心房顫動高功率短時程消融策略的研究進展

趙震 孫雪榮 喬宇 郭雨龍 郭金銳 劉可 劉晨 劉帆 郭濤 牛國棟

(1.昆明醫科大學附屬心血管病醫院 云南省阜外心血管病醫院心律失常中心，云南 昆明 650102； 2.昆明醫科大學研究生院，云南 昆明 650000； 3.中國醫學科學院 北京協和醫學院 國家心血管病中心 阜外醫院 心律失常中心，北京 100037)

導管消融在改善心房顫動(房顫)癥狀和維持竇性心律方面的療效優于抗心律失常藥物，已成為治療癥狀性房顫的首選方案[1]。房顫導管消融的基礎是肺靜脈隔離(pulmonary vein isolation，PVI)，射頻作為臨床應用最廣泛的消融能源，目前主流消融策略為功率控制模式下逐點消融，但由于設備條件的限制，最大安全輸出功率為40 W，需要消融導管長時間穩定貼靠于局部才能實現每個點的透壁毀損，對于術者的導管操作技巧要求較高，導致學習曲線過長，單次手術時間過長，不利于手術的推廣。而且，在長時間放電過程中，導管移位會影響心肌毀損的透壁性與連續性，增加肺靜脈電位恢復率，手術并發癥也不容忽視。因此，在保證安全性的前提下，快速實現連續透壁的永久性心肌毀損是房顫射頻消融的關鍵[2-3]。目前研究表明，以45～90 W的功率在短時間(≤20 s)內釋放能量可以改善消融灶的連續性和透壁性，并減少對周圍毗鄰組織的損傷，這種消融模式稱為高功率短時程(high-power short-duration，HPSD)消融，但該策略由于功率過高以及放電時間過短也帶來了臨床的顧慮。目前研究表明，HPSD消融可取得與傳統消融(conventional ablation therapy，CAT)策略相當甚至更好的臨床效益，現就HPSD消融策略的研究現狀、優勢、局限性及展望做一綜述。

1 HPSD消融的基礎原理

射頻消融原理是通過熱損傷造成不可逆性心肌損毀，使心肌細胞失去產生及傳導電活動的能力，熱損傷分為早期阻抗加熱和后期傳導加熱階段。阻抗加熱階段持續約10 s造成局部心肌組織不可逆性損傷，是導管消融的主要效應階段；傳導加熱階段是阻抗熱向深層心肌及周圍組織被動傳導的過程，該階段具有時間依賴性，持續時間過長導致周圍毗鄰組織(食管、迷走神經及肺組織)損傷。理論上，HPSD消融策略通過提高功率可大幅縮短放電時間，從而在增加阻抗熱占比的同時，減少傳導熱占比，形成連續透壁的心肌損傷，并減少毗鄰組織損傷[4]。同時，HPSD消融需要維持導管穩定的時間顯著縮短，可減少術中由于導管與組織貼靠不穩定造成的壓力波動，從而降低肺靜脈電位恢復率。Yavin等[5]利用CARTO 3系統的VisiTag模塊對HPSD(45～50 W/8～15 s)和CAT(20～40 W/20～30 s)術中導管穩定性與肺靜脈電位恢復的關系進行研究，結果表明：如果放電過程50%以上的時間導管移動度>1 mm，患者遠期肺靜脈電位恢復率為78.2%(1年)。與CAT相比，HPSD消融肺靜脈電位恢復率較低(16.6%vs 52.2%，P=0.03)。近年來關于HPSD消融的基礎和臨床研究也證實該策略的可行性。

2 HPSD消融灶的基礎研究

2.1 HPSD消融灶的生物物理特性

Bhaskaran等[6]的動物研究發現，以不同功率放電5 s，毀損平均深度分別為(2.3±0.5)mm(50 W/5 s)、(2.2±0.3)mm(60 W/5 s)、(2.1±0.3)mm(70 W/5 s)和(2.4±0.8)mm(80 W/5 s)，均可實現心房肌透壁性損毀，毀損平均寬度分別為(5.1±0.3)mm(50 W/5 s)、(5.4±0.2)mm(60 W/5 s)、(5.9±0.0)mm(70 W/5 s)和(6.5±0.1)mm(80 W/5 s)，與CAT(40 W/30 s)策略形成的消融灶[深度：(2.4±0.8)mm；寬度：(5.2±0.2)mm]相比，HPSD消融可較易實現連續透壁性心肌損毀。在安全性方面，50 W/5 s和60 W/5 s的消融方案中未發生氣爆，但80 W/5 s的消融方案有氣爆發生，且與CAT中氣爆的發生率相似(10.5% vs 11.0%，P=0.9)，證實50～60 W/5 s的HPSD消融較CAT更安全且有效，也促進更高功率的HPSD消融策略的探索。

