心脏电生理将步入全三维时代

潘锋

2017年9月29日，国际上第一个无射线导管室在青岛阜外心血管病医院正式启用，由首都医科大学附属北京安贞医院喻荣辉教授进行治疗的3例房颤和1例室上速患者，在完全零射线条件下全部获得成功。

喻荣辉教授是中国绿色电生理联盟首任主席，也是国际上最早实现全系列心律失常完全零射线射频消融手术的学者之一。10月12日，在第二十八届长城国际心脏病学会议上，喻荣辉教授接受了记者的采访。他说：新一代绿色电生理技术能够实现“低害、安全、精准、高效”的治疗效果，这标志着心脏电生理由二维时代步入了全三维时代。这种新理念和新方法代表着心律失常领域的一次革命。

二维X线介入治疗的局限性

喻荣辉教授说，1895年德国物理学家伦琴发现X线，开启了医学影像学的新篇章。X线已经成为现代医学中重要的诊断和治疗方法之一。自1987年医学界应用导管射频消融术治疗快速性心律失常以来，心脏电生理和导管射频术得到了日益广泛的应用，并成为绝大部分快速心律失常治疗的首选方法和最有效的根治手段之一。与冠心病介入治疗相似，传统心电生理标测和消融均须借助导管介入技术完成，需要频繁使用X线透视，利用X线指导导管的操作和定位。传统心电生理技术学实质上是心电学与X线心脏二维解剖信息的结合。

喻荣辉教授指出，X线辐射的副作用是传统二维心脏电生理介入治疗的重要弊端之一，患者、医护人员、技术人员均会受到X线辐射的影响。对于长期从事介入治疗工作的医护人员来说，长时间、大剂量、频繁、近距离地接触X线辐射，可抑制和损害人体的组织细胞，导致白细胞减少，同时也会导致人体抵抗力下降等，甚至引起体内细胞突变，诱发癌症，已经成为临床电生理医生面临的重大健康隐患。

近年来，关于X线辐射对患者和医生的损害不断见诸报道。射线辐射对患者的直接损害是明确的，如反复发作的房颤患者，多次介入治疗后会引发严重后果。国际上曾有报道，一位患者进行了3次房颤手术，每次手术时间和X线照射都在120分钟，累计360分钟，术后患者背部的皮肤出现了一个大的溃疡。研究发现，人体不同器官对电离辐射的敏感性并不一样。随着心律失常介入手术量的迅速增加，患者及医护人员常常要接受较高剂量的射线辐射，不断积累的辐射生物学效应可能对他们的健康造成重要影响，这些影响包括诱发白血病等恶性肿瘤的随机效应，和造成皮肤红斑、脱发、白内障等确定效应。X线辐射还有可能对患者和术者后代的遗传性产生影响，有诱发胎儿畸形的危险。此外，介入医生的培养曲线非常缓慢，医生手术时穿着几十斤重的铅衣，长久下去从脊椎到关节都会受到不同程度的损害，因而缩短了医生的职业生涯。

喻荣辉教授说，除了X线辐射危害以外，传统的二维X线心电生理标测和导管消融术，仅能提供心脏二维解剖结构信息，无法准确地将腔内心电图与心脏的立体空间结构结合起来，更无空间定位和记忆功能，无法呈现心脏三维空间结构，不能直观显示心律失常的发生机制，难以实时监控电极导管的移动等。二维X线图像无法真实显现病变组织和重要心脏结构的真实距离，从而可能造成高估或低估手术风险，导致手术失败或损伤心脏重要结构。对于复杂解剖部位定位、标测和消融，尤其存在明显缺陷；不准确的定位又可导致无效消融或过度消融，增加手术风險；对于复杂的心律失常的标测和消融耗费时间长，导管定位不准确，成功率低，且因操作复杂，X线辐射剂量更为明显；另外，传统X线不能直接显示血管或心腔，需要辅助以造影剂，因此增加了手术风险，同时可能恶化肾功能不全患者的病情。

