不同壓力和功率體外消融對(duì)射頻消融損傷的影響*

曲麗娟 郭敏 張楠 王睿 孫萌

以往研究證實(shí)功率、貼靠壓力、消融時(shí)間是影響消融損傷的重要因素，并將其整合構(gòu)建函數(shù)得到量化消融參數(shù)如消融指數(shù)(ablation Index，AI)、損傷指數(shù)(lesion size index，LSI)、力-時(shí)間積分(FTI)等，指導(dǎo)智能、高效消融。新近研究發(fā)現(xiàn)高功率短時(shí)程消融(high-power and short-duration ablation，HPSD)消融策略可以改變傳統(tǒng)消融模式，有效提高射頻消融效率，未增加并發(fā)癥發(fā)生[1—2]。但也有研究報(bào)道高功率和高壓力會(huì)增加蒸汽爆裂(steam pop)的風(fēng)險(xiǎn)[3]，而AI并不能預(yù)測(cè)蒸汽爆裂的發(fā)生[4]。通常認(rèn)為，低壓力無法造成消融損傷，但壓力過高則增加心肌穿孔、蒸汽爆裂等并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。筆者通過體外消融實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證AI指導(dǎo)下不同壓力和功率對(duì)射頻消融損傷范圍的影響。

1 材料方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 新鮮豬心30個(gè)，平均重量(0.59±0.14)kg，購自山西省太原市屠宰廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器 Smart Ablate射頻消融儀、灌注泵、壓力監(jiān)測(cè)鹽水灌注消融導(dǎo)管(Smart TouchTM導(dǎo)管)(Biosense Webster，Irwindale，CA)，電生理導(dǎo)航系統(tǒng)(Carto-3 系統(tǒng)，Biosense Webster，Tokneam，ISREAL)，體外消融實(shí)驗(yàn)水槽、恒溫水流泵(JULABO Gmb H，Seelbach，German)(圖1)；電子游標(biāo)卡尺(精確度0.01 mm)(美耐特，上海，中國)。

圖1 模擬實(shí)驗(yàn)水槽及水流泵

1.3 實(shí)驗(yàn)方法 ①消融策略：模擬臨床體內(nèi)消融搭建實(shí)驗(yàn)條件，采用功率消融模式，將基線阻抗保持在130～150Ω，導(dǎo)管垂直貼靠(圖2)，給予25 ml/min生理鹽水灌注，根據(jù)貼靠壓力分為低壓力組(low contact force，LCF＝1～3 g)、中壓力組(Medium contact force，MCF＝5～10 g)以及高壓力組(High contact force，HCF＝15～20 g)，功率設(shè)置分別為30、40、50 W。在豬心外膜側(cè)進(jìn)行射頻消融，消融時(shí)AI目標(biāo)值分別達(dá)到350、450、500，每一相同條件消融5個(gè)點(diǎn)。記錄消融相關(guān)參數(shù)：功率、壓力、阻抗、消融時(shí)間以及對(duì)應(yīng)AI值。觀察不同功率和壓力消融到目標(biāo)AI時(shí)，其對(duì)損傷范圍的影響以及其對(duì)蒸汽爆裂發(fā)生率的影響。

圖2 消融點(diǎn)信息及導(dǎo)管貼靠方式

②消融灶測(cè)量：消融后靜置20 min待充血水腫帶明顯后，測(cè)量每個(gè)消融病灶徑線。消融病灶表面為正圓形，切面為橢圓形，垂直于消融面沿圓直徑將病灶等分。使用電子游標(biāo)卡尺在橫切面測(cè)量消融灶表面直徑(a)、深度(d)、最大內(nèi)徑(c)(圖3)，蒸汽爆裂消融點(diǎn)測(cè)量值均不納入統(tǒng)計(jì)。每一條徑線重復(fù)測(cè)量3遍，并且所有消融灶測(cè)量均由一名對(duì)消融參數(shù)不知情的研究人員獨(dú)立進(jìn)行。若發(fā)生蒸汽爆裂則記錄實(shí)時(shí)AI值。病變體積計(jì)算公式：[1.33×π×d×(a/2)×(c/2)]/2[5]。

圖3 消融灶徑線測(cè)量

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析處理，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，單因素分析采用t檢驗(yàn)，組間比較采用雙變量相關(guān)分析，比較蒸汽爆裂發(fā)生率以比例表示，以P＜0.05為差異有顯著性。

2 結(jié)果

2.1 消融損傷整體特點(diǎn) 共消融135個(gè)點(diǎn)，其中出現(xiàn)22個(gè)蒸汽爆裂。消融灶周圍可見明顯、均勻的充血水腫帶尤其是低壓力組，水腫帶較寬，然而蒸汽爆裂周圍水腫帶不均勻或出現(xiàn)斷裂(圖4)。

