無創性心電成像技術臨床研究進展

婁洋 毛威*

310006浙江省中醫院（毛威）

自1887年出現第一張心電圖以來，心電圖檢查逐漸成為現代醫學中最重要的檢查之一。12導聯心電圖（ECG）以一種無創、便捷且廉價的方式檢測心臟電信號，并用于診斷多種心血管疾病［1］。隨著醫學研究的深入，ECG的局限性也日益凸顯，而有創性電生理檢查也因其有創性和局限性導致難以普遍使用。無創性心電成像技術（ECGI）的出現較好填補了兩者間的空白。ECGI先通過條狀或背心狀體表多導聯系統（128導聯）記錄患者體表電信號，隨后進行胸部電子計算機斷層掃描（CT）或磁共振成像掃描（MRI）以獲得心臟和背心狀電極的高分辨圖像。通過三維重建獲得體表電極在軀干上的相對位置。將體表電信號與心臟解剖信息相結合并進行反向演算、重建、正則化，僅需單次心臟搏動即可獲得完整的心外膜電位、單極電描記圖、電激活圖等心臟電活動信息。該技術可在生理或病理條件下精確且直觀地展現心臟電勢變化，對疾病診治有極大幫助。

1 室性心律失常

1.1 流出道相關室性早搏 起源于流出道的頻發室性早搏（PVC）占所有室性心律失常10%左右［2］。導管消融是治療這類心律失常最有效的方法，但常規心內標測技術由于其空間分辨率低、過于依賴術中早搏發生等原因，導致消融手術效益較低。盡管現在已發布了用于早搏定位的心電圖標準，但常規心電圖存在其固有缺陷，如導聯放置位置不標準、患者個體異質性等導致圖形不精確，最終導致標測精確度不高，較大影響了診斷［3］。

與ECG及有創性電生理檢查相比，ECGI準確性較高，它通過重構單極心電圖的波形精確定位早搏起源，并指導消融手術。JAMIL等［4］研究發現使用ECGI系統，96%的患者可以精確定位PVC起源，而常規ECG組中為僅37%至58%。同時，ERKAPIC［5］得到類似的結果，常規ECG檢查僅在76.2%的患者中準確識別出PVC起源的腔室，而ECGI系統為95.2%。

1.2 瘢痕相關室性心動過速 心肌梗死后發生室性心動過速（VT）多由心梗瘢痕內幸存組織形成的折返回路引起［6］。通過對瘢痕準確定位有助于識別折返回路，從而指導治療。ECG和心臟延遲增強核磁共振（DCE-MRI）等多種方法均可用于心梗瘢痕定位及定性。然而僅通過ECG很難獲得有關心梗瘢痕程度和位置的詳細信息；而通過DCE-MRI可以準確定位各階段的心梗瘢痕，但由于檢查復雜、效率低等原因導致其在臨床上應用有限［7］。

ECGI可通過繪制心內膜和心外膜甚至透壁電活動的三維重構圖形實現對心梗瘢痕的精確定位，對治療有重要的指導作用。CUCULICH等［8］研究發現心梗瘢痕在ECGI中表現出振幅降低（低電壓）、分離信號以及延遲電位的特點。借此可準確將心外膜電“瘢痕”定位于解剖瘢痕的位置（敏感性為89%，特異性為85%）。WANG等［9］研究發現，ECGI重建的模型中繪制的瘢痕基質和折返回路與有創性檢查結果基本符合。ECGI僅需通過正常心搏中產生的分離信號即可定位瘢痕的關鍵部位，快速且有效地繪制VT的發作圖，較大提高診療效率。

但傳統ECGI技術有一定局限性。由于該技術的原理是通過對體表心電圖進行反向演算，容易受到ECG底噪的影響。同時瘢痕內緩慢、不連續、延遲地收縮或舒張（延遲電位）不易被觀察到，增加了定位難度［10］。MISRA及其團隊［11］研發出新型ECGI系統（VIVO系統）。其與傳統ECGI的不同之處是通過分析心室激活的心電向量而非模擬體表心電圖，這有助于識別室性心律不齊中經常出現的低電壓期前收縮信號，同時也降低ECG底噪等的影響。在其準確性方面，該研究發現在88%的患者中VIVO系統對室速發生點的預測與有創性檢查結果相符合。

