心肌消融新技术研究进展

吴奇 综述 周鹏 审校

(成都医学院第一附属医院心血管内科，四川 成都 610500)

自1982年Scheinman 等［1］报道了用直流电消融希氏束治疗顽固性室上性心动过速后，心肌消融开始受到广泛的关注。随着医疗技术的进步，激光、射频等能量也被应用于心肌消融并取得较好的效果［2］。目前心肌消融已成为心血管领域不可缺少的治疗手段，尤其在治疗心律失常疗效方面已获得广泛的认同［3］，并被应用于临床治疗。此外，对于肥厚型心肌病的治疗也有较好的效果［4］。

目前临床上应用较为广泛的射频消融术是以导管为基础采用介入的方法通过发放射频能量实现对心肌组织的消融。随着导管标测技术的不断改进和对心律失常发生机制的深入研究，经导管射频消融治疗心律失常的适应证也在不断扩大。然而导管射频消融治疗心律失常仍存在一定的局限性。首先，为了达到理想的消融效果，射频消融术需要消融导管与心肌组织保持良好的接触，因此在实施心肌消融的同时有可能损伤心内膜并导致血栓的形成［5］。其次，导管射频消融的深度及空间操控能力存在一定的局限性，如对于起源于心外膜的心律失常，射频能量较难实现消融［6］。再次，导管射频消融术需要借助X 射线引导定位，因此不可避免地会对患者及术者带来辐射损害［7］。最后，穿刺介入操作本身亦存在穿刺点血肿及感染等并发症风险。

近年来，针对常规消融方式及消融能量的局限性，新型的远程控制技术、新型导管的开发和应用使导管消融技术得到迅速的发展和完善。此外一些新的消融能量如X 射线、高强度聚焦超声(HIFU)也逐渐被引入心肌消融领域。

1 以导管为基础的新的消融系统

1．1 心腔内三维导航系统

传统的导管射频消融术是需要借助X 射线引导消融导管定位靶区组织以实施消融，而心腔内三维导航系统(LocaLisa 系统)是一种不借助X 射线引导定位的实时三维导航系统，其原理是利用多对皮肤电极发出正交电流，利用电流通过胸部产生电压梯度以达到精确定位消融导管位置的目的，其精确度可达1～2 mm［8］。利用该导管消融系统可以在实现靶向消融靶区组织的同时大大减少患者及术者X 射线暴露的时间。Kesek 等［9］利用该消融系统对141 例房室结折返性心动过速患者和71 例心房扑动患者进行消融治疗，结果显示其X 射线暴露时间与传统的射频消融术相比分别减少了58%和46%。

1．2 磁导航系统

由于传统的射频消融术以术者通过介入方式操作导管消融为基础以实施消融，其空间操控能力存在一定的局限性。因此，对于某些消融导管难以到达的心脏结构，则无法实施消融。磁导航系统(magnetic navigation system)是一种以磁性消融导管为基础的新型消融系统。该系统通过在患者身体两侧安置大型永磁体建立磁场并采用计算机远程控制调整磁场的方向，从而改变心腔内磁性导管的弯曲角度、进退以及旋转的方向，从而引导消融导管精确到达靶点［10］。Pappone 等［11］利用磁导航系统对40 例心房颤动患者进行射频消融，结果表明利用磁导航系统引导定位并实施消融，其消融成功率可达95%，此外在消融过程中无相关并发症发生。磁导航系统的优势在于磁性消融导管的空间操作性、稳定性好，利用计算机发放指令可完成自动化操作。更为重要的是利用磁导航系统进行消融在保证与传统消融方法疗效相当的同时还能明显减少X 射线的暴露时间。

1．3 机器人导管系统

与磁导航系统不同，机器人导管系统(robotic catheter system)是通过术者操作计算机工作平台远程控制机械手，操控两根套叠的可调节弯曲度的鞘管以及消融导管来实现标测以及消融的电机械系统。利用三维标测系统实时导航，术者可通过显示屏了解患者心脏内部的结构及消融导管的位置，从而达到精确定位消融靶点并实施消融的目的［12］。Kautzner 等［13］在Ensite 三维标测系统引导下对22 例阵发性心房颤动患者利用机器人导管系统成功对患者实现了消融隔离肺静脉。与传统消融方式相比，利用机器人导管系统进行消融其手术操作时间及X 射线暴露时间显著缩短。此外，在经历5 个月的随访后，结果显示无再次发作心房颤动的患者数占总治疗人数的91%。机器人导管系统的优点在于根据患者及手术方式的不同，可选择套用不同大小的标测、消融导管;此外，机器人导管系统同样具有良好的空间操作性并能显著减少X 射线的曝光时间。

