脈沖電場(chǎng)消融治療心房顫動(dòng)的研究進(jìn)展

摘要 脈沖電場(chǎng)作為治療心律失常的新消融能量，由于其在細(xì)胞膜上形成納米級(jí)的小孔導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，產(chǎn)生不可逆電穿孔造成組織破壞；具有非熱性、瞬時(shí)性和心肌組織優(yōu)先選擇性的特點(diǎn)，使心房顫動(dòng)導(dǎo)管消融簡(jiǎn)單、安全和有效，可能為心房顫動(dòng)消融提供新方法。綜述脈沖電場(chǎng)消融的原理、相關(guān)臨床前及臨床研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞 心房顫動(dòng)；脈沖電場(chǎng)消融；導(dǎo)管消融；綜述

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2024.14.013

心房顫動(dòng)是常見的心律失常，病人發(fā)生中風(fēng)、心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)顯著增高，給家庭及社會(huì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)，需進(jìn)行積極干預(yù)。指南推薦對(duì)藥物耐藥或有癥狀的病人行心房顫動(dòng)導(dǎo)管消融維持竇性心律［1-2］。肺靜脈隔離是消融術(shù)的基礎(chǔ)，常見的消融方法（射頻消融和冷凍消融）均存在不能完全隔離肺靜脈的缺點(diǎn)，消融后的電連接認(rèn)為是心房顫動(dòng)復(fù)發(fā)的主要原因［3］。這些技術(shù)常引起心臟鄰近器官如食管、膈神經(jīng)冠狀動(dòng)脈等損傷［1，4］。因此，需安全有效的技術(shù)治療心房顫動(dòng)。脈沖電場(chǎng)消融是一種治療心房顫動(dòng)的新技術(shù)［5］，采用一系列微秒瞬時(shí)發(fā)放的持續(xù)性高振幅電脈沖，在心肌細(xì)胞膜上形成不可逆電穿孔（irreversible electroporation，IRE），達(dá)到非熱消融的目的，使心房顫動(dòng)導(dǎo)管消融治療安全有效?，F(xiàn)綜述脈沖電場(chǎng)消融的原理及相關(guān)臨床前及臨床研究進(jìn)展。

1 脈沖電場(chǎng)消融的原理

IRE是脈沖電消融的基本原理。電穿孔是通過(guò)脈沖發(fā)生器，對(duì)靠近心臟組織施加微秒或納秒級(jí)的高壓電脈沖，引起細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外帶電物質(zhì)的重新分布，從而破壞細(xì)胞膜的物理完整性，導(dǎo)致細(xì)胞死亡［6］。由于電脈沖的作用時(shí)間極短，為微秒至納秒級(jí)，產(chǎn)生的熱量可迅速消散，故基本不產(chǎn)生熱效應(yīng)。脈沖電場(chǎng)是以高度選擇性及組織特異性地在細(xì)胞膜上產(chǎn)生氣孔，導(dǎo)致靶細(xì)胞死亡，同時(shí)保留細(xì)胞外基質(zhì)，并潛在地減少周圍非心臟組織（如食道、神經(jīng)和血管）損傷的風(fēng)險(xiǎn)［5］。