近來QDOTMICROTM導管的應用推動了90 W/4 s的超高功率短時程(very high-power short-duration，vHPSD)消融的研究，該導管頭端附有6個熱電偶，距離頭端距離≤3 mm，可有效減少鹽水灌注對導管-組織接觸面溫度監測的影響，更準確地反映組織表面溫度，避免過度加熱導致的并發癥。Leshem等[7]的研究結果表明，與CAT相比，90 W功率持續放電4 s產生的消融灶直徑更大[(6.16±0.40)mm vs (4.09±0.80)mm，P<0.01]，深度相近[(3.62±0.60)mm vs (3.74±0.60)mm，P>0.01]，大體標本呈連續透壁的線性消融灶，消融線上無明顯Gap，消融過程中無焦痂形成和氣爆發生。該消融模式使更多的能量作用于阻抗加熱階段，限制了傳導加熱對周圍組織的損傷，可實現較為持久的PVI，為避免過度加熱，消融術中設定監測溫度上限為65 ℃，因此術中實時溫度的準確反饋尤為重要。Takigawa等[8]使用QDOTMICROTM導管和Thermocool SmartTouch導管分別進行溫度/流速控制(temperature/flow controlled，TFC)消融和標準功率控制消融，結果表明：與標準功率控制消融相比，TFC/HPSD消融可產生更大[39.4(29.1～50.1)mm2vs 19.9(14.7～25.2)mm2，P<0.01]、更淺[3.8(3.0～4.4)mm vs 2.7(2.2～3.4)mm，P<0.01]、更均勻的連續透壁的線性消融灶，線性消融灶中漏點發生率較低(3.8% vs 27.7%，P<0.01)，且周圍組織出血和氣爆發生率更低，證實TFC/HPSD消融是一種安全有效的消融策略，但TFC消融模式與功率控制消融模式相比是否更具優勢需進一步研究。目前的基礎研究表明，HPSD消融可通過改善消融灶的連續性和透壁性實現持久的PVI，且并發癥發生率較低，較多的研究已證實45～60 W的HPSD消融方案是安全可行的，但70～90 W的vHPSD消融策略的有效性及安全性需進一步驗證。

2.2 消融終點預測參數輔助HPSD消融

由于HPSD消融時間過短，如何通過合理選擇消融終點來避免HPSD過度消融引起氣爆和焦痂形成的風險，在指導臨床應用中非常重要。消融終點預測參數可反饋心肌的損毀程度，臨床常用參數包括單極電位(unipolar signal modification，USM)、阻抗以及一些復合參數。隨著壓力感知導管的應用，由壓力、放電時間和消融功率等指標加權計算得出的復合參數，如毀損面積指數(lesion size index，LSI)和消融指數(ablation index，AI)，是目前臨床應用最廣泛的間接預測參數[9-12]。Bourier等[13]對放電功率、時間與AI的關系進行計算機模擬，結果顯示：AI值隨著功率的增高呈比例增高，在放電前5～10 s內AI值增幅最大為27.5%，放電20～30 s內AI值的增幅為15.2%，功率為50～90 W時可在10 s內達到PVI所需的AI值(400～500)，該研究證明50～90 W的HPSD消融方案在理論上均可達到消融預設終點。同時該研究表明，15～20 g接觸壓力下，采用50 W/13 s、60 W/10 s和70 W/7 s三種不同HPSD消融方案形成的毀損灶平均寬度分別為10.2 mm、10.4 mm和11.2 mm，平均深度分別為4.7 mm、4.3 mm和3.9 mm，相應AI值分別為504±21、502±15和501±20，而30 W/30 s的CAT方案形成的毀損灶平均寬度與深度分別為8.9 mm和5.7 mm，相應AI值為501±15，與上述各方案AI值無顯著差異，但由于心房不同部位厚度不同，在消融過程中心房不同部位的預設AI值仍需進一步研究。綜上所述，HPSD消融相較于CAT具有明顯優勢，但目前臨床中以AI來輔助HPSD消融尚存在局限性，故需設定固定的功率與時間的組合來實現合理的毀損范圍，從而保證HPSD的安全性，指導臨床的推廣。