1．4 环状标测消融导管

利用传统的消融方法进行环肺静脉消融隔离需采用环状多点消融肺静脉并最终实现对整个肺静脉环的电隔离。因此，采用传统的消融方法进行环肺静脉隔离其手术持续时间长，患者及术者接受的射线量较大且对介入医生的操作技术要求较高。为了能够实现一次性安全消融隔离整个肺静脉环，有研究者开发了能够同时实现标测肺静脉消融靶点并对整个肺静脉环实施消融隔离的环状标测消融导管(circular mapping and ablation catheter)。通过操作导管尾部的手柄调节远端电极的弯曲度及环状电极的周径，从而实现对不同直径的肺静脉实施一次性消融隔离［14］。Steinwender 等［15］利用环状标测消融导管对38 例阵发性心房颤动患者进行环肺静脉隔离。结果显示利用环状标测消融导管进行肺静脉消融隔离可以极大地简化操作步骤，明显缩短手术持续时间及射线暴露时间，同时其消融有效率可达到96%。

1．5 心腔内超声导管

传统的消融方法以X 射线引导导管进行消融时，仅能获取心脏二维平面图像。因此，在实际操作中无法提供更为细致的心脏解剖结构信息，并可能错误地显示心腔内消融导管的空间位置，从而增加了导管介入操作的风险［16］。自1956年第一台心腔内超声问世以来，心腔内超声已从最初的一维成像发展到了三维成像的阶段［17］。由于不受空气以及周围邻近组织的影响，通过导管将超声探头直接放置在心腔内可以准确显示消融导管与心脏结构的空间位置关系，使得介入操作变得更为直观化。因此，心腔内超声为心脏病介入操作提供了一种新的影像支持平台。近年来，随着制作工艺的发展，各种新型的心腔内超声导管(multifunctional intracardiac echocardiography catheter)进入我们的视线，其中Huang 等研发的多功能心腔内超声导管［18］是一种集心腔内超声成像、心内膜电生理标测、超声辐照以及心肌内注射功能为一体的多功能心腔内超声导管(10 F)，通过导管头端固定的32 晶阵微型超声换能器能够准确了解导管与心脏解剖结构的空间位置关系的同时对心肌内注射的进针深度进行实时监控，从而减少可能存在的并发症。此外，借助同样固定在导管头端的辐照换能器，可以准确地对靶区心肌组织进行消融。

2 以新的能量为基础的消融方法

随着新的消融导管引入治疗过程，导管消融的准确性及有效率得到明显提高，患者及术者受到辐射损伤的风险有所减少，但整个过程仍需借助导管介入的方式实施消融，因此仍然存在出血及感染等风险，且对一些特殊部位，如:深部心肌、外膜心肌实施消融存在一定的难度。针对导管消融的局限性，一些新的能量被引入心肌消融以探索如何实现对靶区的无创消融。

2．1 射线心肌消融

射线消融是指通过机器人操作平台在实时立体图像引导下将聚焦后的X 射线投送到特定部位进行消融的一种无创治疗方式。目前X 射线已被广泛应用于恶性肿瘤的临床治疗［19］。由于采用X 射线进行消融摆脱了传统以导管为基础投送能量的消融方式，为实现无创消融心肌组织提供了一种可能的方法。

Sharma 等［20］首次将X 射线引入到心脏消融领域并通过聚焦方式发放X 射线成功实现了对房室结、肺静脉与左心房连结部的消融。聚焦X 射线心肌消融的优点在于通过监控心脏搏动能够自动控制射线发放从而达到精确定位心脏的特定部位，并通过立体机械手控制外部射线发放对电生理靶点实施消融。尽管如些，由于射线本身对组织细胞具有一定的细胞毒性作用，且对于消融部位的定位引导仍需借助X 射线，因此X 射线作为消融能量是否存在远期的潜在不良后果仍需更进一步的研究加以明确。

