心肌消融新技術(shù)研究進(jìn)展

吳奇 綜述 周鵬 審校

(成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，四川 成都 610500)

自1982年Scheinman 等［1］報(bào)道了用直流電消融希氏束治療頑固性室上性心動(dòng)過(guò)速后，心肌消融開(kāi)始受到廣泛的關(guān)注。隨著醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，激光、射頻等能量也被應(yīng)用于心肌消融并取得較好的效果［2］。目前心肌消融已成為心血管領(lǐng)域不可缺少的治療手段，尤其在治療心律失常療效方面已獲得廣泛的認(rèn)同［3］，并被應(yīng)用于臨床治療。此外，對(duì)于肥厚型心肌病的治療也有較好的效果［4］。

目前臨床上應(yīng)用較為廣泛的射頻消融術(shù)是以導(dǎo)管為基礎(chǔ)采用介入的方法通過(guò)發(fā)放射頻能量實(shí)現(xiàn)對(duì)心肌組織的消融。隨著導(dǎo)管標(biāo)測(cè)技術(shù)的不斷改進(jìn)和對(duì)心律失常發(fā)生機(jī)制的深入研究，經(jīng)導(dǎo)管射頻消融治療心律失常的適應(yīng)證也在不斷擴(kuò)大。然而導(dǎo)管射頻消融治療心律失常仍存在一定的局限性。首先，為了達(dá)到理想的消融效果，射頻消融術(shù)需要消融導(dǎo)管與心肌組織保持良好的接觸，因此在實(shí)施心肌消融的同時(shí)有可能損傷心內(nèi)膜并導(dǎo)致血栓的形成［5］。其次，導(dǎo)管射頻消融的深度及空間操控能力存在一定的局限性，如對(duì)于起源于心外膜的心律失常，射頻能量較難實(shí)現(xiàn)消融［6］。再次，導(dǎo)管射頻消融術(shù)需要借助X 射線引導(dǎo)定位，因此不可避免地會(huì)對(duì)患者及術(shù)者帶來(lái)輻射損害［7］。最后，穿刺介入操作本身亦存在穿刺點(diǎn)血腫及感染等并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。

近年來(lái)，針對(duì)常規(guī)消融方式及消融能量的局限性，新型的遠(yuǎn)程控制技術(shù)、新型導(dǎo)管的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用使導(dǎo)管消融技術(shù)得到迅速的發(fā)展和完善。此外一些新的消融能量如X 射線、高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)也逐漸被引入心肌消融領(lǐng)域。

1 以導(dǎo)管為基礎(chǔ)的新的消融系統(tǒng)

1．1 心腔內(nèi)三維導(dǎo)航系統(tǒng)

傳統(tǒng)的導(dǎo)管射頻消融術(shù)是需要借助X 射線引導(dǎo)消融導(dǎo)管定位靶區(qū)組織以實(shí)施消融，而心腔內(nèi)三維導(dǎo)航系統(tǒng)(LocaLisa 系統(tǒng))是一種不借助X 射線引導(dǎo)定位的實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航系統(tǒng)，其原理是利用多對(duì)皮膚電極發(fā)出正交電流，利用電流通過(guò)胸部產(chǎn)生電壓梯度以達(dá)到精確定位消融導(dǎo)管位置的目的，其精確度可達(dá)1～2 mm［8］。利用該導(dǎo)管消融系統(tǒng)可以在實(shí)現(xiàn)靶向消融靶區(qū)組織的同時(shí)大大減少患者及術(shù)者X 射線暴露的時(shí)間。Kesek 等［9］利用該消融系統(tǒng)對(duì)141 例房室結(jié)折返性心動(dòng)過(guò)速患者和71 例心房撲動(dòng)患者進(jìn)行消融治療，結(jié)果顯示其X 射線暴露時(shí)間與傳統(tǒng)的射頻消融術(shù)相比分別減少了58%和46%。

1．2 磁導(dǎo)航系統(tǒng)

由于傳統(tǒng)的射頻消融術(shù)以術(shù)者通過(guò)介入方式操作導(dǎo)管消融為基礎(chǔ)以實(shí)施消融，其空間操控能力存在一定的局限性。因此，對(duì)于某些消融導(dǎo)管難以到達(dá)的心臟結(jié)構(gòu)，則無(wú)法實(shí)施消融。磁導(dǎo)航系統(tǒng)(magnetic navigation system)是一種以磁性消融導(dǎo)管為基礎(chǔ)的新型消融系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)在患者身體兩側(cè)安置大型永磁體建立磁場(chǎng)并采用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制調(diào)整磁場(chǎng)的方向，從而改變心腔內(nèi)磁性導(dǎo)管的彎曲角度、進(jìn)退以及旋轉(zhuǎn)的方向，從而引導(dǎo)消融導(dǎo)管精確到達(dá)靶點(diǎn)［10］。Pappone 等［11］利用磁導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)40 例心房顫動(dòng)患者進(jìn)行射頻消融，結(jié)果表明利用磁導(dǎo)航系統(tǒng)引導(dǎo)定位并實(shí)施消融，其消融成功率可達(dá)95%，此外在消融過(guò)程中無(wú)相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生。磁導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于磁性消融導(dǎo)管的空間操作性、穩(wěn)定性好，利用計(jì)算機(jī)發(fā)放指令可完成自動(dòng)化操作。更為重要的是利用磁導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行消融在保證與傳統(tǒng)消融方法療效相當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)還能明顯減少X 射線的暴露時(shí)間。