3 HPSD消融的臨床研究

3.1 HPSD消融效率及有效性

多項臨床對照研究結果顯示[5，11，14-21]，HPSD消融的手術時間較傳統方法減少12%～39%，消融放電時間減少36%～65%，手術效率顯著提高，X線透視時間有一定程度減少，且急性PVI率及遠期房顫復發率均有所改善(表1)。Pambrun等[11]的研究表明，與CAT相比，HPSD消融單圈隔離率顯著提高(92%vs 73%，P<0.001)，急性肺靜脈電位恢復率下降(2%vs 17%，P<0.001)，1年手術成功率相似(90%vs 88%，P=0.75)。最新的一項臨床薈萃分析也得到類似結果，與CAT相比，HPSD模式具有較高的單圈隔離率(OR=3.58，95%CI1.93～6.61，P<0.001)，急性肺靜脈電位恢復率較低(OR=0.56，95%CI0.38～0.85，P=0.005)，手術成功率較高(OR=1.44，95%CI1.10～1.90，P=0.009)[22]。

目前研究表明，HPSD消融對陣發性房顫患者的肺靜脈電位再通率有明顯的降低，但持續性房顫或長程持續性房顫患者單純PVI無法達到維持竇性心律的目的，需聯合其他消融術式，如上腔靜脈消融、線性消融、二尖瓣峽部消融和三尖瓣峽部消融等。Ejima等[19]將120例陣發性房顫患者分成兩組，分別以CAT和HPSD消融策略在實現PVI的同時對上腔靜脈和三尖瓣峽部進行消融，結果顯示房顫復發率較低(12% vs 28%，P<0.01)。該研究表明HPSD消融用于上腔靜脈隔離和三尖瓣峽部消融的效果較CAT更為可觀，但能否提升持續性房顫的消融效果需進一步研究證實。Winkle等[23]隨訪了4年間接受HPSD消融的患者1 250例，術后1年和4年的成功率研究結果顯示：陣發性房顫分別為83.1%和79.7%，持續性房顫分別為74.2%和63.2%，長程持續性房顫分別為63.1%和51.6%。HPSD模式進行后壁頂部和底部線性消融對陣發性房顫的復發率無影響，但增加了持續性房顫(P=0.001)和長程持續性房顫(P=0.029)的復發率。綜上，HPSD消融作為新型消融策略，其有效性及效率已得到大量臨床研究的證實，但房顫HPSD消融的遠期復發可能與個體的差異、房顫的類型、不同的標測和消融系統及手術流程有關。

3.2 HPSD消融安全性

影響HPSD消融安全性的因素包括放電時間、導管壓力、鹽水泵速和消融間距等，由于此時功率較高，放電時間的影響尤為關鍵。當放電時間過長時，可發生食管損傷、焦痂形成和氣爆。Winkle等[24]回顧性分析13 974次HPSD消融術中的并發癥的結果顯示，氣爆發生2例，心房食管瘺發生1例，術中無焦痂形成。該研究證實45～50 W的HPSD模式消融并發癥發生率較低，是一種安全的消融策略。理論上，較高的功率輸出會增加焦痂形成和氣爆的風險，但QDOTMICROTM導管可實時監測組織表面溫度，使70～90 W的vHPSD消融方案在提升效率的同時兼顧其安全性。既往臨床研究提示，HPSD消融模式能減少手術相關并發癥，但最新的薈萃分析結果顯示，與CAT相比，HPSD消融模式主要并發癥(RR=0.75，95%CI0.44～1.30，P=0.31)和食管熱損傷(RR=0.57，95%CI0.21～1.51，P=0.26)的發生率相似，尚需進一步研究證實[22]。

4 HPSD消融的優勢

HPSD消融形成的消融灶淺且寬，可以改善消融灶的連續性和透壁性，減少周圍組織的損傷，實現較為持久的PVI。消融功率的提高易引發氣爆、焦痂形成、心包壓塞等并發癥，但大量的研究表明，這些并發癥的發生率有所降低。同時，消融終點預測參數和溫控導管的應用為HPSD消融提供安全性保障，使其在臨床中得以應用。目前的臨床研究表明，HPSD消融的消融時間和手術時間明顯縮短，維持導管與組織間穩定貼靠所需的時間減少，極大程度限制心臟跳動和呼吸對消融的影響，手術效率顯著提高，遠期肺靜脈電位恢復率有所改善。HPSD消融作為一種改良的射頻消融策略，與冷凍球囊消融、脈沖電場消融和激光消融等新技術相比，其發展時間更長，在現有的技術條件下較易實現，安全高效，可行性較高。

