心腔內(nèi)超聲心動圖在房顫介入診療中的應(yīng)用進(jìn)展

杜先鋒 卓偉東 儲慧民

當(dāng)前,房顫已成為全球范圍內(nèi)最為常見的心律失常,其潛在的致病及致死風(fēng)險會給患者及全社會帶來沉重的健康及經(jīng)濟負(fù)擔(dān)[1]。

歐洲心臟病學(xué)會(ESC)2020 年發(fā)布的最新版房顫診斷及管理指南[2],已將房顫導(dǎo)管消融術(shù)(atrial fibrillation catheter ablation, AFCA)推薦為包括陣發(fā)性房顫和持續(xù)性房顫在內(nèi)的癥狀性房顫的一線治療方法,而經(jīng)皮左心耳封堵術(shù)(left atrial appendage closure, LAAC)也成為預(yù)防心源性卒中及全身性栓塞的有效治療手段。 近年來,隨著超聲心動圖、三維電解剖標(biāo)測(3-dimensional electroanatomic mapping,3D-EAM)系統(tǒng)等各類影像學(xué)設(shè)備及技術(shù)的更新迭代,房顫介入診療技術(shù)出現(xiàn)多元化發(fā)展的新格局,各種介入手術(shù)已逐漸減少甚至擺脫對X 線檢查的依賴和限制,向著更為安全、高效、綠色的方向發(fā)展。 這其中,心腔內(nèi)超聲心動圖(intra-cardiac echocardiography,ICE)的應(yīng)用和發(fā)展就是代表之一。

本文對ICE 在房顫介入診療領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述和展望。

1 心腔內(nèi)超聲心動圖的技術(shù)特點及優(yōu)勢

ICE 使用的是5 ～12 MHz 的低頻超聲,這使得集成于可調(diào)彎導(dǎo)管上的超聲探頭可以在心腔內(nèi)獲得比血管內(nèi)超聲更好的組織穿透力。 常見的ICE 導(dǎo)管分為機械超聲導(dǎo)管和電子相控陣列超聲導(dǎo)管兩類,目前后者在臨床上更為常用[例如美國強生公司的Sound-Star 及美國雅培公司的ViewFlex 導(dǎo)管,前者可在CartoSound 模塊(Biosense Webster, 美國)輔助下進(jìn)行心腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的三維重建]。 目前ICE 導(dǎo)管直徑為6 ～10 Fr,常經(jīng)股靜脈入路,可提供心腔內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)及其他心腔內(nèi)導(dǎo)管和設(shè)備的高分辨率實時影像。 此外,相控陣列式ICE 導(dǎo)管還可提供更大范圍的視野及多普勒圖像(包括彩色多普勒、脈沖多普勒、連續(xù)多普勒及速度向量成像),以利于術(shù)中實時觀察流經(jīng)瓣膜、血管、缺損空洞及封堵器邊緣的血流。

傳統(tǒng)經(jīng)食管超聲心動圖(transesophageal echocardiography, TEE)只能局限于食管管腔內(nèi),單純通過旋轉(zhuǎn)晶片陣列實現(xiàn)對目標(biāo)結(jié)構(gòu)的掃描。 而無此空間局限性的ICE 導(dǎo)管則可經(jīng)由外周血管送入目標(biāo)心腔或血管結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行更近距離的掃描,其技術(shù)優(yōu)勢相較TEE 更為明顯:操作靈活,機動性強,可從包括右心房、冠狀靜脈竇、肺動脈等解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)對左心房及左心耳進(jìn)行掃描,甚至送入左心房內(nèi)進(jìn)行更近距離的掃描,從而更加精確地排查血栓、指導(dǎo)AFCA 及LAAC手術(shù)[3];可于局部麻醉下經(jīng)血管入路進(jìn)行操作,避免全身麻醉的風(fēng)險及食管插管的不適體驗,避免TEE探頭對食管壁黏膜的機械性損傷及掃描時的熱損傷[4];可實時監(jiān)測術(shù)中血栓形成及心包積液等潛在并發(fā)癥風(fēng)險,提高手術(shù)安全性[5-6];由術(shù)者獨立操作,不依賴于超聲科及麻醉科醫(yī)師,手術(shù)安排靈活性更好,并可降低手術(shù)的人員成本[7];顯著提高手術(shù)效率,減少手術(shù)各環(huán)節(jié)耗時[7-8];術(shù)中X 線暴露及造影劑用量顯著減少,甚至可實現(xiàn)零射線AFCA 及LAAC[9-12]。

