新型微孔射頻系統(tǒng)對組織的消融效果和并發(fā)癥研究

新型微孔射頻系統(tǒng)對組織的消融效果和并發(fā)癥研究

【作 者】宋宇文1，徐秀林1，蔡雅萌2

1 上海理工大學(xué)，上海市，200093 2 上海微創(chuàng)電生理醫(yī)療科技股份有限公司，上海市，201318

目的 通過體外消融系統(tǒng)對新型微孔灌注消融導(dǎo)管的安全性和有效性研究，為臨床實(shí)踐提供參考依據(jù)。方法 在相同的射頻系統(tǒng)條件下同步研究兩種導(dǎo)管在心臟組織消融深度、組織溫度和血栓形成方面的情況。結(jié)果 功率設(shè)置25 W時(shí)，兩組消融深度比較無顯著差異，均無Pop(組織內(nèi)蒸汽爆裂)發(fā)生，無血栓形成；功率設(shè)置大于40 W時(shí),兩組發(fā)生Pop較多，并伴有血栓形成。結(jié)論 在高功率消融參數(shù)下進(jìn)行心臟射頻消融手術(shù)，術(shù)者應(yīng)密切關(guān)注其并發(fā)癥和血栓形成情況。

消融導(dǎo)管；體外試驗(yàn)；鹽水灌注

0 引言

射頻（RF）消融術(shù)是治療心律失常的選擇之一。該技術(shù)的目的是創(chuàng)造可預(yù)測心肌病變大小的創(chuàng)傷，同時(shí)最大限度地減少并發(fā)癥的發(fā)生[1]。病變的大小取決于輸送到組織的能量，但同時(shí)受限于局部血栓形成。

射頻消融時(shí)電極－組織界面溫度過高可能會(huì)形成血栓。開放式鹽水灌注導(dǎo)管可主動(dòng)冷卻電極與組織界面溫度，從而降低血栓形成風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，允許在低血流區(qū)域（血流的被動(dòng)冷卻效果較差）使用更高的能量輸出。在使用普通鹽水灌注導(dǎo)管時(shí)，至少存在兩個(gè)限制因素：一是對于消融范圍較大或消融時(shí)間較長的病患，有接受相對大量的鹽水用量的風(fēng)險(xiǎn)；二是由于普通鹽水導(dǎo)管灌注孔數(shù)目較少，并只在頭電極的近底部排列，無法有效冷卻整個(gè)頭電極，從而無法保證在任何電極－組織接觸方式下的電極－組織界面都能得到充分灌注冷卻。以上要求也許能通過讓消融導(dǎo)管的頭端電極布滿灌注微孔來實(shí)現(xiàn)，因此，如果整個(gè)電極存在更多更小的灌注微孔，那么灌注過程中在整個(gè)頭電極表面形成均勻的水膜，血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)將減小，而所要求的灌注鹽水量也將降低[2-6]。然而微孔電極消融的參數(shù)需要更精確的設(shè)置，否則會(huì)引起更高概率的并發(fā)癥，因此，研究微孔消融導(dǎo)管對組織有效消融深度和并發(fā)癥的影響，具有一定的臨床指導(dǎo)意義。

1 資料與方法

1.1 微孔射頻消融系統(tǒng)

本試驗(yàn)是基于一種冷鹽水灌注消融導(dǎo)管系統(tǒng)進(jìn)行操作的，該系統(tǒng)包括冷鹽水灌注消融導(dǎo)管、耦聯(lián)到該導(dǎo)管提供射頻脈沖能量的射頻儀、連接到該導(dǎo)管以設(shè)定的流量、累計(jì)流量和流量——時(shí)序中的至少一種來傳送冷鹽水的灌注泵，采用低溫的冷鹽水在消融時(shí)進(jìn)行灌注，能夠更加有效地對消融電極進(jìn)行沖刷，更好地降低電極表面的溫度，能夠施加足夠的消融能量，從而更有效地加深消融深度，消融系統(tǒng)裝置如圖1所示。

