CARTO三維心臟電解剖模型在電生理教學(xué)中的應(yīng)用

·教學(xué)實踐·

CARTO三維心臟電解剖模型在電生理教學(xué)中的應(yīng)用

Application of three-dimensional electro-anatomical model in cardiac electrophysiology teaching

鐘理，陳興華，舒茂琴，宋治遠(第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院心內(nèi)科，重慶 400038)

[關(guān)鍵詞]心臟電生理；心臟解剖；醫(yī)學(xué)教育；CARTO系統(tǒng)

心臟電生理知識有其固有的復(fù)雜性和抽象性，對初學(xué)者來說，學(xué)習(xí)和理解電生理知識是一件困難的事情，扎實的心臟解剖學(xué)知識，是理解和掌握電生理的重要基礎(chǔ)。但是在目前醫(yī)學(xué)本科的電生理知識教學(xué)中，尚缺乏對心臟解剖學(xué)知識的強調(diào)、鞏固和運用。本文結(jié)合我們的近年來實習(xí)教學(xué)實踐，探討基于CARTO心臟標測系統(tǒng)建立心臟的立體解剖模型在心臟電生理教學(xué)中如何貫徹心臟解剖學(xué)，幫助學(xué)生更好地理解和診治常見心律失常疾病的經(jīng)驗和體會。

1CARTO心臟標測系統(tǒng)

自1997年以來，一種三維立體標測系統(tǒng)被用于心律失常的心內(nèi)電生理檢查和指導(dǎo)射頻消融治療，稱之為三維電解剖(CARTO)標測系統(tǒng)。其最突出的特點是直觀性強，將心腔各部位的電活動標記在相對應(yīng)的心臟解剖結(jié)構(gòu)上。三維電解剖在詮釋心律失常的發(fā)生機制、準確定位病灶部位、決定消融方案等方面，均明顯做優(yōu)于傳統(tǒng)多導(dǎo)電生理記錄儀和X線影像標測方法。傳統(tǒng)標測方法為二維平面影像，不能立體動態(tài)展示心腔的解剖結(jié)構(gòu)和激動順序，也不能分辯和顯示一些特殊的解剖部位[1]。CARTO標測系統(tǒng)可以建立心房解剖結(jié)構(gòu)圖，并將心腔的電活動(包括激動時間和電壓)與之組合，形成直觀的三維電激動圖、電壓圖和沖動傳導(dǎo)圖。這種三維電解剖圖中，可以得到多方面的重要信息：①較準確地判斷心動過速的病理生理機制和類型；②較全面地了解心臟的整體電激動和電傳導(dǎo)過程；③展示沖動在心房或心室的傳導(dǎo)過程，詮釋體表心電圖上P波或QRS波的形成及波形特點，還可以詳細解析折返環(huán)路。

此外，CARTO標測系統(tǒng)還可以標識特殊的心臟解剖結(jié)構(gòu)和異常電激動區(qū)，顯示出相關(guān)的病變心肌組織，例如可以標識產(chǎn)生心動過速的病理基質(zhì)，可以顯示手術(shù)切口、縫合部、人工補片、疤痕和心肌梗死區(qū)等特殊病變的具體位置、大小和長短、范圍和形態(tài)，還可以詳細解析折返環(huán)路。另外，CARTO標測系統(tǒng)最主要的作用是實時監(jiān)控標測/消融電極導(dǎo)管的移動，提高消融治療的成功率。CARTO系統(tǒng)還可以與CT或MRI影像整合，進一步提高治療的安全性和成功率[2-3]。

2CARTO標測系統(tǒng)建立的常見電解剖立體模型

2.1局部激動時間圖

局部激動時間圖是CARTO系統(tǒng)協(xié)助診斷治療復(fù)雜心律失常的最主要的手段，通過磁導(dǎo)管記錄心內(nèi)膜各取樣點的心內(nèi)電位，得出局部激動時間(local activation time，LAT)參數(shù)，LAT數(shù)值在局部以不同的色彩表示。通過分析色彩的變化推斷激動地起始點、傳到方向、速度和途徑，由此推測心動過速的可能機制、關(guān)鍵部位等(圖1)。

a:利用CARTO對右心房進行多點標測，可見右心房的激動順序為“早接晚”，即“最早激動”的紅色與“最晚激動”的紫色相連，提示典型性心房撲動的機制是圍繞三尖瓣環(huán)峽部的折返機制；b：利用CARTO對右心房進行多點標測，可見右心房的激動順序是“最早激動”的紅色與“最晚激動”的紫色不相連，提示房性心動過速的發(fā)生機制是起源于高位右房局部，不是折返機制