2 使用心腔內(nèi)超聲心動圖排查左心房及左心耳血栓

TEE 一直是AFCA 或LAAC 術(shù)前排除左心房及左心耳內(nèi)血栓的金標(biāo)準(zhǔn),但如患者因食管病變、解剖學(xué)異?；蚯榫w緊張等因素?zé)o法配合完成TEE 檢查,可通過ICE 排查左心房及左心耳血栓。 Hutchinson等[13]通過建立左心耳血栓的動物模型,經(jīng)由超聲科專家按雙盲法分別獨立地評估ICE(探頭放置于肺動脈內(nèi))與TEE 在偵測左心耳血栓方面的差異,結(jié)果所有醫(yī)生都認(rèn)為ICE 與TEE 評估左心耳血栓的準(zhǔn)確性相當(dāng),且ICE 的圖像質(zhì)量更高。 Action-IceⅠ研究也發(fā)現(xiàn),右心房并非完整評估左心耳的最佳位置,而將ICE 導(dǎo)管置于肺動脈內(nèi)探測左心耳血栓的成功率比置于冠狀靜脈竇內(nèi)更高(87.5%vs.26.0%,P＜0.001),且安全、準(zhǔn)確[14]。 Anter 等[3]的研究也發(fā)現(xiàn),在診斷左心耳血栓的有效性方面,ICE 比TEE 更優(yōu)(100%vs.87.3%,P＜0.002),而且 ICE 發(fā)現(xiàn)自發(fā)超聲顯影(spontaneous echo contrast, SEC)的能力更強。事實上,ICE 不僅可提供與TEE 結(jié)果一致的左心耳長軸、短軸、面積、峰值排空流速等參數(shù),更可進(jìn)一步明確或排除TEE 檢查時“疑似血栓”的結(jié)果,從而更加精準(zhǔn)、安全地指導(dǎo)電生理手術(shù)[3,15-16]。 不過和超聲檢查相比,心臟CT 在偵測左心耳血栓方面的敏感性及陰性預(yù)測值似乎更優(yōu)[17]。

檢查時,通常于局麻下取股靜脈入路送入ICE 導(dǎo)管至右心房,可分別從右心房體部、冠狀靜脈竇內(nèi)及肺動脈內(nèi)對左心房(左心耳)進(jìn)行逐層掃描[14],排除血栓可能。 從右心房體部觀察的優(yōu)點是導(dǎo)管操作簡單,且可指導(dǎo)房間隔穿刺(transseptal puncture, TSP),可觀察左心耳口部是否存在血栓,并測量左心耳開口尺寸;缺點是左心耳體部及遠(yuǎn)端可能顯影不清。 在冠狀靜脈竇內(nèi),ICE 影像可顯示左心耳長軸,優(yōu)點是距心耳近,可清晰顯示左心耳的體部和遠(yuǎn)端,便于排除左心耳中部及深部的潛在血栓。 缺點是冠狀靜脈竇內(nèi)活動范圍小,導(dǎo)管頭端運動常受限;ICE 導(dǎo)管質(zhì)地較硬,操作不慎可能損傷冠狀靜脈或其分支;遇到冠狀靜脈竇口部或內(nèi)部瓣膜時,可能阻礙導(dǎo)管行進(jìn),甚至無法進(jìn)入。 ICE 導(dǎo)管通過打彎、跨三尖瓣操作后,可經(jīng)由右室流出道送入肺動脈內(nèi),從右前側(cè)向左后側(cè)自短軸切面掃描左心耳,探查左心房及左心耳內(nèi)是否存在血栓,并可見到由左心耳與左上肺靜脈(left superior pulmonary vein, LSPV)和左下肺靜脈所形成的特征性的“倒置鬼臉征”。 由于肺動脈距左心耳較近,因此可清晰觀察到左心耳口部、體部及遠(yuǎn)端的短軸影像,缺點是常需在X 線輔助下使ICE 導(dǎo)管到位。研究發(fā)現(xiàn),這3 個探查左心耳血栓的解剖位置中,以肺動脈內(nèi)的ICE 圖像質(zhì)量最高[3]。