实现绿色电生理的技术基础

喻荣辉教授说，长期以来，医学界一直都在探索如何减少心脏电生理介入治疗中的X线射线危害。近30年来，随着三维标测系统、磁导航技术和心腔内超声（ICE）等绿色电生理技术的问世和新设备的应用与普及，介入医生可以在计算机上建立心脏三维模型，更好地显示心脏和血管的三维结构，有利于指导导管操作和定位，极大地提高了复杂心律失常的射频消融成功率，同时减少了手术时间和X线曝光量，新一代绿色电生理技术能够实现“低害、安全、精准、高效”的治疗效果，心脏电生理由二维时代逐渐步入三维时代，甚至进入全三维零射线时代。

喻荣辉教授介绍说，当前，CARTO系统和EnSite系统是临床上最常使用的两种心脏电生理三维标测系统。心脏三维标测将心电学和三维解剖信息结合，可揭示心律失常机制和靶点，指导导管规避心脏重要结构，提高了消融疗效，降低了手术风险，缩短了手术时间。三维标测系统的应用，真正实现了内科医生“看着心脏做手术”，并大幅度降低了以往X线和造影剂所带来的伤害，实现了绿色电生理。

CARTO系统20世纪90年代问世，其基本原理是通过磁场发生器产生环绕心脏的磁场，并通过计算机对磁场进行空间区分编码和定位。当消融导管进入定位板的磁场时，由传感器接收到的磁场信号和电极接收到的局部心电信号通过导管尾端的连线，传入CARTO磁/电处理器进行处理。原始数据经过工作站的处理，通过计算机显示出心脏的三维解剖图像、电激动播散顺序以及消融导管的位置，同时也可记录电生理检查所需的体表和心内电图。CARTO系统的理论标测误差小于0.2毫米，完全可以满足射频消融的需求。随着影像融合技术的引进，其构建的电解剖图形更加完整，与实际情况更加吻合。

CARTO系统由于其较高的标测精度以及良好的人机对话和稳定性，能够为医生提供大量有价值的电生理信息。随着新技术的不断出现，尤其是导管可视化和FAM建模以及压力反馈技术的出现，不但进一步提高了手术的成功率，同时也为降低射线辐射提供了有力的技术保障。CARTO现在已经广泛应用于室上性心动过速、心房扑动、心房颤动、室性心动过速等的治疗。

喻荣辉教授介绍，EnSite系统是目前世界上主流的两种三维电生理标测与导航系统之一，其包括一个平台和两套系统。与CARTO系统不同，EnSite系统的定位原理基于电场理论，其三对电极两两之间形成X、Y、Z三维正交电场，以腔内电极或体表电极作为位置参考，在感知电场内任意电极电信号的同时，通过计算机工作站处理，定位其空间位置、运动方向，通过相邻电极的空间位置关系运算出导管弯曲程度，并将这些信息实时显示出来。EnSite系统以连续采集高密度轨迹点的解剖模型重建方式，精细化地重现了心脏的解剖细节，系统可以感知接入低能电流输出仪器的任何电极，包括标测导管、射频消融导管等。endprint

EnSite系统提供了完整、精确、高效及开放式的选择功能，可以直观显示心脏内解剖结构、异常激动起源、电激动传导方向等，对疑难快速性心律失常进行准确快速的标测并分析其机制，以指导消融策略的制定，显著缩短医生的学习曲线，提高临床诊疗技术，保障手术成功率，降低术中、术后并发症；在临床上，可应用于不适当窦性心动过速，心房颤动，房性心动过速、室性心动过速和阵发性室上性心动过速等复杂心律失常的治疗。

喻荣辉教授还介绍道，20世纪90年代以来，磁导航技术在全球各大医学中心得到推广应用。他进一步介绍说，磁导航系统的全称是磁力辅助导航介入系统，是用磁场来引导磁导管的行进方向，由半球形磁体、推进系统、控制系统、操作系统及软件等部分组成。当两侧的磁体旋转时，在磁场范围内可产生不同强度和方向的磁力线，由此来调控磁导管在心腔内的运动，从而达到准确标测和消融。医生从导管室外计算机屏幕的三维虚拟心脏或心脏解剖影像上，借助方向导航、靶点导航和解剖标志导航，实现对磁导管的遥控操作。

喻荣辉教授表示，临床试验和实践证明，磁导航系统在起博、电生理技术方面拥有明显优势，它适应症广泛，无论是心衰患者的三腔起博器的植入，还是心房颤动等复杂心律失常，磁导航系统都能轻松应对，极大地提高了消融导管远端接触的稳定性，使标测更准确，消融效果更好，心律失常射频消融治疗效率更高。磁导航的磁导管柔软，定位精确，克服了因复杂心脏解剖结构带来的困难，使导管能够顺利到达靶点，减少了心脏穿孔和其他主要并发症的发生，射频消融效果更加可靠和有效。