2 心房顫動

心房顫動是臨床上最常見的心律失常之一。多項研究發現，房顫是依靠高頻區域的局部折返和局灶性激活引起和維持［12］。房顫是一種動態節律，起源部位時空變化性很強，因此要精確定位房顫起源較為困難。有人曾經嘗試心內膜單電極或多電極導管等方法來定位房顫局部起源，但由于無法同時對左右心房進行映射、接觸不良以及手術通路受限等問題無法有效實施［13-14］。

現在房顫治療仍然以環肺靜脈（PV）經驗消融為主［14］，但有研究表明環PV消融術在持續性房顫和長程持續性房顫患者中效果欠佳［15］。PEDRO N-TORRECILLA［12］團隊研究發現對房顫高頻部位的精確消融比環肺靜脈的經驗消融更加有效且風險更低。通過ECGI系統對高頻區域精確定位并進行消融，可有效減少消融手術持續時間（平均縮短37 min）［13］同時避免過度消融對心肌的損害。歐洲一項多中心前瞻性研究采用了ECGI指導房顫患者導管消融，研究發現其中93%的情況下消融術有效，房顫被有效終止并且在最初隨訪的3個月中，房顫的復發率僅7%［14］。

HAISSAGUERRE［16］團隊對持續性房顫研究發現，80%的患者是由于折返活動引起，而20%患者是由于局灶性激活引起。雖然房顫激活模式不斷變化，但總可以在特定部位觀察到類似的激活模式。研究發現，折返驅動子通常位于右PV/中隔區，左PV /左心耳區，左下壁/冠狀竇區域和右心房上部。盡管有一定的患者特異性，但這對消融方案的選擇有指導作用。GAO［15］團隊研究發現轉子活動（rotational activity）在持續性房顫中有重要作用，通過ECGI精確識別轉子的位置并進行消融可以有效提高房顫轉復成功率（68%）。借助上述研究可以在術前識別出房顫終止幾率較高的患者，并對其進行危險分層。這在房顫消融前給醫師提供額外的有效信息，提高手術效率。

3 其他心律失常

3.1 預激綜合征（WPW） 對于有癥狀的WPW，治療的關鍵是識別和定位引起預激的房室旁路。ECG在預測局灶性或折返性心律失常以及精確定位房室傳導旁路等方面價值有限。通過ECGI可以實現對預激途徑的精確定位，并可識別多條同時獨立存在的途徑和心外膜途徑。CAKULEV［17］研究發現ECGI準確地預測心室預激，包括1例心外膜途徑被準確識別，并且通過侵入性電生理檢查得到驗證。波爾多小組［18］研究多次消融失敗的WPW綜合征患者，發現ECGI實現了對異常房室旁路的精確定位，并發現先前消融瘢痕的存在對心臟傳導的影響。在對于存在消融抵抗的WPW綜合征患者中，ECGI技術對房室旁路的定位有更好的輔助作用。

3.2 長QT綜合征 長QT綜合征中［19］，研究發現長QT綜合征患者RT和ARI明顯延長，這代表了復極化延遲和APD異常延長。長QT綜合征患者ARI延長的空間分布極不均勻，其復極化斜率比健康志愿者組大得多。由此可以實現對心律失常底物的識別和定位，而體表心電圖卻無法做到這一點。研究表明ECGI在患者的危險分層中也可能發揮重要作用。

3.3 Brugada綜合征 Brugada綜合征（BrS）患者的ECGI顯示出在電生理學底物中結構性異常傳導和異常復極化共同存在。與長QT綜合征不同，BrS患者異常底物多僅存在于右心室流出道內。ECGI可以根據心臟電生理底物的主要差異來區分具有相似體表ECG的BrS患者（惡性和高度致心律失常）和非BrS右束支傳導阻滯（RBBB）患者（通常被認為是良性）。對于患者確診和后續指導治療有重要作用。