2 脈沖電場(chǎng)的發(fā)展史

1982年Neumann等［7］利用脈沖電場(chǎng)暫時(shí)滲透細(xì)胞膜，將外來(lái)DNA導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)，開啟了電穿孔技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。2005年Davalos等［8］報(bào)道，IRE可在不發(fā)生有害熱效應(yīng)情況下消融大量組織，為IRE消融治療腫瘤組織提供了依據(jù)。2007年Lavee等［9］采用脈沖電流對(duì)5只豬的心耳進(jìn)行消融，結(jié)果顯示，電極接觸的心房組織均達(dá)到完全透壁損傷，并通過(guò)起搏驗(yàn)證電隔離，周圍其他組織無(wú)損傷及壞死。2011年Wittkampf等［10］首次在動(dòng)物模型采用IRE技術(shù)電隔離肺靜脈的可行性，為脈沖電場(chǎng)消融作為一種安全有效的心房顫動(dòng)消融方式提供了臨床前證據(jù)。2014年van Driel等［11］臨床前試驗(yàn)比較了脈沖電場(chǎng)消融與射頻消融所致肺靜脈狹窄，3個(gè)月隨訪結(jié)果顯示，脈沖電場(chǎng)消融未導(dǎo)致肺靜脈狹窄，射頻消融組可能產(chǎn)生明顯的肺靜脈狹窄。2018年Reddy等［12］首次將脈沖電場(chǎng)消融應(yīng)用于人體的心房顫動(dòng)消融。

3 臨床前研究

食道損傷是熱消融的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，特別是心房-食道瘺。Song等［13］研究顯示，在84只新西蘭兔中，非熱不可逆電穿孔直接應(yīng)用于食道；消融16周后，未發(fā)生食管管腔狹窄、上皮性紅斑、糜爛、潰瘍或瘺。

Sugrue等［14］分析了16項(xiàng)動(dòng)物研究關(guān)于不可逆電穿孔的有效性和安全性，不可逆電穿孔應(yīng)用于心室心肌、心房組織、肺靜脈、冠狀動(dòng)脈、食管、膈神經(jīng)，共進(jìn)行了320例消融；組織學(xué)方面明顯的跨壁損傷與較高的能量、較高振幅的脈沖或較長(zhǎng)的脈沖，或應(yīng)用于心室心肌和心房組織的更多脈沖有關(guān)，83%的動(dòng)物模型中神經(jīng)節(jié)消融是有效的，血管（冠狀動(dòng)脈）一般不受影響，無(wú)食管潰瘍或其他不良反應(yīng)記錄。

Hunter等［15］研究表明，心肌細(xì)胞較食管平滑肌細(xì)胞或神經(jīng)元更易受到電穿孔損傷；電擊電極對(duì)與細(xì)胞接觸時(shí)，電穿孔引起的損傷較強(qiáng)，但電擊電極遠(yuǎn)離細(xì)胞時(shí)，需要較高的電場(chǎng)強(qiáng)度。

Yavin等［16］在25只豬的實(shí)驗(yàn)中分析了脈沖電場(chǎng)消融的效果，并探討了建立心房阻滯線的可行性，有無(wú)膈神經(jīng)、食道損傷；脈沖電場(chǎng)消融在全部動(dòng)物中產(chǎn)生急性阻塞，組織學(xué)分析顯示，存在100%的壁穿透。脈沖電場(chǎng)消融可選擇性的影響心肌細(xì)胞，但對(duì)血管和神經(jīng)組織無(wú)影響；與射頻消融相比，脈沖電場(chǎng)消融不引起食管或膈神經(jīng)損傷。

Koruth等［17］在豬的動(dòng)物模型上比較了射頻消融和脈沖電場(chǎng)消融持久性肺靜脈和上腔靜脈隔離的安全性及可行性，脈沖電場(chǎng)消融采用單相和雙相波形進(jìn)行，所有目標(biāo)靜脈均被成功隔離；雙相波形誘導(dǎo)的骨骼肌震顫收縮減少，肺靜脈隔離的持久性更高，肺靜脈狹窄和神經(jīng)損傷僅在射頻組有記錄。該臨床前研究為人心內(nèi)膜脈沖電場(chǎng)消融研究提供了依據(jù)。

Yavin等［18］研究了帶有圓形多電極導(dǎo)管的脈沖電場(chǎng)消融系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)選取了16只豬，探討右心房消融阻斷的可行性、30 d后病變的持久性及高強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)消融對(duì)食管和膈神經(jīng)的影響；結(jié)果顯示，所有豬均達(dá)到了急性消融阻斷，消融持久性為91.7%，97.8%的病理切片脈沖電場(chǎng)消融是透壁的；高強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)消融對(duì)食管和膈神經(jīng)無(wú)影響。