圖1CARTO系統(tǒng)標測的心臟局部激動時間圖

2.2電壓圖

通過比較各取樣點的最大峰值電壓，即心內(nèi)電圖之最大振幅，以不同顏色表示，紅色為最低振幅，紫色為最高振幅，灰色為瘢痕區(qū)(可自定義，比如局部最大峰值電壓小于0.05 mv的組織為心房內(nèi)瘢痕組織，心室組織小于0.5 mv定義為瘢痕區(qū))，可以直接的顯示出新腔內(nèi)的瘢痕區(qū)，低電壓區(qū)以及正常心肌區(qū)，其作用是了解局部心肌組織的活性、標出瘢痕的分布；協(xié)助分析心律失常的形成機制；有助于某些電生理現(xiàn)象的認識。CARTO系統(tǒng)標測的心臟電壓圖可以清楚地顯示心肌梗死疤痕區(qū)(圖2)。

2.3電激動傳導(dǎo)圖

CARTO標測的激動傳導(dǎo)圖可清晰顯示心電激動在心臟各個部位的傳導(dǎo)方向和順序，有助于學(xué)生理解心律失常的發(fā)生的病理機制和類型(圖3)。圖3顯示竇性沖動最早在上腔靜脈與右心房交界區(qū)開始引起右心房激動(圖3a)，激動隨后向右心房傳導(dǎo)，同時通過Bachmann束激動左心房前壁(圖3b)，激動繼續(xù)引起右房中下部激動和左房前壁激動(圖3c)，最后引起左右心房其他部位激動(圖3d～圖3f)，其中圖3a、圖3b、圖3c為紅色為心律下不同時相點的激動區(qū)域，紫色為CARTO構(gòu)建的左右心房、上下腔靜脈、肺靜脈解剖圖。例如局灶性心動過速的電激動傳導(dǎo)圖表現(xiàn)為：沖動自某局灶部位向四周放射性傳導(dǎo)，而大折返性心動過速的電激動傳導(dǎo)圖則表現(xiàn)為：心動過速的沖動沿某電靜止區(qū)的周圍呈環(huán)狀、順序激動。醫(yī)生還可以根據(jù)激動傳導(dǎo)圖，選擇安全有效的消融策略[4]。

a:心臟病理標本，心臟紅色箭頭所指為心肌梗死疤痕區(qū)；b:心臟電壓圖，紅色為最低振幅，紫色為最高振幅。

圖2心肌梗死心臟病理標本與CARTO系統(tǒng)標測的心臟電壓圖

圖3　CARTO系統(tǒng)標測的竇性心律心房電激動傳導(dǎo)圖

3CARTO心臟立體解剖模型在教學(xué)中的運用

3.1教學(xué)目的和要求

先幫助學(xué)生復(fù)習(xí)心臟解剖學(xué)知識，通過比較患者和正常心臟的CARTO心臟立體解剖模型，讓學(xué)生在心臟解剖學(xué)背景下掌握這個疾病的心電生理特點，介紹通過CARTO引導(dǎo)如何進行介入治療，使學(xué)生掌握疾病的診斷治療要點。

3.2教學(xué)組織形式

采用案例教學(xué)，利用我科收治的一名典型室性心動過速患者，進行床旁問診和體格檢查。調(diào)取患者的各種檢查資料進行分析，最后調(diào)取治療時的CARTO圖像，向?qū)W生詳細講解，提問和討論，主要讓學(xué)生通過三維立體的CARTO圖像，加深理解患者電生理異常的解剖學(xué)特點，以及這些特點對于指導(dǎo)下一步治療的價值。

