50 W功率射頻消融生物學(xué)效應(yīng)的在體心臟實(shí)驗(yàn)研究

余凌祺 蔣晨陽

心房顫動(dòng)（下稱房顫）是臨床上最常見的一種心律失常；而導(dǎo)管消融術(shù)是治療房顫的常規(guī)有效手段，近年來在各房顫指南中的推薦級(jí)別越來越高[1-2]。射頻能量是房顫導(dǎo)管消融最常用的一種能量，主要通過導(dǎo)管頭端將射頻電流轉(zhuǎn)化為熱能并釋放到靶點(diǎn)的心肌組織，通過熱損傷引起凝固性壞死，從而阻斷異常的電活動(dòng)、電傳導(dǎo)。雖然房顫射頻消融技術(shù)在不斷進(jìn)步，但仍存在引起鄰近器官損害和心包壓塞的風(fēng)險(xiǎn)[3-5]。傳統(tǒng)的房顫射頻消融治療多采用25～35 W功率。近年來陸續(xù)有關(guān)于高功率房顫消融的報(bào)道，提示可有效治療房顫[6-7]。除有效性外，高功率短時(shí)間主要通過阻抗熱損傷心肌細(xì)胞，對(duì)鄰近組織的損傷可能減少[8-10]，但國內(nèi)關(guān)于高功率消融的生物學(xué)效應(yīng)研究較為少見。消融指數(shù)（ablationindex，AI）是目前量化組織消融損傷較為準(zhǔn)確的指標(biāo)，它是基于射頻功率、消融持續(xù)時(shí)間和接觸力等參數(shù)計(jì)算的，與預(yù)測(cè)消融損傷大小、實(shí)際靶點(diǎn)深度及寬度均有很好的相關(guān)性[11-13]。傳統(tǒng)功率消融持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，而50 W高功率射頻消融可以縮短消融持續(xù)時(shí)間，減少手術(shù)時(shí)間，但其生物學(xué)效應(yīng)尚未明確。因此，本研究擬通過動(dòng)物在體射頻消融實(shí)驗(yàn)作一探討，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料和方法

1.1 動(dòng)物和儀器 體重約40 kg的健康成年雄性實(shí)驗(yàn)豬4頭，由浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。標(biāo)準(zhǔn)的市售壓力感知冷鹽水灌注導(dǎo)管（Thermocool Smart TouchTMCatheter）、三維電生理標(biāo)測(cè)系統(tǒng)（CARTO3）均購自美國強(qiáng)生Biosense Webster公司。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院動(dòng)物倫理委員會(huì)審查通過。

1.2 消融手術(shù) 實(shí)驗(yàn)豬注射鹽酸替來他明鹽酸唑拉西泮（規(guī)格：50 mg/mL，批號(hào)：7VU4A，法國維克有限公司）麻醉，固定四肢，給予氣管插管正壓機(jī)械通氣，持續(xù)監(jiān)測(cè)肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖。待完全麻醉后，于左側(cè)第4肋間開胸，心包開窗懸掛，充分暴露心臟，0.9%氯化鈉溶液灌注心包腔。直視下將消融導(dǎo)管置于心室外膜面進(jìn)行消融，冷鹽水灌注流速17～30 L/min。按消融功率不同分為兩組，即50 W組、35 W組，其中50 W組接觸壓力控制在5～15 g，35 W組接觸壓力控制在5～25 g。兩組在不同AI值（500、400、350）指導(dǎo)下完成消融心外膜損傷。

1.3 觀察指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)豬經(jīng)安樂死處理后，取心臟活檢，核對(duì)各消融點(diǎn)位置，直視下消融灶呈圓形，沿最大直徑切入每個(gè)灶的中心，使用數(shù)字精密游標(biāo)卡尺測(cè)量每個(gè)消融損傷表面最大直徑及最大深度，見圖1。

圖1 消融后實(shí)驗(yàn)豬心臟外觀與測(cè)量

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以表示，兩組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；組內(nèi)不同AI值指導(dǎo)下相關(guān)指標(biāo)比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