4 臨床研究

Reddy等［12］報(bào)道了在人類中首次使用脈沖電場(chǎng)消融治療心房顫動(dòng)，對(duì)22例有癥狀的陣發(fā)性心房顫動(dòng)病人使用單相波形進(jìn)行雙級(jí)脈沖電場(chǎng)消融，22例病人分別為15例心內(nèi)膜消融和7例心外膜消融；所有病人均實(shí)現(xiàn)了肺靜脈隔離，每例病人的能量傳遞時(shí)間≤1 min，且無(wú)明顯并發(fā)癥。

IMPULSE和PEFCAT兩項(xiàng)研究總共納入了81例病人，評(píng)估脈沖電場(chǎng)消融治療陣發(fā)性心房顫動(dòng)的安全性及有效性，通過(guò)單相波（15例）或雙相波（66例）進(jìn)行了肺靜脈隔離；隨著波形的成功細(xì)化，3個(gè)月隨訪時(shí)，肺靜脈隔離的持久性從18%提高到100%，僅觀察到1例孤立的心臟壓塞事件，未發(fā)生腦卒中、膈肌損傷、食道損傷、肺靜脈狹窄等其他不良事件［19］。

2021年，Reddy等［20］報(bào)道了使用脈沖電場(chǎng)消融治療陣發(fā)性心房顫動(dòng)1年的隨訪結(jié)果，涉及的研究對(duì)象除了IMPULSE和 PEFCAT兩項(xiàng)臨床試驗(yàn)的81例病人外，還包括另一項(xiàng)臨床試驗(yàn)PEFCATⅡ中的40例病人，總計(jì)121例病人；100%的肺靜脈通過(guò)單獨(dú)使用脈沖電場(chǎng)消融實(shí)現(xiàn)了急性肺靜脈隔離，（93.0±30.1）d進(jìn)行了重新標(biāo)測(cè)肺靜脈，84.8%的肺靜脈（64.5%的病人）表現(xiàn)出持久的肺靜脈隔離，96.0%的肺靜脈（84.1%的病人）采用優(yōu)化的雙相能量脈沖電場(chǎng)消融波形治療，2.5%的病人發(fā)生了主要不良心血管事件（2例心包積液或心臟壓塞，1例血腫），1例短暫性腦缺血發(fā)作；研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了脈沖電場(chǎng)消融治療陣發(fā)性心房顫動(dòng)的有效性及安全性均良好。

2020年，Reddy等［21］報(bào)道了脈沖電場(chǎng)消融治療持續(xù)性心房顫動(dòng)的預(yù)后，研究共納入25例病人，術(shù)式為肺靜脈隔離加左房后壁消融，消融均使用網(wǎng)籃狀多電極導(dǎo)管；若合并三尖瓣峽部依賴的心房撲動(dòng)，使用線性消融三尖瓣峽部，所有消融部位，均使用雙相雙極脈沖電場(chǎng)能量；25例病人共96支肺靜脈，所有肺靜脈均完成了電隔離，平均耗時(shí)22 min，24例病人行左房后壁線性消融，均完成了雙向阻滯，平均耗時(shí)10 min，13例病人實(shí)現(xiàn)了急性三尖瓣峽部阻滯，平均耗時(shí)9 min，總手術(shù)時(shí)間中位數(shù)為125 min（包括電壓標(biāo)測(cè)的中位數(shù)28 min，X線透視的中位數(shù)16 min）；術(shù)后食管胃十二指腸鏡檢查和重復(fù)心臟計(jì)算機(jī)斷層掃描未發(fā)現(xiàn)黏膜損傷或肺靜脈狹窄，術(shù)后2～3個(gè)月接受電生理檢查隨訪的21例病人，85支肺靜脈中的82支（96%）和21例左房后壁中的21例（100%）侵入性重新標(biāo)測(cè)顯示持久隔離，3例病人左房后壁消融出現(xiàn)局部瘢痕消退，無(wú)傳導(dǎo)突破。

