析得出。
中介分析：心率对脑搏动性影响几乎完全由 PSV 和 EDV 介导（总直接效应 -0.01/10 bpm；总间接效应 -0.07/10 bpm）。SBP 与 DBP 同时建模时，经 SBP 略大于 DBP（HR–SBP–PI=-0.04；HR–DBP–PI=-0.03）。血压指数介导部分心率对脑搏动性影响（间接 -0.04，P=0.002；直接 -0.03，P=0.004），其中 DBP 比 SBP 更多。通过混合效应模型和结构方程中介分析得出。
平均脉搏波形：随心率顺序增加，收缩峰系统降低，压力波形增强和升线切迹降低；EDV 在50–80 bpm增加，80 bpm以上不再增加或下降。通过每个指定心率平均大脑中动脉血流速度波形分析得出。

讨论部分总结：在20例需植入起搏器队列中，增加起搏心率与脑搏动性显著降低强关联，每10 bpm PI降低0.08。这反映 PSV 系统降低（增强减少）和 EDV 升至80 bpm；平均脑血流速度影响有限。血压一致变化：脉压和收缩压降低，舒张压升至80 bpm，平均血压影响有限。心率对脑血流影响依赖主动脉血流，但外周血压仅部分介导。心率升高使 R–R 间期缩短，舒张压下降时间减少；老年主动脉僵硬增强此效应。中介分析确认收缩血流略大。80 bpm以上舒张血流不再升高，可能充盈时间减少、每搏输出量降低。脑搏动性不仅是脑血管功能指标，还可能直接损害脑血管病，可能反映心脏传导阻滞心动过缓起搏患者脑血管风险增加。既往研究显示逐搏脑搏动性与心率负相关，老年小血管病更明显；β受体阻滞剂增加脑搏动性；cilostazol 降低脑搏动性0.04。因此阻滞诱导心动过缓的脑血管危害可能反映脑血管损伤和认知下降风险增加。脑小血管病是血管认知障碍最常见原因，与脑搏动性和低 EDV 及白质低灌注强相关。但无特异性降低脑搏动性的干预，因果方向不清。因此增加起搏心率使 MCA-PI 降低0.08，并降低心率低于50且 PI 高于1者的 PI，可能检验搏动性是否为脑小血管病因果驱动因素，以及增加心率是否降低起搏器患者认知下降风险。英国每年3万起搏器，全球近100万，多数70岁以上因心动过缓指征如病态窦房结综合征、房室传导系统疾病及心衰。这些患者因间歇心动过缓或心室收缩功能障碍降低心输出量，脑低灌注风险增加，可能脑小血管病和血管认知下降风险增加。常规起搏器设定较低基础心率以最小化起搏维持电池寿命，但对80多岁寿命少于10–15年者可能不是问题。年轻患者低静息心率与心血管适能和低死亡率相关，但可能不适用于无 angina 且左室功能正常的老年孤立心脏传导疾病。因此，将起搏心率提高至更生理水平，在脑血管损伤风险但心功能正常患者中，可能显著降低疾病临床负担，值得进一步研究。研究优势：控制环境仔细生理测试，主要暴露与主要结局高度一致。局限：样本小，虽一致但不足以确定临床人口风险因素交互；仅植入后即刻研究，增加起搏少于10 min；虽测试未起搏心脏优势，但持续起搏是否适应未知；导管室连续血压测量受外周血管收缩影响可靠性；脑影像不足无法得出与已确诊脑血管病关系结论。总体，这项实验医学研究识别控制脑血流关键指标的新潜在机制。生理关系强度稳健，但需更长时间更高频率起搏详细研究，确定持续性和不良影响如心脏负荷增加。若安全耐受持续，提供简单干预可在大群体测试，包括新起搏器或已植入者，老年脑血管病风险增加者。需进一步分析最佳起搏率及如何随患者特征、一天中时间和活动水平变化。

结论翻译：在起搏器植入时，增加起搏心率可降低脑搏动性。这反映为收缩期脑血流速度降低和舒张期脑血流速度增加，至80 bpm；对血压有相似但部分独立的影响。这提出了一种调节脑搏动性的新方法，需要在系统临床试验中检验。