植入式心臟起搏器（Implantable cardiac pacemaker）是一種幫助維持心率的植入式電子設備。用來治療心動過緩（竇房結功能障礙和房室傳導阻滯）。相比于阿托品類、異丙腎上腺素等藥物，起搏器治療更為安全有效，是目前國際上最普遍的治療方法。

根據起搏導線數量，可分為單腔、雙腔和三腔起搏器（心臟再同步治療裝置，CRT）。其中單腔起搏器只在單個心室或心房起搏，能滿足臨床基本需求，但可能會涉及起搏器綜合征，目前國內售價在2-3萬元；雙腔起搏器可以在右心房、右心室同步起搏，更好地模擬正常心臟生理狀態，售價在4-5萬元左右；三腔起搏器又稱心臟再同步治療（CRT）,增加了左心室起搏，可以治療左、右心室不同步相關的嚴重心衰，國內售價10萬元左右。

目前臨床上雙腔起搏器植入數量最多，應用最為廣泛。本文討論的起搏器主要為單、雙腔起搏器。

圖 | 心臟起搏器分類

前期發展 四個代際

植入式心臟起搏器的前期發展主要在于基礎功能的完善：

第一代：1958年，體外起搏器演變為植入式起搏器。最開始的起搏器身型碩大，使用約束性很強，得益于硅晶體管和電池技術，可植入起搏器應運而生。初代植入起搏器是“固率型”的，應用時常會與生理性心率沖突，制造競爭性心律失常等問題。

第二代：1967年，起搏器由“固率型”升級為“按需型”，通過檢測心臟自律信號，只在有需要時進行起搏，避免競爭性心律失常，然而使用單腔起搏器可能具有引起房室起搏不同步等起搏器綜合征的風險。

第三代：1978年，增加一根電極導線后，雙腔起搏器應運而生。雙腔起搏器屬于“生理型”起搏器，可感知機體狀態，模擬竇性心律。通過協調房室起搏，更好地改善心臟功能。不過植入后還需要醫生隨訪，根據患者的病情狀況不斷調整起搏方案。

第四代：1994年，出現“自適應型”起搏器，也叫全自動起搏器。具有起搏、感知、診斷邏輯和自適應能力，能夠即時進行數據分析，調整起搏狀態，無需醫生隨訪參與，但價格上也明顯提升。

圖 | 起搏器發展代際 

革新階段

長續航、智能化、MRI兼容、微小化

除了滿足臨床治療需求，各項性能和安全性上能否進一步突破一直是各廠商角逐較量的賽場，目前一線起搏器產品一般具備長續航，智能化，小體積及MRI兼容等特點。

續航算一個硬性需求，從鎳鉻電池、鋅汞電池、核素電池再到鋰碘電池，續航能力和安全性得到極大提升，目前植入起搏器一般可以應用12到15年以上。

在智能化進程上，起搏器已經實現了藍牙等通訊技術，不但可以讓醫生遠程監測，隨時進行患者治療方案調整，還可以讓患者在手機APP上隨時了解到自身狀態和專業建議，增強患者治療過程的參與感和依從性。

由于續航和功能的要求越來越高，起搏器在電池容量和智能化方面也有顯著提升。高品質的起搏器還照顧到患者MRI檢查的需求，具備MRI兼容性，因為其他影像檢查都不能像MRI一樣詳細獲得器官、軟組織、骨骼及其他內部構造的圖像。

在體積方面，多個產商的起搏器體積早已突破到10 cc以下，減小了脈沖發生器皮下植入的不適感和并發癥風險。2016年，以美敦力Micra™ 為代表的無導線起搏器橫空出世，象征起搏器進入微型化進程，Micra™ 體積僅為傳統產品的7%，去除導線需求，可經微創手術植入心臟內部，解決了囊袋感染或導線脫位等傳統起搏器難以規避的風險。2020年，美敦力Micra™ 雙腔無導線起搏系統在進博會驚艷亮相。相比第一代Micra™，第二代Micra™ 優化了電路設計，可以實現房室同步的起搏治療。臨床數據顯示：Micra™ 與傳統的經靜脈（TV-VVI）起搏器相比，Micra™ 2年后再干預減少38%，慢性并發癥減少31%。

未來發展--黑科技

無電池起搏器

似乎現階段的電池技術已經讓植入式起搏器的續航能力達到瓶頸，起搏器一旦電池耗盡，就需要手術移除并進行更換。上海交通大學的易志然博士提出一種扣壓式貼片起搏器的模型，這種貼片式起搏器貼于心臟外壁，在心臟跳動過程中發生屈曲產生壓電能量，提供了一種可持續的供電方法。目前，這種無電池起搏器還在試驗階段，關于該起搏器未來的植入方法、穩定性和能量收集等集成技術仍需更多的研究和實驗。

圖 | 無電池起搏器模型

可降解起搏器

據稱，美國西北大學和喬治·華盛頓大學研究人員研制出全球首個可生物降解的短期起搏器，這種新型起搏器重量不足0.5克，無需任何外部連接或電池，具備近場通信和感應充電技術。起搏器固定在心臟外壁，所有部件能在五至七周內降解并被人體吸收，避免手術取出的必要，適用于心臟需要臨時支持的患者。它的金屬電極和線圈由可溶解的涂鎢鎂金屬制成，溶解后不會產生有毒物質。外殼材料為可降解聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA），外殼厚度決定起搏器在體內存在的時長。

生物起搏器

美國雪松-西納心臟研究所的科研人員將一種名為TBX18的基因注射到患有心傳導阻滯的豬的心臟中，結果一小部分目標細胞在48小時內變成了“起搏”細胞，能夠給心臟發送電脈沖。經觀察，接受治療兩周后，豬的心率和各項生命活動均為正常。TBX18基因通常在負責心臟產生節律性電活動細胞的分化。在實驗中，未來通過基因治療手段將其導入到心肌細胞中，可以將一部分細胞改造為具備自律“起搏”功能的細胞，相當于把心臟的一部分變成“起搏器”。無需異物植入，更不需要充電，這種技術嚴格來說不屬于醫療器械，而是生物技術。如果未來能夠實現，傳統植入式起搏器有可能會慢慢被淘汰出圈。