Reddy等［22］使用了一種網(wǎng)格尖端局灶消融導(dǎo)管，可傳輸射頻和脈沖電場(chǎng)消融，其發(fā)生器具有雙重設(shè)計(jì)，允許兩種能量之間的切換；肺靜脈隔離采用脈沖電場(chǎng)消融后、射頻前（射頻/脈沖電場(chǎng)）或脈沖電場(chǎng)消融全程（脈沖電場(chǎng)/脈沖電場(chǎng)）的策略，研究共納入76例有癥狀的陣發(fā)性或持續(xù)性心房顫動(dòng)病人，40例病人的消融能量為射頻/脈沖電場(chǎng)，其余36例病人的消融能量為脈沖電場(chǎng)/脈沖電場(chǎng)，由于食管原因，脈沖電場(chǎng)用于左心房后部；持續(xù)性心房顫動(dòng)病人，附加的二尖瓣峽部、三尖瓣峽部或左心房頂線性消融由操作者自行決定。結(jié)果顯示，實(shí)現(xiàn)肺靜脈隔離所需的時(shí)間為（22.6±8.3）min，平均每例病人有50.1個(gè)射頻/脈沖電場(chǎng)消融病變，主要安全終點(diǎn)率為1.3%（1例血管通路損傷），無(wú)心臟壓塞、膈神經(jīng)損傷、腦損傷或食道損傷。

Verma等［23］研究納入了38例陣發(fā)性或持續(xù)性心房顫動(dòng)病人，主要終點(diǎn)是在手術(shù)30 d后可安全實(shí)現(xiàn)急性肺靜脈隔離，100%的病人獲得了急性肺靜脈隔離，手術(shù)后30 d未發(fā)生嚴(yán)重的不良事件（包括膈神經(jīng)損傷、食道損傷、腦卒中或死亡）。

Cochet等［24］研究了心房顫動(dòng)消融后同時(shí)使用脈沖電場(chǎng)消融和射頻的房外損傷，報(bào)道了41例陣發(fā)性心房顫動(dòng)病人在術(shù)前消融3 h和3個(gè)月內(nèi)獲得的心臟磁共振數(shù)據(jù)，這些病人采用脈沖電場(chǎng)消融（18例采用farpulse系統(tǒng)消融）或熱消融（16例采用射頻消融和7例采用冷凍消融）進(jìn)行肺靜脈隔離治療；急性時(shí)，射頻和冷凍消融在心房和食管直接接觸區(qū)域引起43%的食道病變，脈沖電場(chǎng)消融未引起食道病變，43%的病人熱消融后發(fā)生降主動(dòng)脈急性病變，33%的病人在脈沖電場(chǎng)消融后發(fā)生急性病變。3個(gè)月時(shí)，所有病變均消退，無(wú)明顯臨床并發(fā)癥，均無(wú)膈神經(jīng)損傷。Nakatani等［25］利用心臟磁共振分析脈沖電場(chǎng)消融和射頻消融后左心房結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征，結(jié)果表明，脈沖電場(chǎng)消融后組織修復(fù)較射頻更均勻，無(wú)微血管損傷或壁內(nèi)出血的現(xiàn)象；3個(gè)月后，脈沖電場(chǎng)消融后急性病變?nèi)肯?，射頻消融后病變持續(xù)增多。研究表明，使用脈沖電場(chǎng)消融的病人修復(fù)過(guò)程具有低程度的纖維化，這一過(guò)程可能有助于保護(hù)組織順應(yīng)性和左心房功能。

