心臟電生理將步入全三維時代

潘鋒

2017年9月29日，國際上第一個無射線導管室在青島阜外心血管病醫院正式啟用，由首都醫科大學附屬北京安貞醫院喻榮輝教授進行治療的3例房顫和1例室上速患者，在完全零射線條件下全部獲得成功。

喻榮輝教授是中國綠色電生理聯盟首任主席，也是國際上最早實現全系列心律失常完全零射線射頻消融手術的學者之一。10月12日，在第二十八屆長城國際心臟病學會議上，喻榮輝教授接受了記者的采訪。他說：新一代綠色電生理技術能夠實現“低害、安全、精準、高效”的治療效果，這標志著心臟電生理由二維時代步入了全三維時代。這種新理念和新方法代表著心律失常領域的一次革命。

二維X線介入治療的局限性

喻榮輝教授說，1895年德國物理學家倫琴發現X線，開啟了醫學影像學的新篇章。X線已經成為現代醫學中重要的診斷和治療方法之一。自1987年醫學界應用導管射頻消融術治療快速性心律失常以來，心臟電生理和導管射頻術得到了日益廣泛的應用，并成為絕大部分快速心律失常治療的首選方法和最有效的根治手段之一。與冠心病介入治療相似，傳統心電生理標測和消融均須借助導管介入技術完成，需要頻繁使用X線透視，利用X線指導導管的操作和定位。傳統心電生理技術學實質上是心電學與X線心臟二維解剖信息的結合。

喻榮輝教授指出，X線輻射的副作用是傳統二維心臟電生理介入治療的重要弊端之一，患者、醫護人員、技術人員均會受到X線輻射的影響。對于長期從事介入治療工作的醫護人員來說，長時間、大劑量、頻繁、近距離地接觸X線輻射，可抑制和損害人體的組織細胞，導致白細胞減少，同時也會導致人體抵抗力下降等，甚至引起體內細胞突變，誘發癌癥，已經成為臨床電生理醫生面臨的重大健康隱患。

近年來，關于X線輻射對患者和醫生的損害不斷見諸報道。射線輻射對患者的直接損害是明確的，如反復發作的房顫患者，多次介入治療后會引發嚴重后果。國際上曾有報道，一位患者進行了3次房顫手術，每次手術時間和X線照射都在120分鐘，累計360分鐘，術后患者背部的皮膚出現了一個大的潰瘍。研究發現，人體不同器官對電離輻射的敏感性并不一樣。隨著心律失常介入手術量的迅速增加，患者及醫護人員常常要接受較高劑量的射線輻射，不斷積累的輻射生物學效應可能對他們的健康造成重要影響，這些影響包括誘發白血病等惡性腫瘤的隨機效應，和造成皮膚紅斑、脫發、白內障等確定效應。X線輻射還有可能對患者和術者后代的遺傳性產生影響，有誘發胎兒畸形的危險。此外，介入醫生的培養曲線非常緩慢，醫生手術時穿著幾十斤重的鉛衣，長久下去從脊椎到關節都會受到不同程度的損害，因而縮短了醫生的職業生涯。

喻榮輝教授說，除了X線輻射危害以外，傳統的二維X線心電生理標測和導管消融術，僅能提供心臟二維解剖結構信息，無法準確地將腔內心電圖與心臟的立體空間結構結合起來，更無空間定位和記憶功能，無法呈現心臟三維空間結構，不能直觀顯示心律失常的發生機制，難以實時監控電極導管的移動等。二維X線圖像無法真實顯現病變組織和重要心臟結構的真實距離，從而可能造成高估或低估手術風險，導致手術失敗或損傷心臟重要結構。對于復雜解剖部位定位、標測和消融，尤其存在明顯缺陷；不準確的定位又可導致無效消融或過度消融，增加手術風險；對于復雜的心律失常的標測和消融耗費時間長，導管定位不準確，成功率低，且因操作復雜，X線輻射劑量更為明顯；另外，傳統X線不能直接顯示血管或心腔，需要輔助以造影劑，因此增加了手術風險，同時可能惡化腎功能不全患者的病情。

實現綠色電生理的技術基礎

喻榮輝教授說，長期以來，醫學界一直都在探索如何減少心臟電生理介入治療中的X線射線危害。近30年來，隨著三維標測系統、磁導航技術和心腔內超聲（ICE）等綠色電生理技術的問世和新設備的應用與普及，介入醫生可以在計算機上建立心臟三維模型，更好地顯示心臟和血管的三維結構，有利于指導導管操作和定位，極大地提高了復雜心律失常的射頻消融成功率，同時減少了手術時間和X線曝光量，新一代綠色電生理技術能夠實現“低害、安全、精準、高效”的治療效果，心臟電生理由二維時代逐漸步入三維時代，甚至進入全三維零射線時代。

喻榮輝教授介紹說，當前，CARTO系統和EnSite系統是臨床上最常使用的兩種心臟電生理三維標測系統。心臟三維標測將心電學和三維解剖信息結合，可揭示心律失常機制和靶點，指導導管規避心臟重要結構，提高了消融療效，降低了手術風險，縮短了手術時間。三維標測系統的應用，真正實現了內科醫生“看著心臟做手術”，并大幅度降低了以往X線和造影劑所帶來的傷害，實現了綠色電生理。