4 CRT無應答

心臟再同步治療（CRT）是對某些中重度心力衰竭射血分數降低和左心室激活時間異常患者的有效干預［20］。借助ECGI研究進一步明確了這類患者心室激活 傳導的特點以及，引起心力衰竭的原因。CRT治療的目的在于通過加速激活心室最遲激活部位以恢復心室同步激活，來增強心臟收縮力和心臟機械效率。但有研究表明，臨床上仍有30%左右的患者表現為 CRT 無應答［21］。SIENIEWICZ［21］研究發現心梗瘢痕組織中發生了顯著的延遲激活。ECGI可以準確描繪瘢痕纖維化區域，并且可精確識別心室激活的最遲部位，同時可在手術中鎖骨下打開電極背心，在術中指導導線和電極的放置，優化了CRT方案。

在植入指征上，國際CRT植入指南中推薦12導聯心電圖作為CRT植入指征的檢查工具。最近MARC［20］團隊的研究引入心室電解耦（VEU，左右心室激活時間之差）的概念，通過ECGI測量VEU，發現CRT應答與VEU延長有關。通過VEU預測出CRT應答敏感性達90%，特異性為82%。VEU高于臨界值的患者CRT應答可能性比其他患者高42倍。另有證據表明，一部分無左束支傳導阻滯（LBBB）的患者也可能會對CRT治療產生反應，一些非特異性室內傳導障礙（NICD）的患者也能檢測到明顯的VEU。因此，CRT植入也適用于ECG上未體現出明顯QRS延長，但有明確VEU延長的患者。VEU的測定有較高的敏感性與特異性，是對常規ECG檢查的有效補充，可以更好地篩選適合CRT植入的患者。

5 挑戰與局限性

盡管ECGI有較大的臨床應用潛力，但目前技術難點在于最佳的逆向算法以及正則化算法的構建。由于人體的復雜性，如身體各部位導電性不同、患者結構的特異性等均會影響結果的準確性［22］。ECGI的原理是從體表獲得心臟電生理信息，然后通過重構出心外膜表面的電信息并進行分析。但心內膜激活與心外膜并非完全同步，盡管現在有研究顯示兩者有密切聯系，但仍存在差異。

在臨床應用上目前也有著一定的局限性。ECGI在識別PVC的來源時，當遇到PVC發生在靠近室間隔的部位，ECGI預測的準確度有所下降。Jamil-Copley團隊和Erkapic團隊分別報道1例ECGI系統錯誤定位PVC起源（起源心室標記錯誤）的患者［3］。

ECGI在臨床廣泛應用的價值仍有待明確。臨床上對于各種心律失常的診斷仍以侵入性檢查為金標準。在手術過程中經過侵入性檢查定位后再進行手術治療是現在很多心律失常手術治療的常規流程。從患者和社會經濟學角度來看，對患者手術前進行252導聯甚至更多導聯的體表電勢廣泛測定，并加以CT/MRI掃描來獲取解剖學信息是否有必要；這項檢查所產生的費用及輻射曝光量等相比帶來的優勢是否有價值仍值得考量。

6 小結

ECGI填補了侵入性電生理檢查和ECG間的空白。它僅需通過單次搏動即可繪制出心臟電活動圖，甚至透壁電活動圖，較大提高診療效率［23］。通過電活動同步評估可以實現為患者制定個性化的CRT方案，同時可以篩查出當前尚無癥狀，但有必要進行CRT治療的患者。未來的應用前景包括針對傳導異常的風險評估分層（包括傳導減慢，房顫中的電活動紊亂，低電壓等），探究結構異常與電活動異常（包括纖維化，脂肪變性等）之間的關系等。盡管ECGI目前尚存在眾多問題，但未來在臨床和科研方面的應用前景仍然不可小覷。