1．3 機(jī)器人導(dǎo)管系統(tǒng)

與磁導(dǎo)航系統(tǒng)不同，機(jī)器人導(dǎo)管系統(tǒng)(robotic catheter system)是通過(guò)術(shù)者操作計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)遠(yuǎn)程控制機(jī)械手，操控兩根套疊的可調(diào)節(jié)彎曲度的鞘管以及消融導(dǎo)管來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)測(cè)以及消融的電機(jī)械系統(tǒng)。利用三維標(biāo)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)導(dǎo)航，術(shù)者可通過(guò)顯示屏了解患者心臟內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及消融導(dǎo)管的位置，從而達(dá)到精確定位消融靶點(diǎn)并實(shí)施消融的目的［12］。Kautzner 等［13］在Ensite 三維標(biāo)測(cè)系統(tǒng)引導(dǎo)下對(duì)22 例陣發(fā)性心房顫動(dòng)患者利用機(jī)器人導(dǎo)管系統(tǒng)成功對(duì)患者實(shí)現(xiàn)了消融隔離肺靜脈。與傳統(tǒng)消融方式相比，利用機(jī)器人導(dǎo)管系統(tǒng)進(jìn)行消融其手術(shù)操作時(shí)間及X 射線暴露時(shí)間顯著縮短。此外，在經(jīng)歷5 個(gè)月的隨訪后，結(jié)果顯示無(wú)再次發(fā)作心房顫動(dòng)的患者數(shù)占總治療人數(shù)的91%。機(jī)器人導(dǎo)管系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)患者及手術(shù)方式的不同，可選擇套用不同大小的標(biāo)測(cè)、消融導(dǎo)管;此外，機(jī)器人導(dǎo)管系統(tǒng)同樣具有良好的空間操作性并能顯著減少X 射線的曝光時(shí)間。

1．4 環(huán)狀標(biāo)測(cè)消融導(dǎo)管

利用傳統(tǒng)的消融方法進(jìn)行環(huán)肺靜脈消融隔離需采用環(huán)狀多點(diǎn)消融肺靜脈并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)肺靜脈環(huán)的電隔離。因此，采用傳統(tǒng)的消融方法進(jìn)行環(huán)肺靜脈隔離其手術(shù)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，患者及術(shù)者接受的射線量較大且對(duì)介入醫(yī)生的操作技術(shù)要求較高。為了能夠?qū)崿F(xiàn)一次性安全消融隔離整個(gè)肺靜脈環(huán)，有研究者開(kāi)發(fā)了能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)標(biāo)測(cè)肺靜脈消融靶點(diǎn)并對(duì)整個(gè)肺靜脈環(huán)實(shí)施消融隔離的環(huán)狀標(biāo)測(cè)消融導(dǎo)管(circular mapping and ablation catheter)。通過(guò)操作導(dǎo)管尾部的手柄調(diào)節(jié)遠(yuǎn)端電極的彎曲度及環(huán)狀電極的周徑，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑的肺靜脈實(shí)施一次性消融隔離［14］。Steinwender 等［15］利用環(huán)狀標(biāo)測(cè)消融導(dǎo)管對(duì)38 例陣發(fā)性心房顫動(dòng)患者進(jìn)行環(huán)肺靜脈隔離。結(jié)果顯示利用環(huán)狀標(biāo)測(cè)消融導(dǎo)管進(jìn)行肺靜脈消融隔離可以極大地簡(jiǎn)化操作步驟，明顯縮短手術(shù)持續(xù)時(shí)間及射線暴露時(shí)間，同時(shí)其消融有效率可達(dá)到96%。