圖4 正常消融病灶與蒸汽爆裂

消融灶的表面直徑、最大直徑、深度、體積如表1所示。當(dāng)P＝40 W，CF＝5～15 g時(shí)，消融到AI＝500可得到最大消融灶體積[LV＝(114.63±4.21)mm3]。隨著AI值的增大，消融灶表面直徑、最大直徑、深度以及體積都呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，其與AI呈正相關(guān)(r分別為0.5、0.66、0.7、0.7，P均＜0.05)。

2.2 當(dāng)目標(biāo)AI350，在不同壓力組中，功率與消融損傷的關(guān)系 當(dāng)目標(biāo)AI與導(dǎo)管貼靠壓力相同時(shí)，改變功率所產(chǎn)生的消融損傷特征不同(表1)，當(dāng)目標(biāo)AI到達(dá)450、500時(shí)均有蒸汽爆裂產(chǎn)生，遂選擇目標(biāo)AI350進(jìn)行分析。

LCF組，隨著功率的增加，消融灶表面直徑與最大內(nèi)徑并無明顯差異(P＞0.05)，但功率從30 W變?yōu)?0 W 時(shí)消融灶深度顯著增加(P＜0.01)(表1，圖5)。MCF組隨著功率的增加，消融所產(chǎn)生消融灶特征之間并無明顯差異(P＞0.05)。HCF 組，功率分別為40 W 和50 W 產(chǎn)生的消融灶表面直徑存在差異(P＜0.05)，功率為40 W 時(shí)為最大內(nèi)徑，功率為50 W 時(shí)表面直徑較小。

圖5 AI＝350，LCF組消融損傷

由表1 說明，當(dāng)功率為40 W 時(shí)，無論壓力如何，均可獲得最大消融損傷表面直徑、最大直徑、深度以及體積。低功率(30 W)與高功率(50 W)所造成的消融損傷表面直徑、深度、體積類似。在固定CF時(shí)，與30 W 相比，40 W 功率下的病灶尺寸增大，而在高功率(50 W)下的病灶尺寸減小，當(dāng)CF＝5～15 g，功率為40 W 時(shí)，消融病灶較大[表面直徑＝(4.38±0.37)mm，最大內(nèi)徑＝(5.49±0.37)mm，深度＝(3.31±0.20)mm，體積＝(41.61±5.30)mm3]。

表1 不同功率和壓力達(dá)目標(biāo)AI時(shí)消融灶特征

2.3 目標(biāo)AI350，功率分別為30，40，50 W 時(shí)，壓力與消融損傷的關(guān)系 在固定AI時(shí)，當(dāng)功率小于40 W 時(shí)，與LCF相比，隨壓力升高，表面直徑、最大直徑有逐漸增大的趨勢(shì)，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)(表1)，MCF 的消融灶增大，而在高壓力(15～20 g)下的消融灶與LCF組相似，較MCF消融灶減小，但深度較LCF 組大。當(dāng)功率為50 W 時(shí)，MCF組表面直徑較小[a＝(3.72±0.13)mm]，HCF組深度及體積最小，深度僅有d＝(2.79±0.26)mm。

圖5顯示低壓力消融時(shí)也可產(chǎn)生可觀的消融損傷，低壓力且低功率時(shí)，消融灶周圍充血水腫帶寬且明顯，高功率時(shí)可見消融灶增大，深度增加，且水腫帶較窄。低壓力組除外在功率升高時(shí)產(chǎn)生的蒸汽爆裂個(gè)案，其產(chǎn)生的消融灶表面直徑、最大直徑以及深度都與常規(guī)壓力和高壓力組相似。

2.4 壓力、功率、AI對(duì)蒸汽爆裂發(fā)生率的影響 當(dāng)功率為30 W 時(shí)，LCF、MCF和HCF組均并未出現(xiàn)蒸汽爆裂，提示低功率消融安全。當(dāng)功率上升到40 W 時(shí)，LCF組開始逐漸出現(xiàn)蒸汽爆裂，出現(xiàn)蒸汽爆裂發(fā)生時(shí)有響亮爆破音，但切開后未見明顯空腔。當(dāng)AI＝450，LCF 組與MCF 組表現(xiàn)類似，各出現(xiàn)1例蒸汽爆裂，LCF組在目標(biāo)AI未達(dá)到500時(shí)出現(xiàn)1例蒸汽爆裂。當(dāng)功率為50 W 時(shí)，LCF 組在AI＝350時(shí)發(fā)生2 例蒸汽爆裂，無法到達(dá)高AI值(450及500)，全部發(fā)生蒸汽爆裂，MCF 組在目標(biāo)AI為500時(shí)全部發(fā)生蒸汽爆裂，僅有HCF組未出現(xiàn)蒸汽爆裂。LCF組和MCF組出現(xiàn)的蒸汽爆裂有明顯空腔或出現(xiàn)組織表面斷裂(圖4)。HCF 組在上述基礎(chǔ)消融因素改變時(shí)均未出現(xiàn)蒸汽爆裂，體現(xiàn)了相對(duì)安全性。