De Potter等［26］報(bào)道了脈沖電場(chǎng)消融使用可變十極灌溉環(huán)形導(dǎo)管的情況，包括INSPIRE試驗(yàn)在內(nèi)的35例有癥狀的陣發(fā)性心房顫動(dòng)病人均已成功治療，100%的病人獲得了急性手術(shù)成功，研究結(jié)果顯示了新導(dǎo)管的安全性和有效性。

Gunawardene等［27］描述了二尖瓣峽線脈沖電場(chǎng)消融時(shí)發(fā)生冠狀動(dòng)脈痙攣的情況，在二尖瓣峽部消融術(shù)中必須考慮到此種并發(fā)癥。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也有一些學(xué)者，開展了系列的臨床研究，驗(yàn)證了國(guó)產(chǎn)脈沖電場(chǎng)消融系統(tǒng)治療心房顫動(dòng)的有效性和安全性［28-29］。

5 脈沖電場(chǎng)消融需解決的問(wèn)題

1）目前暫無(wú)有關(guān)心房顫動(dòng)病人脈沖電場(chǎng)消融術(shù)后長(zhǎng)期隨訪的臨床數(shù)據(jù)，暫無(wú)相關(guān)文章的發(fā)表，長(zhǎng)期有效性及安全性需進(jìn)一步證實(shí)。2）由于脈沖電場(chǎng)消融器械研制相對(duì)容易，國(guó)內(nèi)外均已研發(fā)了脈沖電場(chǎng)消融系統(tǒng)，但在這些系統(tǒng)里，各個(gè)商對(duì)參數(shù)的調(diào)制、消融導(dǎo)管的形態(tài)設(shè)計(jì)各異，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。3）脈沖電場(chǎng)消融圍術(shù)期腦卒中和微小栓子的風(fēng)險(xiǎn)尚未完全明確，曾有1例病人使用脈沖電場(chǎng)消融系統(tǒng)消融二尖瓣峽部線時(shí)，引起冠狀動(dòng)脈痙攣，臨床亦不能忽視［27］。4）對(duì)脈沖電場(chǎng)消融預(yù)期的組織效應(yīng)，如何設(shè)定合理的消融參數(shù)，包括相位性、脈沖頻率、峰值電壓、脈沖持續(xù)時(shí)間、脈沖數(shù)及各種形態(tài)導(dǎo)管的選擇［30］，最佳組合尚未確定，每個(gè)系統(tǒng)使用的參數(shù)組合，需繼續(xù)進(jìn)行研究，確定最佳參數(shù)，提供有效的透壁損傷，不失去特異的心肌組織選擇性。5）根據(jù)各個(gè)中心脈沖電場(chǎng)消融經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管與組織的貼靠性對(duì)消融效果有影響，若貼靠近，可能后期復(fù)發(fā)率低。今后仍需更多的病例證實(shí)消融是否需要貼靠。

6 小結(jié)與展望

脈沖電場(chǎng)消融通過(guò)不可逆電穿孔機(jī)制造成組織損傷，對(duì)心臟疾病尤其是心房顫動(dòng)病人具有良好的安全性和有效性。脈沖電場(chǎng)消融可迅速在肺靜脈內(nèi)造成大而有效的心肌損傷，未導(dǎo)致肺靜脈狹窄，因其具有組織特異性和非熱消融等優(yōu)點(diǎn)，在心律失常的消融治療方面，這些特征可減少并發(fā)癥損傷。今后需對(duì)脈沖電場(chǎng)消融行進(jìn)一步研究，不斷改進(jìn)安全性，提升有效性，以期使脈沖電場(chǎng)消融在心房顫動(dòng)及其他心律失常的治療方面取得更大突破。

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（收稿日期：2023-03-16）

（本文編輯薛妮）

作者單位 成都市第一人民醫(yī)院（成都" 600014），E-mail：19196389@qq.com

引用信息 吳曉軍，馮雪濤.脈沖電場(chǎng)消融治療心房顫動(dòng)的研究進(jìn)展［J］.中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2024，22（14）：2575-2578.