1．5 心腔內(nèi)超聲導(dǎo)管

傳統(tǒng)的消融方法以X 射線引導(dǎo)導(dǎo)管進(jìn)行消融時(shí)，僅能獲取心臟二維平面圖像。因此，在實(shí)際操作中無(wú)法提供更為細(xì)致的心臟解剖結(jié)構(gòu)信息，并可能錯(cuò)誤地顯示心腔內(nèi)消融導(dǎo)管的空間位置，從而增加了導(dǎo)管介入操作的風(fēng)險(xiǎn)［16］。自1956年第一臺(tái)心腔內(nèi)超聲問(wèn)世以來(lái)，心腔內(nèi)超聲已從最初的一維成像發(fā)展到了三維成像的階段［17］。由于不受空氣以及周?chē)徑M織的影響，通過(guò)導(dǎo)管將超聲探頭直接放置在心腔內(nèi)可以準(zhǔn)確顯示消融導(dǎo)管與心臟結(jié)構(gòu)的空間位置關(guān)系，使得介入操作變得更為直觀化。因此，心腔內(nèi)超聲為心臟病介入操作提供了一種新的影像支持平臺(tái)。近年來(lái)，隨著制作工藝的發(fā)展，各種新型的心腔內(nèi)超聲導(dǎo)管(multifunctional intracardiac echocardiography catheter)進(jìn)入我們的視線，其中Huang 等研發(fā)的多功能心腔內(nèi)超聲導(dǎo)管［18］是一種集心腔內(nèi)超聲成像、心內(nèi)膜電生理標(biāo)測(cè)、超聲輻照以及心肌內(nèi)注射功能為一體的多功能心腔內(nèi)超聲導(dǎo)管(10 F)，通過(guò)導(dǎo)管頭端固定的32 晶陣微型超聲換能器能夠準(zhǔn)確了解導(dǎo)管與心臟解剖結(jié)構(gòu)的空間位置關(guān)系的同時(shí)對(duì)心肌內(nèi)注射的進(jìn)針深度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而減少可能存在的并發(fā)癥。此外，借助同樣固定在導(dǎo)管頭端的輻照換能器，可以準(zhǔn)確地對(duì)靶區(qū)心肌組織進(jìn)行消融。

2 以新的能量為基礎(chǔ)的消融方法

隨著新的消融導(dǎo)管引入治療過(guò)程，導(dǎo)管消融的準(zhǔn)確性及有效率得到明顯提高，患者及術(shù)者受到輻射損傷的風(fēng)險(xiǎn)有所減少，但整個(gè)過(guò)程仍需借助導(dǎo)管介入的方式實(shí)施消融，因此仍然存在出血及感染等風(fēng)險(xiǎn)，且對(duì)一些特殊部位，如:深部心肌、外膜心肌實(shí)施消融存在一定的難度。針對(duì)導(dǎo)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實(shí)現(xiàn)對(duì)靶區(qū)的無(wú)創(chuàng)消融。

2．1 射線心肌消融

射線消融是指通過(guò)機(jī)器人操作平臺(tái)在實(shí)時(shí)立體圖像引導(dǎo)下將聚焦后的X 射線投送到特定部位進(jìn)行消融的一種無(wú)創(chuàng)治療方式。目前X 射線已被廣泛應(yīng)用于惡性腫瘤的臨床治療［19］。由于采用X 射線進(jìn)行消融擺脫了傳統(tǒng)以導(dǎo)管為基礎(chǔ)投送能量的消融方式，為實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)消融心肌組織提供了一種可能的方法。

Sharma 等［20］首次將X 射線引入到心臟消融領(lǐng)域并通過(guò)聚焦方式發(fā)放X 射線成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)房室結(jié)、肺靜脈與左心房連結(jié)部的消融。聚焦X 射線心肌消融的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)監(jiān)控心臟搏動(dòng)能夠自動(dòng)控制射線發(fā)放從而達(dá)到精確定位心臟的特定部位，并通過(guò)立體機(jī)械手控制外部射線發(fā)放對(duì)電生理靶點(diǎn)實(shí)施消融。盡管如些，由于射線本身對(duì)組織細(xì)胞具有一定的細(xì)胞毒性作用，且對(duì)于消融部位的定位引導(dǎo)仍需借助X 射線，因此X 射線作為消融能量是否存在遠(yuǎn)期的潛在不良后果仍需更進(jìn)一步的研究加以明確。

2．2 高強(qiáng)度聚焦超聲心肌消融

高強(qiáng)度聚焦超聲心肌消融(high-intensity focused ultrasound，HIFU)能量與射線不同，超聲波由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生，通過(guò)聚焦可將聲能投送到深部臟器并最終以熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)心肌消融，是理想的深部組織消融能量，因此HIFU 在腫瘤和非腫瘤治療的臨床應(yīng)用逐漸增多［21-22］，并被認(rèn)為是具有廣泛前景的非侵入性治療技術(shù)［23］。