3.3病例描述

患者，女，35歲，因房間隔缺損修補術(shù)后2周出現(xiàn)反復(fù)心悸、頭昏、乏力，入院心電圖提示室性心動過速，心室率215次/分，血壓85/55 mmHg。考慮器質(zhì)性心臟病相關(guān)性室性心動過速。給予200 J電復(fù)律后轉(zhuǎn)為竇律，后又多次發(fā)作，患者拒絕行植入性心臟除顫器治療，即至我院要求行射頻消融治療。

3.4病例的CARTO心臟立體解剖模型與治療

簽署知情同意書與手術(shù)同意書后，局麻后在CARTO標測下行右室建模(圖4)，發(fā)現(xiàn)右室擴大，流入道、流出道、右室前壁側(cè)壁大片疤痕區(qū)(紅色)和低電壓區(qū)(紫色與紅色交界區(qū))，結(jié)合起搏標測與晚電位標測，在室上嵴與漏斗部交界處發(fā)現(xiàn)室速折返環(huán)的峽部，冷鹽水灌注導(dǎo)管30 W，42°消融10 s后室速終止，鞏固消融2 min后，反復(fù)起搏均未再誘發(fā)心動過速。

注：圖中紅色為疤痕區(qū)，紫色為正常心肌組織，其他為低電壓區(qū)。圖中顯示右室擴大，流入道、流出道、右室前壁側(cè)壁大片疤痕區(qū)(紅色)和低電壓區(qū)(紫色與紅色交界區(qū))，結(jié)合起搏標測與晚電位標測，在室上嵴與漏斗部交界處發(fā)現(xiàn)室速折返環(huán)的峽部。左圖為右前斜位，右圖為左前斜位。

圖4某室性心動過速患者的右室電壓標測圖

4討論

學(xué)生在帶教老師的指導(dǎo)下結(jié)合案例，成功完成實習(xí)教學(xué)過程。課后通過老師和學(xué)生之間的交流，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗和體會如下：課前對教學(xué)內(nèi)容認真研究、精心備課，精心挑選典型的心率失常案例。由于教學(xué)中要涉及大量CARTO圖像和動態(tài)影像資料，因此，平常工作中注意對圖像和動態(tài)影像資料進行儲存，積累CARTO標測的教學(xué)資源對保證教學(xué)質(zhì)量是非常重要的。心臟電生理較為復(fù)雜，學(xué)生僅僅通過心電圖和癥狀，難以充分理解，通過立體解剖圖片和視頻教學(xué)，學(xué)生普遍反映形象生動，使復(fù)雜抽象的知識具體化、形象化，加深理解，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力，增強了教學(xué)的效果。利用CARTO的成像的特點，即心電活動與解剖的有機融合，將解剖學(xué)融入到電生理教學(xué)中，使學(xué)生從多層次、多方位、多角度觀察和理解心率失常的發(fā)生機制，從而提高學(xué)生綜合分析能力和邏輯推理能力。

實習(xí)課是架接理論與實際應(yīng)用的橋梁，其教學(xué)質(zhì)量高低對整門課程起著關(guān)鍵作用。將解剖學(xué)圖像引入心臟電生理實習(xí)教學(xué)中，拓寬了教與學(xué)的平臺，解決了傳統(tǒng)見習(xí)教學(xué)的弊端，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)法[5]。心臟電生理實習(xí)教學(xué)是一個不斷探索和完善的過程，我們要以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)能力為中心，運用多種教學(xué)手段，不斷進行教學(xué)方法的研究和改革，使教學(xué)水平不斷提高，更加適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展。

[參考文獻]

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[4] 舒茂琴，冉擘力，宋治遠，等.評估三維電磁導(dǎo)管標測系統(tǒng)指導(dǎo)居灶性房性快速心律失常射頻消融的臨床價值[J].第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2009，31(18):1798-1801.

[5] 張笑春，王健，周代，等.全切面解剖學(xué)知識在心臟MRI掃描和CT三維重建教學(xué)中的應(yīng)用[J].局解手術(shù)學(xué)雜志，2013，22(1):106.

(編輯：左艷芳)

[收稿日期]2015-04-20[修回日期] 2015-05-15

[基金項目]重慶市高等教育教學(xué)改革研究項目(142032)

doi:10.11659/jjssx.09E014036

[中圖分類號]R；G642.44

[文獻標識碼]B

[文章編號]1672-5042(2015)04-0462-03