1.2 體外消融模型

體外消融模型是一種模擬體外射頻消融裝置及使用方法的裝置，包括灌注泵、生理鹽水、射頻消融導(dǎo)管、模擬心臟裝置、血液蠕動(dòng)裝置、射頻儀、壓力控制裝置。其中壓力控制裝置控制射頻消融導(dǎo)管的移動(dòng)及壓力值控制，通過射頻儀對射頻消融導(dǎo)管進(jìn)行射頻能量輸入，使射頻消融導(dǎo)管在模擬心臟裝置中的心臟組織上進(jìn)行消融。模擬心臟裝置配有血液蠕動(dòng)泵進(jìn)行血液模擬循環(huán)。射頻消融導(dǎo)管配有生理鹽水及灌注泵進(jìn)行鹽水灌注。該模型彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)尚無模擬體外射頻消融裝置及方法的空缺，通過調(diào)節(jié)，可以模擬不同壓力及灌注流量狀態(tài)，可用于不同狀態(tài)消融效果的研究。體外消融模型裝置如圖2所示。

圖1 冷鹽水灌注消融系統(tǒng)裝置示意圖Fig.1 The schematic diagram for cool saline irrigated ablating system

圖2 體外消融模型裝置示意圖Fig.2 The schematic diagram for in vitro ablating appliance model

1.3 研究方法

研究方法及步驟：①取新鮮豬心臟（宰殺4 h之內(nèi)取用）的心室部位均勻切割成尺寸為長×寬×厚=(55±10) mm×(40±10) mm×(10±3) mm的實(shí)驗(yàn)樣品，總數(shù)量為70±10塊；②實(shí)驗(yàn)樣品使用前10 min均勻浸泡于(37±1) ℃的生理鹽水中，保持組織溫度恒定；③采用高靈敏度拉伸機(jī)作為壓力控制裝置來控制導(dǎo)管的穩(wěn)定貼靠力，實(shí)驗(yàn)過程中保證貼靠力在(20±2) g；④使用蠕動(dòng)泵，設(shè)置蠕動(dòng)頻率為0.2 mL/ s來模擬血液沖刷；⑤使用恒溫水浴槽，設(shè)置水浴槽溫度為40℃，內(nèi)部心臟模擬器內(nèi)采用透明的小玻璃容器，并實(shí)時(shí)監(jiān)測心臟模擬器內(nèi)血液的實(shí)際溫度，使其維持在(37～38) ℃。所有的導(dǎo)管的冷卻灌注都使用1 000 U/L溫度23 ℃的生理鹽水(如圖3所示)；⑥將兩種新型微孔設(shè)計(jì)鹽水灌注消融導(dǎo)管分為A、B兩組，其中A組為SC導(dǎo)管，B組為SF導(dǎo)管，分別記錄分析；⑦兩組裝置參數(shù)設(shè)置均一致，功率為25 W時(shí), 消融時(shí)間均為（30～60） s，流速為8 mL/min，功率為40 W和50 W時(shí)，流速為15 mL/min；⑧放電同時(shí)使用與導(dǎo)管內(nèi)溫度感應(yīng)器一致的熱電偶監(jiān)測消融灶3 mm和7 mm深度的組織溫度；⑨整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中使用肝素抗凝來保證血液活化凝血時(shí)間（ACT）＞300 mL/min。

圖3 體外消融實(shí)驗(yàn)過程Fig.3 The process of ablation in vitro

2 觀察指標(biāo)

①根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道和前期實(shí)驗(yàn)研究得知，消融灶并非規(guī)整的球體，而是可以近似認(rèn)定為某個(gè)特定形狀[7-8]。通過測量消融灶大小評估導(dǎo)管的消融效果。②評估兩種導(dǎo)管Pop（組織內(nèi)蒸汽爆裂）發(fā)生情況。③在一定參數(shù)下，觀察電極的血栓形成情況，給出血栓出現(xiàn)的臨界消融參數(shù)。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

