自1958年心脏起搏器问世以来，全世界已有超过500万的患者接受心脏起搏器治疗^[1]。随着人口老龄化的加剧，在过去10年中，接受放射治疗的心脏起搏器 (cardiac pacemaker，PM) 或植入式心脏除颤器 (implantable cardiac defibrillator，ICD) 肿瘤患者也逐年增加。对这一部分患者该如何安全有效地进行治疗，也成为当前亟待解决的问题。目前放疗已成为治疗肿瘤的主要手段之一，在美国每年约有60%的癌症患者接受过放射治疗^[2]。现结合国内外医疗机构在具体工作实践中的临床病例经验总结，就目前放射治疗过程中遇到的问题及其影响因素进行进一步阐述，对在这一治疗领域取得的成功经验及治疗体会进行探讨及总结，并参考德国放射肿瘤学和心脏病学会Degro/DGK (Deutschen Gesellschaftfür Radioonkologie/Deutschen Gesellschaftfür Kardiologie) 指南^[3]，对于接受放射治疗的可植入心脏装置的肿瘤患者进行风险分级，为今后此类患者的治疗提供更加科学的临床参考及治疗依据。

一、 放疗过程中心脏起搏器的受影响因素

1.电离辐射和电磁场对PM和ICD的影响：放疗所需的主要能量类型为电离辐射，它是由X射线、中子、电子或质子等产生，可对吸收的材料产生电离辐射，金属或半导体等固体结构吸收电离辐射后可导致一过性的损害，如电荷沉积、或持续性损害如晶体结构改变等，从而影响心脏植入电子装置 (cardiac implantable electronic device，CIED) 的功能^[4]。PM使用电脉冲以确保在心动过缓患者中能够维持心率的稳定。它们通常包括植入在胸肌上方左锁骨下区域皮下中的电脉冲发生器和置于心脏内的柔性绝缘引线。PM将这些脉冲从发生器传递到心肌，通过感测心脏的内在电活动，再将信号传回到起搏器发生器。起搏器中的集成电路及芯片均由金属氧化硅所组成，对电离磁场及电离辐射尤为敏感^[1]，因此，放疗过程中产生的电离辐射和电磁场可能会造成CIED的功能障碍。现代CIED包含互补金属氧化物半导体 (complementary metal oxide semiconductor，CMOS) 技术。使用这种技术，硅与各种扩散杂质和沉积金属结合创建电路，使其具有更广泛的功能和更小的体积，其特征在于更少的能量消耗和更高的可靠性^[5]。与在旧模型中使用的双极晶体管相比，这些现代CMOS对由电离辐射引起的损坏事件更敏感^[3]。体外^[6-10]和体内^[11-15]研究已经表明，这些装置的电路中存在的半导体的电离，电离辐射和电磁场可以引起对CIED的永久和/或潜在损害，电压和辐照本身也可引起异常电通路的产生^[5]。由于电离辐射的直接或扩散效应以及线性加速器对心脏装置产生的电磁干扰，PM和ICD的正常功能可能会受到电离辐射的影响。放疗过程中产生的电离辐射能引起心脏起搏器半导体元件内电荷积聚及电流异常，引起起搏器故障或干扰起搏器功能^[16]，甚至会诱发恶性心律失常。在放射治疗后，约2.5%的PM患者和6.8%的ICD患者发生装置故障^[17]。

2.放疗对起搏器电极电传导的影响：有证据表明，放疗尤其是胸部及纵膈野放疗对许多患者造成心脏和大血管的损伤及心肌细胞的水肿，文献已有关于放疗引起心肌病、冠状动脉病和心脏瓣膜病的报道^[18]。起搏电极植入心腔后，在电极接头/组织界面处引起一个异物排斥炎症反应，产生炎性水肿。水肿增加了细胞外的空间，使电极头与可兴奋心肌间的距离加大，抑制了良好的电传导^[19]，因此放疗致心肌细胞损伤及炎性水肿可抑制起搏器的电脉冲信号传导，严重者甚至会引起起搏装置工作障碍。