5 HPSD消融的局限性

HPSD消融模式可提升PVI的持久性并減少周圍組織損傷，但無法從根本上避免射頻能量對于周圍組織的損傷，也無法在房顫導管消融有效性與安全性方面帶來革命性的進展。HPSD消融目前仍有一些問題需要解決：(1)HPSD模式過程參數(包括功率、放電時間及鹽水泵速等)設置無統一的標準。有研究發現，HPSD消融(50 W/5～15 s)術后發生心房撲動的風險增加(1年：HR=1.68，P=0.03；3年：HR=1.42，P=0.04)，可能與左心房后壁的能量輸出不足未形成透壁性損傷有關[17]。Leshem等[7]研究發現，消融功率≥70 W增加氣爆和焦痂形成的風險，HPSD消融在較薄的組織上可形成連續透壁的線性消融灶，但在較厚的組織上由于放電時間過短而無法形成透壁性心肌損毀。(2)HPSD消融雖降低肺靜脈電位恢復率，但由于房顫復發的機制復雜，遠期房顫復發率改善有限。有研究發現，HPSD消融肺靜脈電位恢復的位點多位于肺靜脈間嵴和食管附近，可能與能量輸出不足造成可逆性損傷有關[19]。de Pooter等[25]經“CLOSE”標準指導實現PVI后，房顫復發患者中62%依然維持PVI，這些患者與肺靜脈電位恢復患者相比，在三維標測系統上低電壓區發生率較高(57% vs 17%，P=0.033)，該研究提示房顫復發與左房纖維化程度有關。(3)HPSD消融如何在高功率輸出的同時兼顧安全性是其關鍵問題。有研究表明，AI指導下的50 W高功率消融的單圈隔離率為92%，6個月手術成功率為96%，且并發癥較少，證明AI指導下的HPSD消融可在保障安全性的同時實現高效消融[26]。但AI在70～90 W的vHPSD消融策略中的應用受到很大限制，因為術中AI計算需要一個穩定的呼吸周期，初始值顯示時已經超過400，術者需要在AI值顯示之前停止放電，避免過度加熱和并發癥的發生，導致在臨床應用中無法依靠AI。(4)HPSD消融模式在陣發性房顫中具有較好的臨床效果，能否對持續性房顫和長程持續性房顫也取得較好的臨床收益尚缺乏相關的臨床研究。

6 未來展望

HPSD消融模式較CAT策略實現了很大的進步，改善了消融灶的連續性和透壁性，提升了PVI的持久性，且形成的消融灶較淺，減少了周圍組織的損傷。目前，40～60 W/10～20 s的HPSD消融方案的安全性和有效性已在基礎和臨床研究中得到證實，但70～90 W的vHPSD消融的安全性及有效性尚需進一步研究證實。消融終點預測參數的輔助和溫度監控下HPSD消融進一步保障了手術的安全性，但消融終點預測參數的設置是HPSD消融的關鍵問題，仍需進一步基礎和臨床研究為HPSD消融策略的制定提供依據，對消融參數進行不斷優化，最終形成統一標準并規范臨床應用。HPSD消融在線性消融、環上腔靜脈消融、二尖瓣峽部消融和三尖瓣峽部消融等術式中也表現出較好的效果，能否改善持續性房顫的消融效果值得期待。HPSD消融通過調整阻抗熱與傳導熱的關系改善消融效果，但目前很難同時兼顧有效性和安全性，期待未來能夠在放電的同時實時監測組織毀損程度及毀損范圍的變化，從根本上解決房顫射頻消融的有效性與安全性之間的矛盾。

7 小結

與CAT相比，消融終點預測參數指導下的HPSD消融可實現高效消融的同時兼顧安全性和有效性，但關于HPSD消融過程參數和終點預測參數尚缺乏基礎研究和臨床研究的指導，目前尚未形成標準化，有待更大樣本量的前瞻性隨機對照試驗進一步研究，HPSD消融策略在持續性房顫中的應用能否取得較好的臨床獲益仍需進一步證據。