3 使用心腔內(nèi)超聲心動圖指導(dǎo)房間隔穿刺

ICE 和TEE 都可以精準(zhǔn)地選擇TSP 位點并實時監(jiān)測穿刺全過程。 通常超聲扇面應(yīng)透過房間隔掃描到LSPV 和左心耳之間的嵴部,為判斷前后的最佳位置做參考,根據(jù)術(shù)式需要調(diào)整扇面,以決定進(jìn)針角度偏向左房前壁(例如針對開口朝前的反雞翅形左心耳進(jìn)行封堵)還是后壁(例如進(jìn)行AFCA)更有利。 卵圓窩下緣靠近肌部的位置為判斷上下的最佳位置。 值得注意的是,有時候穿刺位點并非越低越好,需結(jié)合穿刺點附近心肌厚度來決定,位置較低但偏厚的部位可能不利于隨后ICE 導(dǎo)管送入左房的操作。

相較于TEE,ICE 指導(dǎo)TSP 的優(yōu)勢在于可以與3D-EAM 相整合,進(jìn)而實現(xiàn)完全零射線操作。 這也是零射線AFCA 和LAAC 的關(guān)鍵步驟[10-11],尤其適合心房較小或解剖結(jié)構(gòu)變異患者及兒童患者。 研究發(fā)現(xiàn),ICE 配合3D-EAM 指導(dǎo)TSP 操作的成功率高達(dá)99.8%[18],且可實現(xiàn)零射線TSP,不過三維建模會耗費一定的手術(shù)時間[19]。 此外,超聲指導(dǎo)TSP 時可通過注射生理鹽水替代傳統(tǒng)X 線指導(dǎo)TSP 時使用的造影劑,因此更加適合造影劑過敏或腎功能不全的患者。 但無論采用哪種影像學(xué)工具進(jìn)行輔助,都需謹(jǐn)防TSP 操作時造成心臟植入電子設(shè)備的電極脫位風(fēng)險[18]。

4 使用心腔內(nèi)超聲心動圖指導(dǎo)房顫導(dǎo)管消融術(shù)

早在20 余年前,ICE 已開始應(yīng)用于房顫導(dǎo)管消融術(shù)。 與傳統(tǒng)X 線影像相比,ICE 優(yōu)勢明顯:可替代或部分替代X 線影像,減少射線暴露;可清晰區(qū)分解剖結(jié)構(gòu)變異;可識別導(dǎo)管的解剖學(xué)定位和朝向;可識別導(dǎo)管與心內(nèi)組織的貼靠;可偵測消融時的導(dǎo)管移位;可及時發(fā)現(xiàn)早期心包積液及消融相關(guān)的血栓形成;可識別肺靜脈狹窄;可識別消融時由于局部阻抗升高而形成的微泡及血凝塊[20]。