3.放疗的剂量对CIED的影响：对于起搏器所能接受的安全放疗剂量及安全辐射范围，国外一些厂家给出了具体参考值，如美国St.Jude公司的起搏器1998年给出的参考范围为30 Gy，并且建议射野内不包括起搏器。美国医学物理师协会 (AAPM) 在1994年的45号报告中指出，永久性心脏起搏器在接受>10 Gy的累积剂量有可能损坏，在接受>2 Gy放疗累积剂量有可能出现轻微故障，并且建议此类患者在接受放疗在制定计划时心脏起搏器接受的累积剂量≤2 Gy^[16]。在直接照射或使用高于6 MV的能量的情况下，器件可能遭受显著损坏^{[3, 17]}。特别注意，通过使用等于或高于10 Gy的能量而产生到线性加速器的头部中的次级中子的过剩率可能损坏RAM (随机存取存储器) 和现代设备的附加半导体^{[11, 16]}。

4.放疗照射野与起搏器之间的距离对起搏器的影响：照射野内建议不包括起搏器，Medtronic公司建议起搏器受到的辐射剂量不能≥5 Gy，并且建议脉冲发生器置于照射野外, 一般起搏器离开直射野边缘1 cm，理想情况下起搏器离开直射野边缘3 cm，且越远越好。Ng等^[20]报道29例患者 (24例起搏器和5例ICD) 接受放疗，2例不得不在放疗之前将脉冲发生器移出照射野。最终79%的患者起搏参数有轻微的变动 (不超过原先设定参数的25%)，尚未造成重大故障，但6例患者 (21%) 需起搏器重新程控。

二、 患者的风险分类及管控

参考德国放射肿瘤学和心脏病学学会指南 (2015年版)、荷兰的指南 (2012年版) 和意大利放射肿瘤学协会的建议 (2013年版)，如CIED患者乳腺癌治疗指南中所报道的那样，对于具体剂量限制虽然没有明确的临界点，但是随着剂量增加，装置故障的风险也在增加。通过累积剂量和起搏依赖性组合将患者分类为低、中和高风险组。针对每个类别描述了确保患者安全的措施。使用能量≤6 MV是优选的，强烈建议PM的总剂量不要超过2 Gy，ICD的总剂量不要超过1 Gy，因为ICD对较低剂量可能更敏感。鉴于设备故障的危险，放射肿瘤科应采取旨在尽量减少患者风险的所有措施。风险分类必须考虑到装置的累积剂量和患者对装置本身的正确功能的依赖状态^[21]。根据Salerno等^[22]建议，将需要放疗的植入起搏器肿瘤患者危险性分为3类：①低危险性：起搏器在照射野外，患者不完全依赖起搏器，起搏器接受剂量 < 2 Gy。②中危险性：患者依赖起搏器，起搏器在射野外，起搏器接受剂量 < 2 Gy或者患者不依赖起搏器，起搏器接受剂量2~10 Gy。③高危险性：患者依赖起搏器，起搏器在射野外但接受剂量>2 Gy或起搏器在射野内。CIED植入典型左胸位置不同目标体积的剂量评估不同^[21]，当目标体积位于胸腔的上部和颈部时，装置的剂量可能≥10 Gy；当目标体积位于胸腔下部和头部的下半部分时，装置剂量为2~10 Gy；当目标体积位于身体下面其他部位时，装置剂量≤2 Gy。然而，这个数字并没有考虑到现代三维适形或立体定向放射治疗过程中其半影区低剂量辐射增大的事实，特别是IMRT或VMAT等先进放疗技术可能导致照射野附近的正常组织低剂量辐射容积增大^[3]，从而增加了CIED受辐射的可能性，在具体的临床实践中要加以注意。