3 討論

導(dǎo)管射頻消融的原理是將射頻電流轉(zhuǎn)化成熱能并釋放到靶點(diǎn)心肌處，使其通過阻抗熱、傳導(dǎo)熱達(dá)到毀損病變組織的目的。AI、LSI等消融參數(shù)整合功率、壓力、消融時(shí)間等影響因素加權(quán)構(gòu)建函數(shù)，可以評(píng)價(jià)消融損傷。Mori等[4]發(fā)現(xiàn)AI與病變深度和體積密切相關(guān)，但與病變表面積無關(guān)。但本研究結(jié)果表明，AI與消融灶表面直徑、最大內(nèi)徑和深度呈正相關(guān)，其中消融灶體積、深度與AI相關(guān)性較大。

另外有研究發(fā)現(xiàn)[6]，在固定AI的情況下，不同壓力組產(chǎn)生的病變大小無顯著差異。本實(shí)驗(yàn)得到了與上述文獻(xiàn)不一致的結(jié)論，當(dāng)基礎(chǔ)消融參數(shù)如功率、壓力不一致時(shí)，即使達(dá)到相同的目標(biāo)AI值，其消融灶形態(tài)特點(diǎn)并不完全相同。在5～15 g固定壓力下達(dá)到目標(biāo)AI時(shí)，功率選擇40 W 可以得到最大的消融灶，功率過高(50 W)反而消融深度變淺，高功率消融損傷特征與低功率組相似。高功率短時(shí)程消融策略的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的消融模式，增加阻抗熱而減少傳導(dǎo)熱，其可以在不增加并發(fā)癥的情況下明顯縮短消融時(shí)間，提高射頻消融效率。丁立剛等[7]報(bào)道了149例房顫患者采用HPSD 消融策略，6個(gè)月竇律維持率80%，未發(fā)生相關(guān)臨床并發(fā)癥。但Barbhaiya等[8]在50 W 功率下消融6 s，探查并監(jiān)測(cè)射頻消融后食管峰值溫度(LET)，發(fā)現(xiàn)HPSD 消融左房后壁可導(dǎo)致食管溫度升高。筆者認(rèn)為，在射頻消融中，根據(jù)心臟解剖特點(diǎn)選擇合適的功率對(duì)于消融損傷特征的把握十分重要。