心室外膜消融共產(chǎn)生66個(gè)消融損傷，其中50 W組不同AI值（500、400、350）指導(dǎo)下消融分別產(chǎn)生11、12、12個(gè)損傷點(diǎn)，35 W組分別產(chǎn)生11、10、10個(gè)損傷點(diǎn)；在所有消融點(diǎn)中，未發(fā)現(xiàn)有POP或焦痂產(chǎn)生。在50或30W功率下，消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續(xù)時(shí)間均隨AI值增加而增加，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。在AI=500、400的指導(dǎo)下消融，50 W組產(chǎn)生的消融損傷表面最大直徑均大于35 W組，最大深度均小于35 W組，消融持續(xù)時(shí)間均短于35 W組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；在AI=350的指導(dǎo)下消融，50 W組產(chǎn)生的消融損傷表面最大直徑、最大深度均大于35 W組，消融持續(xù)時(shí)間短于35 W組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），見表1和圖2-3。

表1 50 W組與35 W組在不同消融指數(shù)（AI）值指導(dǎo)下消融產(chǎn)生的消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續(xù)時(shí)間比較

圖2 50 W組在不同消融指數(shù)（AI）值指導(dǎo)下消融產(chǎn)生的消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續(xù)時(shí)間比較

圖3 35 W組在不同消融指數(shù)（AI）值指導(dǎo)下消融產(chǎn)生的消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續(xù)時(shí)間比較

3 討論

AI是衡量消融損傷大小的量化指標(biāo)。既往動(dòng)物實(shí)驗(yàn)功率多采用25～45 W，目前尚缺少50 W的研究數(shù)據(jù)[14]。故本研究在不同AI值指導(dǎo)下消融，比較功率50 W與35 W所致的消融損傷灶大小，當(dāng)AI值相等時(shí)，50 W組消融損傷表面最大直徑較35 W組大，最大深度較小，消融持續(xù)時(shí)間較短；而在相同功率（50或30 W）下，消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續(xù)時(shí)間均隨AI值增加而增加。從射頻消融原理分析，射頻損傷有兩個(gè)機(jī)制[15-16]：（1）直接電阻熱引起的損傷，發(fā)生在消融導(dǎo)管頭端的局部組織內(nèi)（心肌貼靠電極處），導(dǎo)管-組織界面電阻熱引起表層組織立即加熱升溫，局部溫度＞50℃，導(dǎo)致心肌細(xì)胞凝固性壞死等不可逆損傷。功率越高，產(chǎn)生的阻抗熱在組織內(nèi)的作用越強(qiáng)；（2）被動(dòng)的傳導(dǎo)熱，電阻抗熱向周圍組織傳導(dǎo)產(chǎn)生，并傳導(dǎo)至較深的組織層。熱傳導(dǎo)是消融致鄰近器官損傷的主要因素，可能導(dǎo)致心臟鄰近器官如食管和膈神經(jīng)等的損傷。熱傳導(dǎo)與消融時(shí)間成正比，消融持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，熱傳導(dǎo)的損傷越深。在射頻消融過程中，局部電阻熱會(huì)在數(shù)秒內(nèi)達(dá)到峰值，即射頻消融第一階段主要通過電阻熱損傷靶心肌組織，接著阻抗熱向鄰近組織傳導(dǎo)。本研究結(jié)果顯示，在35 W設(shè)置下進(jìn)行射頻消融，消融持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，傳導(dǎo)性加熱增加，周圍組織被加熱；而50 W功率短時(shí)間消融，高功率能量產(chǎn)生更大阻抗熱，由于消融持續(xù)時(shí)間較短，限制了熱量的進(jìn)一步傳導(dǎo)，減少傳導(dǎo)熱。