对于低风险患者，应在放射治疗期间对患者进行密切观察，咨询心脏病专家和技术人员。在存在ICD的情况下，暂停心动过速治疗并每周进行检查。对于中危患者，应在每次放射治疗期间每周专门检查装置和相关设备 (例如ECG监测器和除颤器)。对于依赖于该装置的患者，应当有外部PM，以及专门的工作人员 (心脏病学家，具有PM和复苏器能力的技术人员)，确保能在紧急情况下立即进行干预。对于高危患者，如果移植设备不可行，则权衡治疗的好处与诱发损害的风险。此外，在每次放射治疗期间应进行心电图监测，并且在每次治疗结束后24 h内由相关专家进行风险评估。

三、 国内外临床资料分析

Gomez等^[23]回顾了42例植入CIED患者，照射部位距离CIED平均为10 cm，其中5例患者 (2例PM和3例ICD) 共发生6次CIED故障，结论为接受胸部放疗的CIED患者20%发生重置，建议避免起搏依赖的患者行放射治疗并远离CIED植入区域。

北京肿瘤医院在1996年5月至2002年9月收治了4例永久性心脏起搏器的肿瘤患者^[24]，均经病理证实且都接受放射治疗，其中2例患者照射野内不包括起搏器，2例患者照射野内包括起搏电极、导线和部分脉冲发生器；江苏省南通市肿瘤医院统计该院自2008年4月至2010年3月确诊为食管癌并且植入永久性心脏起搏器患者6例^[25]，均行放射治疗，照射野内不包括起搏器。所有患者均能耐受放疗，放疗后起搏器感知功能均良好，功能正常。

2014年浙大二院放疗科选取了经病理证实的8例食管癌患者^[26]，均带有植入式心脏起搏器。分别设计共面野及非共面野调强计划进行放疗，通过数据处理后发现将非共面野运用于食管癌调强放疗中，不仅不会延长治疗时间，而且还能更好地保护心脏起搏器和导线，能让植入心脏起搏器的肿瘤患者顺利完成调强放疗。

四、 小结

综上所述，通过对起搏器工作原理及其影响因素的深入分析，对相关临床病例治疗经验的深刻总结，植入心脏起搏器的肿瘤患者在一定的治疗条件下是可以安全有效地完成放射治疗的，这就需要我们在制定放疗计划及实施放疗过程中根据患者具体情况全面考虑，将各种因素对起搏器的影响降到最低，具体建议：

1.在放疗设备的选择上尽量避免使用对起搏器影响较大的电子回旋加速器，建议使用线性加速器或远程钴源^[27-28]。位置验证时尽量避免使用易产生电磁干扰的技术 (如呼吸门控)。用胶片或者电子射野成像装置以及锥形束CT等验证治疗位置时，应尽量使射野避开起搏器并尽量减少使用次数。在辐射累计剂量相同的情况下对于起搏器或ICD患者低能量的放射治疗较高能量放射治疗相对安全。

2.在满足治疗条件的前提下尽量选择低能量射线，尽可能使用能量 < 10 MV射线，以减少对起搏器的影响。心脏起搏器尽量避免暴露在照射野内，有条件可以将其移出到照射野外。照射野与起搏器的距离最好大于3 cm，且越远越好。在制定治疗计划时建议使起搏器尽可能避免直接受到照射，合理选择射野角度及射线，应用调强非共面野照射技术尽量减少起搏器、导线、电极及心脏的照射剂量。

3.放射治疗医师在应用三维技术放疗勾画靶区时应定义起搏器为危及器官 (OAR)，并保证其最大耐受量为2 Gy，对评估剂量2~10 Gy的患者建议治疗前将起搏器移到照射野以外区域，并请心内科会诊，对评估>10 Gy计划不予执行^[21]。对患者的放射治疗风险进行管控，尽量将其不良影响降到最低。

4.从使用传统的放疗技术及常规剂量分割到应用现代最新放疗技术如IMRT/VMAT、Tomotherapy及质子等，可以减少对高能光子的使用，降低CIED的辐射剂量^[21]，更好地保护起搏器装置及心脏等正常组织，进一步减少治疗过程中心脏不良事件的发生。

利益冲突 本人与其他作者宣称没有任何利益冲突，未接受任何不当的职务或财务利益
作者贡献声明 张天伟负责选题、起草及修改论文；李学源负责指导论文写作及论文修改