為提高AFCA 時心房模型的精準(zhǔn)度,臨床常將多排CT 的影像與3D-EAM 系統(tǒng)相結(jié)合,但CT 無法提供實時解剖影像,而這恰恰是ICE 的優(yōu)勢。 den Uijl等[21]最早使用ICE 導(dǎo)管配合CartoSound 模塊在3DEAM 系統(tǒng)中構(gòu)建左心房和肺靜脈的三維模型,再將術(shù)前多排CT 影像與此三維模型進(jìn)行整合來指導(dǎo)手術(shù)。 該研究比較發(fā)現(xiàn),ICE 與多排CT 模型匹配度較好,通過(31.1 ±8.5)個扇面精準(zhǔn)建模及圖像整合后,CT 模型與 ICE 模型間平均距離約為(2.2 ±0.3) mm。 美國麻省總院研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)由TSP 位點將ICE 導(dǎo)管送入左心房內(nèi)建模不僅可行,而且精準(zhǔn)度更高[與在右心房內(nèi)建模相比,左心房內(nèi)建模的模型誤差更小(1.83 ±0.32)vs.(2.52 ±0.58)mm,P=0.000 4)][22]。 在這些工作基礎(chǔ)之上,Ferguson等[11]首先嘗試通過ICE 與3D-EAM 導(dǎo)航完成零射線房顫射頻消融術(shù),21 例房顫患者(14 例為陣發(fā)性房顫)中19 例實現(xiàn)手術(shù)全程零射線操作,中位平均手術(shù)時間208 min,放置冠狀竇電極導(dǎo)管需5 min,兩次TSP 需26 min,左心房內(nèi)消融103 min,未出現(xiàn)手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥。 Bulava 等[12]通過隨機對照研究發(fā)現(xiàn),ICE 配合3D-EAM 系統(tǒng)行零射線房顫射頻消融的手術(shù)耗時、成功率及安全性與傳統(tǒng)X 線指導(dǎo)手術(shù)無差異,但術(shù)中X 線暴露劑量顯著減少。 我國單中心經(jīng)驗也提示,ICE 指導(dǎo)下的零射線或極低射線劑量下房顫消融安全有效[23]。 此外,ICE 還可指導(dǎo)環(huán)狀鹽水灌注消融導(dǎo)管(nMARQ, Biosense Webster,美國)行環(huán)肺靜脈電隔離術(shù),可顯著減少手術(shù)時間、X 線透視時間及透視劑量[24]。 現(xiàn)今,在 ICE 及3DEAM 配合下,通過壓力感知導(dǎo)管行房顫消融,不僅可實現(xiàn)零射線手術(shù),還可顯著縮短手術(shù)時間[25]。 不過,由于靜脈迂曲、房間隔穿刺困難、早期學(xué)習(xí)曲線等問題,部分病例術(shù)中仍需要X 線輔助[23]。

此外,ICE 在冷凍球囊房顫消融術(shù)中也大有用武之地。 N?lker 等[26]通過 ICE 對肺靜脈口部進(jìn)行測量來指導(dǎo)術(shù)中冷凍球囊尺寸的選擇,借助彩色血流多普勒判斷冷凍消融時肺靜脈是否完全封堵,并可通過消融前后肺靜脈口部的脈沖多普勒測量對比來排除肺靜脈口部的急性期狹窄。 術(shù)中ICE 影像還可替代球囊充氣前的肺靜脈造影,從而顯著減少術(shù)中X 線暴露[27]。 隨機對照研究發(fā)現(xiàn),在 X 線透視基礎(chǔ)上配合ICE 技術(shù)確認(rèn)球囊的最佳定位及肺靜脈是否完全堵閉,可在保證相似手術(shù)成功率的前提下,較單純X 線指導(dǎo)顯著減少手術(shù)時間、X 線透視時間及術(shù)中造影劑用量[28]。

ICE 在減少房顫消融圍術(shù)期并發(fā)癥方面,具有顯著優(yōu)勢。 Aldhoon 等[29]回顧性分析了歐洲1 192人次在ICE 指導(dǎo)下行房顫導(dǎo)管消融的資料,發(fā)現(xiàn)圍術(shù)期血性心包積液及心包填塞的發(fā)生率僅為0.25%,遠(yuǎn)低于此前非 ICE 指導(dǎo)下的手術(shù)(約1.2% ～1.4%)。 這主要得益于術(shù)中 TSP 均在 ICE 指導(dǎo)下完成,幾乎杜絕了TSP 相關(guān)的并發(fā)癥。 其次,即使在非壓力感知導(dǎo)管使用的年代,也可以采用ICE 對消融時導(dǎo)管頭端與心房組織的貼靠情況進(jìn)行實時監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)組織發(fā)白或微氣泡產(chǎn)生等局部組織過熱的表現(xiàn)可立即停止放電,這也可極大程度地降低消融過程中發(fā)生心包填塞的風(fēng)險[30-31]。 Ren等[6]研究發(fā)現(xiàn),左心房增大、SEC 及持續(xù)性房顫患者更容易在房顫消融術(shù)中形成血栓,其中SEC 是術(shù)中血栓形成的最強預(yù)測因素。 通過ICE 監(jiān)測發(fā)現(xiàn),即使在維持有效抗凝(活化凝血時間ACT ＞250 s)的情況下,仍可發(fā)現(xiàn)術(shù)中10.3%(24/232)的左房血栓發(fā)生率,不過這其中90%的血栓可在導(dǎo)管及鞘撤回右房后消失,且這些血栓通常不會引起臨床栓塞事件。 ICE 還可在術(shù)中實時識別食管與左房后壁消融灶的相對位置關(guān)系,測量左房后壁與食管前壁的厚度,并據(jù)此調(diào)整能量輸出,以最大限度地規(guī)避心房食管瘺的發(fā)生[32]。 據(jù)2020 年發(fā)布的一項對近30 萬例接受房顫消融術(shù)的患者(其中術(shù)中使用ICE 者占15.6%)長達(dá)14 年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,AFCA術(shù)中使用ICE 可顯著降低住院死亡率(0.11%vs.0.54%,P＜0.000 1),總體并發(fā)癥發(fā)生率可降低 52% (HR= 0.48,95%CI0.44 ～0.51),其中 ICE 組的心臟并發(fā)癥發(fā)生率更低(3.67%vs.4.51%,P=0.025);盡管使用ICE 會增加手術(shù)費用,但可顯著縮短住院天數(shù)[(2.1 ±0.02)dvs.(4.0±0.02)d,P＜0.000 1][33]。