Bourier等[17]利用計(jì)算機(jī)模型和組織實(shí)驗(yàn)表明，高功率短時(shí)間消融時(shí)最大的病變?cè)鲩L(zhǎng)出現(xiàn)在射頻能量輸送的前10 s內(nèi)。本研究結(jié)果顯示，50 W/350 AI、35 W/350 AI消融持續(xù)時(shí)間分別為（8.67±1.67）、（11.40±1.51）s。在50、35 W消融功率下，AI=350的損傷深度主要由電阻熱產(chǎn)生，而傳導(dǎo)熱較少，阻抗熱的消融損傷大小主要與功率有關(guān)，功率越大則消融灶越大。因此，在AI=350的指導(dǎo)下射頻消融，50 W組消融損傷表面最大深度大于35 W組。Beinart等[18]通過對(duì)肺靜脈隔離患者的心臟CT掃描發(fā)現(xiàn)，左心房壁厚度為（1.89±0.45）mm；后壁是整個(gè)左心房較薄區(qū)域，厚度為（1.43±0.44）mm，其中后壁上方最薄；二尖瓣峽部、左心房嵴部及左心房中上部較其他區(qū)域厚，厚度分別為（2.05±0.47）、（2.10±0.63）、（2.15±0.47）mm。Nakamura等[19]報(bào)道陣發(fā)性房顫患者左心房壁厚度平均為2.4 mm，而慢性房顫患者為2.1 mm，竇性心律患者為1.9 mm。據(jù)先前解剖和影像學(xué)研究報(bào)道，食管位于左心房后方5 mm處，與最薄區(qū)域特別接近。傳統(tǒng)的射頻消融持續(xù)時(shí)間為20～30 s，在30 s時(shí)，平均病變深度為7.25 mm。使用傳統(tǒng)功率射頻消融可能存在食管損傷的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致心房食管瘺等[20-24]。Bhaskaran等[25]在綿羊模型體內(nèi)及體外消融實(shí)驗(yàn)中，以50 W功率消融5 s，產(chǎn)生的病變深度平均為2.3 mm，所有病變（肌小梁除外）都是透壁的。高功率短時(shí)間消融可導(dǎo)致更大的病變直徑和更小的病變深度，縮小的病變?nèi)钥梢栽谄骄穸葹? mm的心肌中達(dá)到透壁的消融效果。

另外，心房?jī)?nèi)消融中導(dǎo)管接觸壓力、消融持續(xù)時(shí)間與消融安全性密切相關(guān)。壓力過大、消融持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)增加心肌穿孔、鄰近組織損傷等風(fēng)險(xiǎn)[26]。心房食管瘺是房顫消融的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，其發(fā)生率較低（0.015%～0.2%），但致死率極高[27-28]。有研究嘗試各種方法保護(hù)食管避免損傷，如對(duì)食管消融前和消融時(shí)進(jìn)行成像、預(yù)防性的食管黏膜保護(hù)、對(duì)食管管腔溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)、限制后壁的消融能量、食管隔熱等，但結(jié)果并不一致[29-30]。食管損傷的發(fā)生和食管與消融靶點(diǎn)的距離有關(guān)，減少后壁消融壓力有助于避免食管損傷。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提示，50 W功率短時(shí)間消融，可以在相對(duì)低的接觸壓力情況下，更快地達(dá)到類似大小的消融損傷灶，寬度更大，深度更小，提示功率50 W左心房后壁消融可能有助于減少對(duì)食管的損傷。最近研究提示，當(dāng)左后房壁的接觸力值限制在＜20 g時(shí)，可避免食管損傷的風(fēng)險(xiǎn)[31]。另外，接觸壓力過高可能增加手術(shù)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，如心臟壓塞、蒸汽爆裂、導(dǎo)管尖端碳化、食管損傷等[4-5]。

綜上所述，在相同AI值指導(dǎo)下消融，50 W較35 W產(chǎn)生的消融損傷表面最大直徑更大，最大深度更小（AI=350除外）；相同功率下，消融損傷表面最大直徑及最大深度隨AI值增加而增加。本研究也存在一定的局限性，如在全麻直視下對(duì)豬心室外膜進(jìn)行消融，而心外膜沒有紅細(xì)胞，消融導(dǎo)管頭端無焦痂產(chǎn)生，與臨床上心內(nèi)膜消融環(huán)境可能有所區(qū)別等。