圖4 消融灶體積計(jì)算方法Fig. 4 Calculation method of ablation lesion volume

4 結(jié)果

共有來源于5頭豬的70±10塊符合要求的組織被進(jìn)行消融試驗(yàn)研究，由于兩組試驗(yàn)均采用相同的系統(tǒng)模型操作，因此除導(dǎo)管外，其他基線無差異，A組為FireMagic SC導(dǎo)管（以下簡稱SC導(dǎo)管），B組為ThermoCool SF NAV導(dǎo)管（以下簡稱SF導(dǎo)管），具體條件如表1所示。

4.1 組織消融深度、Pop發(fā)生情況及血栓形成情況

25 W、（30～60）s、8 mL/min放電參數(shù)下比較兩種導(dǎo)管消融后的組織損傷程度，結(jié)果如表2所示。分別對組織損傷表面、最大直徑和深度進(jìn)行對比分析，A組織損傷最大深度為(5.5±0.5) mm，B組為(5.7±0.6) mm，P值為0.128 9，兩者的消融深度無顯著差異。安全性方面兩組均沒有出現(xiàn)Pop和血栓，說明在該消融參數(shù)下，能夠達(dá)到阻隔內(nèi)皮點(diǎn)傳導(dǎo)神經(jīng)(＞3 mm；＜7 mm)，并且不會(huì)使心臟內(nèi)壁局部溫度過高出現(xiàn)Pop導(dǎo)致心臟穿孔的風(fēng)險(xiǎn)，血栓形成數(shù)據(jù)也顯示該參數(shù)下是安全的。

40 W、8 mL/min參數(shù)下，由于長時(shí)間放電(60 s)會(huì)導(dǎo)致大面積的Pop發(fā)生，因此放電時(shí)間盡可能設(shè)置為30 s。A組織損傷最大深度為(7.1±0.7) mm，B組為(7.2±0.3) mm，P值為0.433 5，盡管兩組的消融深度無顯著差異，但是由于心臟內(nèi)壁傳導(dǎo)神經(jīng)主要分布在(3～7) mm之間，因此，該參數(shù)下對組織損傷過大，建議臨床使用時(shí)應(yīng)盡量減少放電時(shí)間。安全性方面，Pop發(fā)生情況，A組為28%，B組為39%，說明容易導(dǎo)致心臟穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)血栓出現(xiàn)情況，A組為17%，B組為25%。因此盡管該參數(shù)下進(jìn)行體外消融能使部分組織達(dá)到預(yù)期效果，但是由于Pop和血栓發(fā)生概率較大，故臨床上不推薦術(shù)者使用。采用50 W消融時(shí)，A組Pop發(fā)生概率為75%，血栓比例為50%，B組Pop發(fā)生概率為92%，血栓比例為50%，臨床上并發(fā)癥明顯，不推薦術(shù)者使用。

研究結(jié)果顯示兩種導(dǎo)管消融灶大小無顯著差異，表明SF導(dǎo)管和SC導(dǎo)管具有相同的消融有效性。極限消融參數(shù)下，Pop發(fā)生比例與血栓形成情況也極為相似，說明微孔鹽水灌注導(dǎo)管在臨床應(yīng)用時(shí)應(yīng)密切關(guān)注并發(fā)癥的出現(xiàn)，并及時(shí)采取有效的處理措施。

表1 射頻消融系統(tǒng)基線及參數(shù)設(shè)置Tab.1 base line and parameter setting for RF ablating system

表2 組織消融深度及并發(fā)癥情況Tab.2 Tissue ablation depth and complications status

5 討論

5.1 有效性及安全性

微孔灌注射頻消融導(dǎo)管主要治療房顫病癥，其消融術(shù)式為環(huán)肺靜脈隔離，需要在左右肺靜脈口環(huán)形消融，每圈多達(dá)20～40個(gè)消融點(diǎn)，因此既要保證消融深度，又要盡可能減少相關(guān)心臟穿孔、心包填塞等并發(fā)癥。本試驗(yàn)在25 W、(30～60) s、8 mL/min的消融參數(shù)下對組織消融，兩組消融灶大小及形態(tài)無顯著性差異，且無相關(guān)并發(fā)癥情況發(fā)生，說明該參數(shù)下進(jìn)行微孔導(dǎo)管消融，其有效性和安全性均可接受。