5 使用心腔內(nèi)超聲心動圖指導(dǎo)左心耳封堵術(shù)

在LAAC 術(shù)中,ICE 以相較于 TEE 更為靈活便捷的操作、更為豐富的觀察視角、更為良好的耐受性、更為及時的監(jiān)測安全性以及明顯更低的X 線暴露和造影劑使用量,正受到越來越多醫(yī)生與患者的青睞。 理論上,所有符合LAAC 術(shù)指征的患者均可采取ICE 作為術(shù)中主要的、甚至是唯一的影像學(xué)工具來指導(dǎo)手術(shù)[10]。 實際臨床操作中,以下特殊人群應(yīng)優(yōu)先推薦使用ICE 指導(dǎo)LAAC 術(shù),包括:因食管病變或個人耐受情況差無法完成TEE 檢查者;因患者解剖異常(如右位心、脊柱畸形、心臟轉(zhuǎn)位等),預(yù)判房間隔穿刺等術(shù)中操作難度大而需要ICE 指導(dǎo)者;合并腎功能不全或?qū)υ煊皠┻^敏者;對X 線過敏或不耐受者等。

理論上將ICE 導(dǎo)管置于右心房內(nèi),可顯示左心耳的二尖瓣平面、主動脈平面、左側(cè)肺靜脈平面,但因距離左心耳較遠(yuǎn),常無法清晰顯示心耳體部及遠(yuǎn)端形態(tài)[34]。 這時可通過房間隔穿刺位點將超聲探頭送入左心房,并送至LSPV 內(nèi)進(jìn)行觀察[35]。 事實上,左心耳的解剖形態(tài)往往復(fù)雜多變,心耳口部也并非正圓或橢圓形,因此需要從多角度、多軸向去評估心耳形態(tài)及測量口徑、深度等尺寸。 這正是傳統(tǒng)TEE 操作的短板,其受限于在食管管腔內(nèi)無法立體地、適時地評估左心耳。 國內(nèi)儲慧民教授團隊創(chuàng)新性地提出基于“三軸六向法”評估左心耳并指導(dǎo)封堵器植入的LOVE 術(shù)式(left atrial appendage occlusion via ICE guidance),其核心思想是在X 線和(或)3D-EAM 指引下,將ICE 導(dǎo)管穿過房間隔進(jìn)入左房后,先后送至3 個關(guān)鍵解剖學(xué)位置,即LSPV、右肺靜脈口部(right pulmonary vein ostium, RPVO)、二尖瓣環(huán)口部(mitral annulus ostium, MAO),分別從3個正交垂直的軸向[x軸(LSPV)自后向前;y軸(RPVO)自右向左;z軸(MAO)自下向上],從左心耳一端向另一端逐層掃描,可毫無遺漏地顯示左心耳各軸向的最大口徑、著陸區(qū)直徑及有效工作深度,從而更精確地指導(dǎo)封堵器的選擇。 在植入封堵器時,通常將ICE 導(dǎo)管置于LSPV,可穩(wěn)定地監(jiān)測包括豬尾導(dǎo)管送入、輸送鞘定位、封堵器定位及展開、牽拉測試、回收及釋放在內(nèi)的所有操作,并可配合多普勒血流顯影,再次從上述3 個軸向逐層掃描以評估封堵效果。 該術(shù)式可涵蓋各種形態(tài)及朝向的左心耳,可僅在X 線輔助下指導(dǎo)ICE 導(dǎo)管到位,也可在3D-EAM 指導(dǎo)下構(gòu)建左心耳及毗鄰解剖結(jié)構(gòu)的三維模型,并實時顯示ICE 導(dǎo)管位置,從而實現(xiàn)極低射線甚至零射線LAAC[10]。 該術(shù)式系統(tǒng)性及可重復(fù)性強、學(xué)習(xí)曲線短,適合所有心臟介入亞?？漆t(yī)生。

