ペースメーカーの作動をわかりやすく解説｜AAI・VVI・DDD・DDIの違いと心室ペーシング抑制機能

【ペースメーカの基本原理】

ペースメーカは心臓の電気的興奮を感知し、必要に応じて電気刺激を加えることで徐脈を防ぐデバイスです。

基本となる機能は「ペーシング」と「センシング」です。

【ICHDコード】

一番大事なのはペーシング→1文字目

心臓の自己脈をセンシングするのも重要→2文字目

実際の臨床では、最初の3文字を理解することが特に重要です。

レートレスポンス機能とは？

レートレスポンス（Rate Response）は、身体活動などをセンサーで検知してペーシングレートを増加させる機能です。

洞不全症候群などで心拍数の増加が不十分な場合に役立ちます。

例えば、DDDにレートレスポンス機能を追加したモードがDDDRです。

【主なペーシングモード】

AAI（心房ペーシング）

AAIは、心房でペーシングとセンシングを行うモードです。

心房の自己興奮を感知した場合には、心房ペーシングが抑制されます。

心室ペーシングは行わないため、心房から心室への房室伝導が保たれていることが前提となります。

適応：房室ブロックのない洞不全症候群

VVI（心室ペーシング）

VVIは、心室でペーシングとセンシングを行うモードです。

心室の自己興奮を感知した場合には心室ペーシングが抑制され、自己興奮がなければ設定された下限レートに従ってペーシングが行われます。

心房興奮には追従しないため、房室同期は保証されません。

※洞調律の患者では房室同期が失われる場合があり、ペースメーカー症候群の原因となることがあります。

適応：徐脈心房細動（心房興奮と心室興奮を同期させる必要がないため）、一時的な心室バックアップペーシング

DDD（房室同期ペーシング）

DDDは、心房・心室の両方でペーシングとセンシングを行うモードです。

心房興奮を感知した場合には、その興奮を基準としてAV delayが開始されます。AV delay内に心室の自己興奮がなければ、心室ペーシングが行われます。

また、心房の自己興奮がなければ心房ペーシングを行い、必要に応じて心室ペーシングを追加します。

このように、DDDは房室同期を維持しながら徐脈を補助できるモードです。

※心房頻拍や心房細動が発生すると、心房の速い興奮に追従して心室ペーシングが増加する可能性があります。そのため、上限追従レートやモードスイッチ機能が重要です。

適応：房室ブロック、洞不全症候群で房室伝導障害を合併する場合（基本は徐脈性不整脈全て）

DDI（非心房追従型の二腔ペーシング）

DDIも、心房・心室の両方でペーシングとセンシングを行うモードです。DDDとの重要な違いは、心房の自己興奮を感知しても、その興奮に追従した心室ペーシングを行わないことです。

一方、心房ペーシング後には、設定されたAV delayに従って心室ペーシングが行われるため、心房ペーシング時には房室同期を維持できます。

DDDで作動中に心房頻拍（AT）や心房細動（AF）が起きる場合、心房に同期して心室をペーシング（PMの設定上限レートでのペーシング）を行うと動悸症状が出現してしまう。

→一時的にDDIに変更することで、AT/AFが起きた時に心房の速い興奮に心室が同期せずに経過する（モードスイッチ）。AT/AFが停止したら再度DDDに戻る（DDD⇔DDI）

主なペーシングモードの比較

【AV delayと上限追従レート】

AV delay（AVD）

AV delayは、心房イベントから心室ペーシングまでの待機時間。

一般に、心房自己興奮後のAV delayをSensed AV delay、心房ペーシング後のAV delayをPaced AV delayと呼びます。

AV delayが短すぎると、自己房室伝導が保たれていても心室ペーシングが増加する可能性があります。

一方、長すぎるAV delayは過度なPR延長に相当する房室同期不良や血行動態への悪影響を生じる場合があります。

そのため、心室ペーシング率を減らすことだけを目的として、無制限にAV delayを延長することは適切ではありません。

上限追従レート（Upper Tracking Rate）

DDDモードでは心房興奮に追従して心室ペーシングを行いますが、無制限に追従するわけではありません。

上限追従レートを超える心房興奮に対しては、設定されたタイミングに応じて追従が制限され、ペースメーカーWenckebachや2：1ブロック様の作動がみられることがあります。

上限追従レートは、運動時の心拍応答や心房頻拍時の作動を理解するうえで重要な設定です。

モードスイッチ（Mode Switch）

DDDモードでは心房の自己興奮に追従して心室ペーシングが行われます。

しかし、AT/AFが発生した場合その速い心房興奮に追従し続けると、不適切に速い心室ペーシングが生じる可能性があります。

これを防ぐために使用されるのが”自動モードスイッチ（Automatic Mode Switch：AMS）”です。

AT/AFを検出すると、DDDからDDIなどの非心房追従型モードへ一時的に変更し、速い心房興奮への追従を回避します。AT/AFが停止し、復帰条件を満たすと元のモードに戻ります。

なお、モードスイッチの検出条件や移行先モードはメーカー・機種・設定によって異なります。

【心室ペーシング抑制機能】

右室ペーシングは徐脈治療に必要な機能ですが、不必要な右室ペーシングが多くなると、心室の電気的・機械的同期不全を生じる場合があります。

高い右室ペーシング率は、一部の患者において心房細動や心不全、左室機能低下と関連します。

そのため、自己房室伝導が保たれている患者では、不要な右室ペーシングを減らすためのアルゴリズムが使用されます。

大きく分けて、以下の2種類があります。

① AAI系モードとDDDを切り替える方法

通常は心房主体のペーシングを行い、房室伝導障害を検出した場合にDDDへ切り替えます。

② AV delayを延長する方法

もう一つは、DDDモードを維持しながらAV delayを一時的に延長し、自己房室伝導を優先する方法です。

これらは自己房室伝導を探索し、可能であれば心室ペーシングを回避する仕組みです。

ただし、AV delayの延長によって過度のPR延長が生じる場合があるため、心室ペーシング率だけでなく血行動態や症状も考慮する必要があります。

非同期ペーシング（AOO・VOO・DOO）ってなんで必要？

通常のペースメーカーは自己心拍をセンシングし、必要に応じてペーシングを行います。

一方、非同期ペーシングでは自己心拍による抑制を行わず、設定されたレートで刺激を出力します。

非同期ペーシングは、医療機器やその他の電磁干渉（ノイズ）が多く入ることが予測される手術時（電気メス使用時）やMRI撮像時にノイズをセンシングしてしまいペーシングが入らなくなるのを防ぐために行われます。

ただし、自己心拍と競合する可能性があるため、すべての患者で非同期モードが適切なわけではありません。

特にMRI検査で例えばHR 60くらいで自己が出ていてDDD 60とかで設定されている症例であれば、MRI撮像時はDOO 80とかで競合しないように設定して撮像を行ったりする。

【参考文献】

• Pacing Clin Electrophysiol. 2002; 25: 260-264.
• Europace. 2019; 21: 539-547.
• EP大学, 小竹康仁, 永嶋孝一, 岸原淳（2023）『最新！心臓デバイス攻略本』メディカ出版
• 草野研吾（2018）『不整脈デバイス治療バイブル-適応・治療・管理まですべてマスター-』南江堂