CARTO系統20世紀90年代問世，其基本原理是通過磁場發生器產生環繞心臟的磁場，并通過計算機對磁場進行空間區分編碼和定位。當消融導管進入定位板的磁場時，由傳感器接收到的磁場信號和電極接收到的局部心電信號通過導管尾端的連線，傳入CARTO磁/電處理器進行處理。原始數據經過工作站的處理，通過計算機顯示出心臟的三維解剖圖像、電激動播散順序以及消融導管的位置，同時也可記錄電生理檢查所需的體表和心內電圖。CARTO系統的理論標測誤差小于0.2毫米，完全可以滿足射頻消融的需求。隨著影像融合技術的引進，其構建的電解剖圖形更加完整，與實際情況更加吻合。

CARTO系統由于其較高的標測精度以及良好的人機對話和穩定性，能夠為醫生提供大量有價值的電生理信息。隨著新技術的不斷出現，尤其是導管可視化和FAM建模以及壓力反饋技術的出現，不但進一步提高了手術的成功率，同時也為降低射線輻射提供了有力的技術保障。CARTO現在已經廣泛應用于室上性心動過速、心房撲動、心房顫動、室性心動過速等的治療。

喻榮輝教授介紹，EnSite系統是目前世界上主流的兩種三維電生理標測與導航系統之一，其包括一個平臺和兩套系統。與CARTO系統不同，EnSite系統的定位原理基于電場理論，其三對電極兩兩之間形成X、Y、Z三維正交電場，以腔內電極或體表電極作為位置參考，在感知電場內任意電極電信號的同時，通過計算機工作站處理，定位其空間位置、運動方向，通過相鄰電極的空間位置關系運算出導管彎曲程度，并將這些信息實時顯示出來。EnSite系統以連續采集高密度軌跡點的解剖模型重建方式，精細化地重現了心臟的解剖細節，系統可以感知接入低能電流輸出儀器的任何電極，包括標測導管、射頻消融導管等。endprint

EnSite系統提供了完整、精確、高效及開放式的選擇功能，可以直觀顯示心臟內解剖結構、異常激動起源、電激動傳導方向等，對疑難快速性心律失常進行準確快速的標測并分析其機制，以指導消融策略的制定，顯著縮短醫生的學習曲線，提高臨床診療技術，保障手術成功率，降低術中、術后并發癥；在臨床上，可應用于不適當竇性心動過速，心房顫動，房性心動過速、室性心動過速和陣發性室上性心動過速等復雜心律失常的治療。

喻榮輝教授還介紹道，20世紀90年代以來，磁導航技術在全球各大醫學中心得到推廣應用。他進一步介紹說，磁導航系統的全稱是磁力輔助導航介入系統，是用磁場來引導磁導管的行進方向，由半球形磁體、推進系統、控制系統、操作系統及軟件等部分組成。當兩側的磁體旋轉時，在磁場范圍內可產生不同強度和方向的磁力線，由此來調控磁導管在心腔內的運動，從而達到準確標測和消融。醫生從導管室外計算機屏幕的三維虛擬心臟或心臟解剖影像上，借助方向導航、靶點導航和解剖標志導航，實現對磁導管的遙控操作。

喻榮輝教授表示，臨床試驗和實踐證明，磁導航系統在起博、電生理技術方面擁有明顯優勢，它適應癥廣泛，無論是心衰患者的三腔起博器的植入，還是心房顫動等復雜心律失常，磁導航系統都能輕松應對，極大地提高了消融導管遠端接觸的穩定性，使標測更準確，消融效果更好，心律失常射頻消融治療效率更高。磁導航的磁導管柔軟，定位精確，克服了因復雜心臟解剖結構帶來的困難，使導管能夠順利到達靶點，減少了心臟穿孔和其他主要并發癥的發生，射頻消融效果更加可靠和有效。

綠色電生理不會一步到位

喻榮輝教授強調指出，雖然傳統二維電生理標測不能滿足日益發展的心律失常診治的需求，但對于部分有血管畸形、復雜心臟畸形，以及起搏器植入后有導絲斷裂或需要拔出的患者，尚須結合傳統的X線造影技術來完成手術。盡管三維電生理正在逐漸成為主流，但我們也應看到，目前三維標測及操作本身也存在一定的局限性，如三維系統重建的心臟構型是通過導管逐點采集而來的，本質上是真實解剖的虛擬空間透射，與真正的解剖仍存在一定程度的差異，但這種差異隨著三維標測系統的進步正在逐漸縮小。此外，如果不了解心臟消融部位的特殊解剖結構，可能會增加操作風險。無X線指導下全三維導管操作的局限性包括：電極放置過程中的局限性，導管消融過程中的局限性等。