壓力是造成有效消融損傷的重要的因素之一[4，9－11]。有研究認(rèn)為[12－13]，進(jìn)行射頻消融時(shí)貼靠壓力大于10 g最佳。Mori等[4]認(rèn)為壓力在AI計(jì)算中占有較少的權(quán)重。本研究發(fā)現(xiàn)，盡管消融灶表面直徑和最大內(nèi)徑隨著導(dǎo)管貼靠壓力的增大而略有增大，但當(dāng)壓力增加至15～20 g，其消融灶最大內(nèi)徑增加，而消融灶深度反而減小。筆者認(rèn)為，采用高功率高壓力進(jìn)行消融時(shí)，到達(dá)目標(biāo)AI所用時(shí)間短，一方面由于消融損傷主要依靠阻抗熱而非傳導(dǎo)熱，熱量傳導(dǎo)到深部能量減少，另一方面可能由于時(shí)間過短導(dǎo)管不穩(wěn)定，所以導(dǎo)致消融灶寬且淺。多項(xiàng)研究表明[14－15]，在房顫射頻消融術(shù)后，通過隨訪發(fā)現(xiàn)使用過低壓力進(jìn)行消融，與臨床失敗相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)在AI指導(dǎo)下，選擇采用低壓力進(jìn)行射頻消融，在一定條件下也可造成有效損傷。低壓力組所產(chǎn)生的消融灶較常規(guī)壓力組及高壓力組較小，但隨著功率增大，消融損傷與常規(guī)壓力組和高壓力組近似。Beinart等[16]利用CT 測(cè)量60例持續(xù)性房顫患者左房壁厚度，測(cè)得平均厚度為(1.89±0.48)mm，并且不同區(qū)域心房肌厚度存在顯著的差異。筆者所述1～3 g低壓力為平均壓力，結(jié)合壓力曲線即可提示消融導(dǎo)管與心肌組織穩(wěn)定貼靠(如圖2)，并且低壓力組消融灶平均深度為(2.28±0.25)mm，在左心房內(nèi)薄處采用低壓力消融，也可造成有效損傷。有研究表明[4，10]，高壓力與損傷大小沒有相關(guān)性，但增加了并發(fā)癥的發(fā)生率。在心房內(nèi)某些特定區(qū)域例如左房后壁毗鄰食管區(qū)域，采用低壓力(1～3 g)消融，可造成有效損傷，并且可以避免高壓力的暴力操作減少心臟穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)局部溫度上升至80℃，電極與組織接觸面發(fā)生沸騰、氣化，阻抗急驟改變，從而可產(chǎn)生蒸汽爆裂[17]。蒸汽爆裂的產(chǎn)生可能與局部解剖組織相關(guān)，例如Pouch等可使消融導(dǎo)管與組織緊密接觸，局部溫度上升過快，對(duì)流性冷卻不充分，從而出現(xiàn)蒸汽爆裂[7]。有研究發(fā)現(xiàn)，50 W 短時(shí)程消融是安全的[10]，但是本研究發(fā)現(xiàn)，功率為50 W 時(shí)，使用常規(guī)壓力以及低壓力均有蒸汽爆裂產(chǎn)生。隨著功率以及AI的增加，低壓力組出現(xiàn)蒸汽爆裂的幾率增大。筆者認(rèn)為可能由于壓力低時(shí)，達(dá)到目標(biāo)AI所用時(shí)間更長，局部溫度蓄積，造成導(dǎo)管頭端局部溫度上升過快，從而蒸汽爆裂幾率增加。在采用高功率消融時(shí)，能量輸出穩(wěn)定，局部組織溫度上升過快，也會(huì)增加蒸汽爆裂的發(fā)生率。但是高功率、高壓力消融時(shí)，由于消融時(shí)間過短，局部溫度上升未達(dá)80℃，反而展現(xiàn)了良好的安全性。李學(xué)斌等[2]認(rèn)為蒸汽爆裂與功率有關(guān)，筆者認(rèn)為較高的功率、消融時(shí)間較長是可能會(huì)導(dǎo)致蒸汽爆裂的發(fā)生的因素之一，過高的壓力也可能會(huì)導(dǎo)致爆裂的產(chǎn)生，因此，HPSD 消融從安全的角度來看，中、高壓力的策略更加可取。另外，蒸汽爆裂的消融灶切開后有時(shí)可見小血管斷端，筆者猜測(cè)，可能由于消融導(dǎo)管下方存在血管時(shí)，造成局部組織阻抗、延展性等特性改變，射頻能量傳導(dǎo)時(shí)分布不均勻，從而導(dǎo)致蒸汽爆裂的產(chǎn)生。

在射頻消融術(shù)中，除了壓力和功率對(duì)消融灶有影響，灌注液性質(zhì)(葡萄糖溶液/生理鹽水)、灌注流速、導(dǎo)管貼靠方式(垂直/平行)、基礎(chǔ)阻抗等因素均會(huì)影響消融灶的特點(diǎn)。在臨床中，對(duì)于不同體型、不同心房大小患者應(yīng)選取個(gè)體化消融方案，對(duì)于AI、LSI等消融參數(shù)也應(yīng)綜合上述影響因素調(diào)整相應(yīng)的目標(biāo)參考值，指導(dǎo)高效消融。

局限性：導(dǎo)管射頻消融時(shí)，通常需要建立呼吸補(bǔ)償減少導(dǎo)管因呼吸運(yùn)動(dòng)造成的取點(diǎn)誤差，本實(shí)驗(yàn)中選取離體豬心浸置于恒溫鹽水中，選取心外膜進(jìn)行體外模擬實(shí)驗(yàn)，不存在呼吸補(bǔ)償，并且臨床工作中真實(shí)條件下是在體膠體下心內(nèi)膜消融，消融結(jié)果可能存在一定的差異。消融時(shí)低壓力組(1～3 g)采用手動(dòng)穩(wěn)定導(dǎo)管，保證導(dǎo)管貼靠，此種消融策略在心內(nèi)膜消融時(shí)，心臟的跳動(dòng)及導(dǎo)管的移動(dòng)是否會(huì)影響有效消融效果仍需進(jìn)一步探究。另外，本實(shí)驗(yàn)在同一條件下消融5個(gè)點(diǎn)，若出現(xiàn)蒸汽爆裂則會(huì)另追加5個(gè)消融點(diǎn)，樣本量較少，消融灶的特征仍需進(jìn)一步大樣本量實(shí)驗(yàn)以及在體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，完善相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并用于指導(dǎo)臨床制定個(gè)體化消融策略。