ICE 指導(dǎo)LAAC 術(shù)可安全、順利地完成各種臨床常用封堵器的植入[7,35]。 研究對比發(fā)現(xiàn),ICE 術(shù)中測量結(jié)果與X 線造影結(jié)果一致性好,可完全避免測量時對X 線的依賴[36]。 引入ICE 技術(shù)后,LAAC手術(shù)可由全身麻醉過渡到局部麻醉,在保證手術(shù)成功率、不使并發(fā)癥發(fā)生率升高的前提下,顯著縮短手術(shù)間的換臺時間,顯著減少造影劑使用劑量[8]。多中心研究發(fā)現(xiàn),ICE 指導(dǎo)的LAAC 手術(shù)各環(huán)節(jié)耗時更少、手術(shù)效率更高,雖然增加了手術(shù)耗材費用,但麻醉及超聲專業(yè)人員的費用支出顯著降低,因此總體住院費用并未增加[7]。 一項納入1 122 例患者的Meta 分析顯示,ICE 指導(dǎo)LAAC 的成功率與TEE指導(dǎo)相仿,且有減少并發(fā)癥發(fā)生的趨勢;雖然各中心的手術(shù)時間與X 線暴露時間變異較大,但總體造影劑用量均顯著減少[9]。

6 展望

當(dāng)前絕大多數(shù)ICE 仍以二維掃描或借助3DEAM 實現(xiàn)三維圖像重建,無法實現(xiàn)LAAC 術(shù)中類似TEE 的實時三維重建。 新近問世的一種4D(即實時三維)ICE 導(dǎo)管(Acuson AcuNav Volume, Biosense Webster, 美國)擁有更寬的成像視野,可獲取90° ×50°的實時超聲容積影像,以克服傳統(tǒng)2D-ICE 的局限,實現(xiàn)左心耳及封堵器與周圍解剖結(jié)構(gòu)的實時多平面重建[37-39]。 Khalili 等[39]研究發(fā)現(xiàn),術(shù)中 4DICE 對左心耳尺寸的評估結(jié)果與TEE 測量結(jié)果一致,對植入封堵器直徑的評估也與TEE 相匹配,4DICE 完全可以替代TEE 勝任LAAC 術(shù)中的超聲影像工作,不過對復(fù)雜病例的手術(shù)流程還需進(jìn)一步優(yōu)化。

由于ICE 檢查屬于需經(jīng)血管介入途徑進(jìn)行的有創(chuàng)性操作,故目前LAAC 術(shù)后的常規(guī)超聲隨訪方式仍以TEE 為主。 近期有研究已證實了LAAC 術(shù)當(dāng)日出入院的可行性[40]。 也許在未來,對于術(shù)后不能耐受TEE 檢查的患者,當(dāng)日出入院進(jìn)行ICE 排查血栓或進(jìn)行LAAC 術(shù)后復(fù)查也是可行的。

目前,限制ICE 使用的主要因素之一是費用較高。 相信隨著技術(shù)和理念的推廣,越來越多的患者會從ICE 指導(dǎo)的房顫手術(shù)中獲益,耗材的經(jīng)濟成本也會進(jìn)一步降低。 國外部分中心也已允許ICE 導(dǎo)管在嚴(yán)格消毒后再次使用,這也有助于進(jìn)一步降低使用成本,造福更多患者。