安全性數(shù)據(jù)上，不同功率下的Pop發(fā)生的時(shí)間，兩種導(dǎo)管的表現(xiàn)基本一致。在40 W下Pop出現(xiàn)的時(shí)間區(qū)間總體在(40～60) s，而50 W下的Pop發(fā)生時(shí)間基本在(25～15) s區(qū)間內(nèi)，由于大功率下，鹽水流量也隨之增大，使得導(dǎo)管與組織間會(huì)迅速形成高溫，局部可達(dá)到90 ℃因而出現(xiàn)Pop，但是大功率下及時(shí)消融時(shí)間很短，組織沒出現(xiàn)Pop，由于組織未能有效灼燒，其消融灶面積雖然很大，但是深度很淺，未能達(dá)到阻隔內(nèi)壁電傳導(dǎo)神經(jīng)的目的。溫度曲線上，在消融前期的溫度上升速率兩組基本一致，至20 s附近時(shí)出現(xiàn)Pop情況較多，組織內(nèi)部滲入生理鹽水導(dǎo)致組織溫度下降，Pop發(fā)生后的組織消融溫度出現(xiàn)差異，可能是由于Pop程度與組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，Pop造成的組織缺損大小難以控制導(dǎo)致了消融組織溫度變化的差異。采用微孔導(dǎo)管進(jìn)行心臟消融時(shí)，不推薦大功率參數(shù)，術(shù)者若采用大于35 W的功率放電時(shí)，應(yīng)充分考慮心臟穿孔風(fēng)險(xiǎn)。

血栓發(fā)生情況，不同功率下的血栓發(fā)生情況差異很大，主要血栓部位在電極上下邊緣部位，其中很大原因是由于大功率下Pop發(fā)生較多，電極邊緣區(qū)域無法形成有效的鹽水沖刷，局部溫度較高，使得組織粘連在區(qū)域。同樣術(shù)者手術(shù)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)相類似的條狀血栓， 因此房顫手術(shù)前對患者全身抗凝并不能完全杜絕卒中的風(fēng)險(xiǎn)，控制手術(shù)過程中血栓形成也不容忽視。

5.2 本研究特點(diǎn)及局限性

本研究主要能對組織切塊體外消融，在外界條件可控的條件下，肉眼可見組織損傷的程度，對Pop并發(fā)癥和血栓形成情況進(jìn)行量化分析，給予術(shù)者一定的臨床指導(dǎo)，在保證有效性的前提下，盡量減少安全風(fēng)險(xiǎn)。但是體外消融模型與人體環(huán)境還是有很大差異，盡管采用新鮮豬血加抗凝劑來模擬血液環(huán)境，但是隨著時(shí)間延長，血栓形成更難，抗凝效果更明顯。因此術(shù)者采用該參數(shù)消融時(shí)可適當(dāng)調(diào)整消融時(shí)間。

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Study of New Micropore RF system on Lesion Formation and Complications

【 Writers 】SONG Yuwen1, XU Xiulin1, CAI Yameng2
1 University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093 2 Shanghai Microport EP MedTech Co., Ltd, Shanghai, 201318

ablation catheter, in vitro, saline-irrigation

R541.7

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2017.04.020

1671-7104(2017)03-0306-03

2016-11-30

宋宇文，E-mail: ywsong@microport.com

【 Abstract 】Objective To study the safety and effectiveness of a new type of micropore ablation catheter in vitro ablation system, and to provide reference for clinical practice. Methods To evaluate two kinds of catheter in cardiac tissue ablation depth, tissue temperature and thrombosis situation by the same RF system. Results The power set 25 W, There was no significant difference in ablation depth between the two groups, and no Pop and thrombosis occurred. When the power is more than 40 W, two groups occurred more Pop and thrombosis. Conclusion When using high power for Cardiac RF ablation, doctors should pay more attention to complications and thrombosis.