Strickberger 等［24］于1999年就通過(guò)開(kāi)胸手術(shù)，利用HIFU 成功消融活體犬房室交界區(qū)起，人們一直在探索如何將HFIU 能量應(yīng)用于心血管領(lǐng)域［25］，然而HIFU 不需要與組織接觸而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶區(qū)組織消融的特點(diǎn)一直未得到實(shí)分體現(xiàn)，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)HIFU 體外無(wú)創(chuàng)消融心肌組織。其原因在于心臟在胸腔的解剖位置較深且其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此其透聲環(huán)境較復(fù)雜，心臟前方的含氣肺組織、胸骨、肋骨以及后方的脊柱等組織給HIFU 體外無(wú)創(chuàng)消融心肌帶來(lái)了阻礙［26］。此外要實(shí)現(xiàn)體外經(jīng)胸HIFU 心臟消融，聚焦超聲換能器需要有足夠長(zhǎng)的焦距以獲取較好的空間操控能力，然而受設(shè)備制作工藝的局限，大多數(shù)研究所使用的換能器焦距較短，難以滿足大動(dòng)物和人類(lèi)經(jīng)胸消融的要求，因此之前HIFU 在心臟的應(yīng)用需要開(kāi)胸或介入的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2．2．1 經(jīng)食管HIFU 心肌消融

由于食管位于胸廓內(nèi)且在解剖結(jié)構(gòu)上靠近心臟，因此通過(guò)食管發(fā)放HIFU 能量實(shí)現(xiàn)對(duì)心肌組織的消融可避免肺組織、胸骨、肋骨以及后方的脊柱等組織對(duì)HIFU 能量的影響，為實(shí)現(xiàn)HIFU 無(wú)創(chuàng)消融心肌提供了一種可能的途徑。近年來(lái)已有學(xué)者［27］通過(guò)食管發(fā)放HIFU 能量成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)心室壁的消融。但采用食管途徑消融心臟對(duì)HIFU 換能器的制作尺寸及工藝要求較高，且將聚焦換能器與輔助焦點(diǎn)定位的診斷探頭相結(jié)合存在一定的難度。此外，由于食管壁與HIFU 換能器接觸，在HIFU 能量發(fā)放過(guò)程中，食管壁可能受到發(fā)熱的HIFU 換能器的損傷，其長(zhǎng)期有效性及安全性需進(jìn)一步研究。

2．2．2 體外經(jīng)胸HIFU 心肌消融

目前在利用HIFU 進(jìn)行肝臟膈頂腫瘤的臨床治療過(guò)程中，為了避免肺組織對(duì)HIFU 能量的影響，在消融治療前需建立人工胸水。通過(guò)建立人工胸水可在避免聲通道肺組織影響HIFU能量透入的同時(shí)減輕HIFU能量對(duì)肺組織的損傷，其安全性已得到證實(shí)［28］。因此通過(guò)建立人工胸水改善聲通道透聲條件可能為體外經(jīng)胸HIFU 消融心肌組織提供了條件。

聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)-JC200 型(重慶海扶技術(shù)有限公司)目前已應(yīng)用于多種腫瘤的消融治療，該系統(tǒng)HIFU 換能器有效焦距可達(dá)148 mm，可滿足從體位引導(dǎo)焦點(diǎn)定位心臟任何部位進(jìn)行消融。此外，該HIFU 換能器直徑達(dá)到220 mm，在理想聲環(huán)境下其焦域聲強(qiáng)可達(dá)22.5 kW/cm2，尺寸足夠大的換能器使焦域的聲強(qiáng)得到多倍放大，并能夠有效利用胸骨與肋骨間的多個(gè)聲窗，盡管部分聲能會(huì)受到胸廓、肋骨的反射，但仍可能達(dá)成理想的心肌消融效果。因此，該治療系統(tǒng)可能為體外經(jīng)胸HIFU 消融心肌組織提供了可行的手段。此外，由于心臟是一個(gè)搏動(dòng)器官，且心臟位于胸腔內(nèi)，其周?chē)@著含氣的肺組織，這可能為實(shí)現(xiàn)HIFU準(zhǔn)確、有效地消融心肌組織帶來(lái)一定的影響。

3 結(jié)論

由于目前采用的消融能量及消融方式存在一定的局限性，更為安全、有效、操作更加簡(jiǎn)便的導(dǎo)管消融系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)，一些新的能量也開(kāi)始被應(yīng)用于消融，其中體外經(jīng)胸HIFU 可能為心臟消融提供一種有效的能量選擇及消融方式，并為進(jìn)一步完善形成不依賴X 射線非導(dǎo)管的無(wú)創(chuàng)心臟消融技術(shù)提供了基礎(chǔ)，更為重要的是為探索無(wú)創(chuàng)心肌消融技術(shù)治療心律失常開(kāi)拓了廣闊的空間。

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