喻榮輝教授還闡述說，綠色電生理不等于否定X線。傳統心律失常導管消融相關的射線暴露對健康的隨即效應及確定效應雖小，但不容忽視，因射線量具有累積效應，對年輕人群危害更大，但片面追求零射線也屬本末倒置，X線依然是電生理技術不可或缺的工具，只有在保證安全的前提下，應用三維技術盡可能減少X線輻射才是綠色電生理的主旨。全三維操作也只是整個電生理手術的一部分，術前的影響學檢查，術中實時的影像學監測，術后影像學隨訪都非常重要。全三維是電生理學習曲線的升華，是熟練手術者基于對影像學深刻理解后的新體驗，追求有效性及安全性才是電生理的硬終點，此所謂“不為無線而無線，須有鉛時應有鉛”。

喻榮輝教授接著說，射線輻射本身是不安全的因素，綠色電生理技術基于現代的三維和超聲標測、磁導航等新技術，最終的目標是減少射線；但綠色電生理技術是一個探索的過程，不可能一步到位，仍處于探索和發展階段，部分相關配套的硬件和手術耗材，例如可視化鞘管和導航導絲尚在研究試驗中。

中國走在世界前列

據記者了解，國內綠色電生理的實踐最早可以追溯到2011年，以劉小青教授為代表的專家進行了零射線室上速消融的探索。從2013年開始，以喻榮輝教授為代表的部分中青年心律失常專家就開始通過臨床手術和學術論壇推廣最困難的零射線房顫技術，從此實現了95%以上患者的無射線射頻消融治療。全程零射線導管消融、零射線房間隔穿刺術、無射線導管室等技術率先在國內實現，這代表著當前心血管領域的最深入的創新，中國電生理醫生走在了世界前列。喻榮輝教授率先在國際上開展了首例無射線無超聲的全三維全程零射線下的介入手術，其重要意義在于不僅實現了常規條件下的零射線，同時也不需增加費用。這一更安全、更精準的新技術不僅在全國逐漸推廣，而且還吸引了很多外國同行前來學習。

在2016年10月舉行的第27屆長城國際心血管病學會議上，中國綠色電生理聯盟宣告成立，并將有關技術在國內國際均申請了專利。中國綠色電生理聯盟不僅是一個推動學術交流的平臺，其最根本的目的就是要以“低害、安全、精準、高效”的技術為方向，通過技術的進一步推廣和對知識的理解，提高我國心律失常的治療水平，并將X線輻射對患者和醫生的健康影響降到最低。

在采訪中喻榮輝教授解釋說，所謂“綠色”，即對環境、患者、醫生的損傷與危害逐漸降低。“綠色”的概念對特殊人群十分重要，如對于孕婦群體，由于射線對胎兒的影響非常大，尤其在懷孕前6周更易致胎兒畸形，因此既往射線禁忌開展手術的孕婦和兒童群體將受益于此技術的推廣。此外還有腎臟病患者，介入手術會使用大量的造影劑，如果患者有腎臟功能不全，造影劑代謝產物排泄障礙就會造成新的腎臟損害。同時，綠色電生理技術還能顯著減少射線對醫務人員的累積危害，降低醫務人員的鉛衣體力負荷和悶熱感，增加舒適感。

但喻榮輝教授認為，這種“綠色”技術不應僅僅局限于上述少數特殊人群，應推廣到整個醫療環境和更多的心律失常病種，但綠色電生理技術推廣的最大難點是如何改變術者根深蒂固的傳統習慣，讓術者真正認識到新技術的安全性，并幫助術者熟練掌握規范的系統操作。新的技術方法還有一個學習適應的過程，二維和三維術者培訓的區別在于，二維技術醫生的學習曲線非常長，三維技術有助于醫生對電生理解剖的深入理解，更直觀、更準確、更精確，有效縮短了學習周期，綠色電生理技術有著巨大的社會效益和經濟效益。他最后透露，中國綠色電生理聯盟的專家們正在制定綠色電生理規范化體系和推廣計劃，將通過開展規范化培訓和醫院認證等，更廣泛地推廣綠色電生理技術，相信未來這種革命性的新理念和新方法將會在更多的醫院得到應用。

專家簡介

喻榮輝，北京安貞醫院教授，首都醫科大學臨床診療和研究中心副主任。任中國心臟學會理事、中國綠色電生理聯盟主席、中華中醫藥學會介入心臟病學專家委員會常務委員、中華醫學會心電生理和起搏分會青年委員等職。系中國首位房顫研究方向博士后，師從國內著名心臟介入專家馬長生教授。2005年起先后到加拿大、美國等多所心臟中心學習和研修，目前主要從事復雜心律失常，尤其是房顫、室速的導管根治治療，每年完成心律失常導管消融近1800例，近年來累計總導管消融超過10000例，是國際上手術例數最多的學者之一。2015年在國際上首創無超聲輔助的全程零射線消融和三維房間隔穿刺新技術，從而使常規射頻消融術適用于包括孕婦、兒童等在內的所有患者。先后承擔過國家自然科學基金等多項科研課題，在國內外多家專業心血管雜志發表論文數十篇，在國內外各種心臟病學會議上作專題報告和手術演示數百次。endprint