2．2 高强度聚焦超声心肌消融

高强度聚焦超声心肌消融(high-intensity focused ultrasound，HIFU)能量与射线不同，超声波由机械振动产生，通过聚焦可将声能投送到深部脏器并最终以热效应实现心肌消融，是理想的深部组织消融能量，因此HIFU 在肿瘤和非肿瘤治疗的临床应用逐渐增多［21-22］，并被认为是具有广泛前景的非侵入性治疗技术［23］。

Strickberger 等［24］于1999年就通过开胸手术，利用HIFU 成功消融活体犬房室交界区起，人们一直在探索如何将HFIU 能量应用于心血管领域［25］，然而HIFU 不需要与组织接触而实现对靶区组织消融的特点一直未得到实分体现，无法真正实现HIFU 体外无创消融心肌组织。其原因在于心脏在胸腔的解剖位置较深且其解剖结构复杂，因此其透声环境较复杂，心脏前方的含气肺组织、胸骨、肋骨以及后方的脊柱等组织给HIFU 体外无创消融心肌带来了阻碍［26］。此外要实现体外经胸HIFU 心脏消融，聚焦超声换能器需要有足够长的焦距以获取较好的空间操控能力，然而受设备制作工艺的局限，大多数研究所使用的换能器焦距较短，难以满足大动物和人类经胸消融的要求，因此之前HIFU 在心脏的应用需要开胸或介入的方式来实现。

2．2．1 经食管HIFU 心肌消融

由于食管位于胸廓内且在解剖结构上靠近心脏，因此通过食管发放HIFU 能量实现对心肌组织的消融可避免肺组织、胸骨、肋骨以及后方的脊柱等组织对HIFU 能量的影响，为实现HIFU 无创消融心肌提供了一种可能的途径。近年来已有学者［27］通过食管发放HIFU 能量成功实现了对心室壁的消融。但采用食管途径消融心脏对HIFU 换能器的制作尺寸及工艺要求较高，且将聚焦换能器与辅助焦点定位的诊断探头相结合存在一定的难度。此外，由于食管壁与HIFU 换能器接触，在HIFU 能量发放过程中，食管壁可能受到发热的HIFU 换能器的损伤，其长期有效性及安全性需进一步研究。

2．2．2 体外经胸HIFU 心肌消融

目前在利用HIFU 进行肝脏膈顶肿瘤的临床治疗过程中，为了避免肺组织对HIFU 能量的影响，在消融治疗前需建立人工胸水。通过建立人工胸水可在避免声通道肺组织影响HIFU能量透入的同时减轻HIFU能量对肺组织的损伤，其安全性已得到证实［28］。因此通过建立人工胸水改善声通道透声条件可能为体外经胸HIFU 消融心肌组织提供了条件。

聚焦超声肿瘤治疗系统-JC200 型(重庆海扶技术有限公司)目前已应用于多种肿瘤的消融治疗，该系统HIFU 换能器有效焦距可达148 mm，可满足从体位引导焦点定位心脏任何部位进行消融。此外，该HIFU 换能器直径达到220 mm，在理想声环境下其焦域声强可达22.5 kW/cm2，尺寸足够大的换能器使焦域的声强得到多倍放大，并能够有效利用胸骨与肋骨间的多个声窗，尽管部分声能会受到胸廓、肋骨的反射，但仍可能达成理想的心肌消融效果。因此，该治疗系统可能为体外经胸HIFU 消融心肌组织提供了可行的手段。此外，由于心脏是一个搏动器官，且心脏位于胸腔内，其周围包绕着含气的肺组织，这可能为实现HIFU准确、有效地消融心肌组织带来一定的影响。

3 结论

由于目前采用的消融能量及消融方式存在一定的局限性，更为安全、有效、操作更加简便的导管消融系统被开发，一些新的能量也开始被应用于消融，其中体外经胸HIFU 可能为心脏消融提供一种有效的能量选择及消融方式，并为进一步完善形成不依赖X 射线非导管的无创心脏消融技术提供了基础，更为重要的是为探索无创心肌消融技术治疗心律失常开拓了广阔的空间。

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