绿色电生理不会一步到位

喻荣辉教授强调指出，虽然传统二维电生理标测不能满足日益发展的心律失常诊治的需求，但对于部分有血管畸形、复杂心脏畸形，以及起搏器植入后有导丝断裂或需要拔出的患者，尚须结合传统的X线造影技术来完成手术。尽管三维电生理正在逐渐成为主流，但我们也应看到，目前三维标测及操作本身也存在一定的局限性，如三维系统重建的心脏构型是通过导管逐点采集而来的，本质上是真实解剖的虚拟空间透射，与真正的解剖仍存在一定程度的差异，但这种差异随着三维标测系统的进步正在逐渐缩小。此外，如果不了解心脏消融部位的特殊解剖结构，可能会增加操作风险。无X线指导下全三维导管操作的局限性包括：电极放置过程中的局限性，导管消融过程中的局限性等。

喻荣辉教授还阐述说，绿色电生理不等于否定X线。传统心律失常导管消融相关的射线暴露对健康的随即效应及确定效应虽小，但不容忽视，因射线量具有累积效应，对年轻人群危害更大，但片面追求零射线也属本末倒置，X线依然是电生理技术不可或缺的工具，只有在保证安全的前提下，应用三维技术尽可能减少X线辐射才是绿色电生理的主旨。全三维操作也只是整个电生理手术的一部分，术前的影响学检查，术中实时的影像学监测，术后影像学随访都非常重要。全三维是电生理学习曲线的升华，是熟练手术者基于对影像学深刻理解后的新体验，追求有效性及安全性才是电生理的硬终点，此所谓“不为无线而无线，须有铅时应有铅”。

喻荣辉教授接着说，射线辐射本身是不安全的因素，绿色电生理技术基于现代的三维和超声标测、磁导航等新技术，最终的目标是减少射线；但绿色电生理技术是一个探索的过程，不可能一步到位，仍处于探索和发展阶段，部分相关配套的硬件和手术耗材，例如可视化鞘管和导航导丝尚在研究试验中。

中国走在世界前列

据记者了解，国内绿色电生理的实践最早可以追溯到2011年，以刘小青教授为代表的专家进行了零射线室上速消融的探索。从2013年开始，以喻荣辉教授为代表的部分中青年心律失常专家就开始通过临床手术和学术论坛推广最困难的零射线房颤技术，从此实现了95%以上患者的无射线射频消融治疗。全程零射线导管消融、零射线房间隔穿刺术、无射线导管室等技术率先在国内实现，这代表着当前心血管领域的最深入的创新，中国电生理医生走在了世界前列。喻荣辉教授率先在国际上开展了首例无射线无超声的全三维全程零射线下的介入手术，其重要意义在于不仅实现了常规条件下的零射线，同时也不需增加费用。这一更安全、更精准的新技术不仅在全国逐渐推广，而且还吸引了很多外国同行前来学习。

在2016年10月举行的第27届长城国际心血管病学会议上，中国绿色电生理联盟宣告成立，并将有关技术在国内国际均申请了专利。中国绿色电生理联盟不仅是一个推动学术交流的平台，其最根本的目的就是要以“低害、安全、精准、高效”的技术为方向，通过技术的进一步推广和对知识的理解，提高我国心律失常的治疗水平，并将X线辐射对患者和医生的健康影响降到最低。

在采访中喻荣辉教授解释说，所谓“绿色”，即对环境、患者、医生的损伤与危害逐渐降低。“绿色”的概念对特殊人群十分重要，如对于孕妇群体，由于射线对胎儿的影响非常大，尤其在怀孕前6周更易致胎儿畸形，因此既往射线禁忌开展手术的孕婦和儿童群体将受益于此技术的推广。此外还有肾脏病患者，介入手术会使用大量的造影剂，如果患者有肾脏功能不全，造影剂代谢产物排泄障碍就会造成新的肾脏损害。同时，绿色电生理技术还能显著减少射线对医务人员的累积危害，降低医务人员的铅衣体力负荷和闷热感，增加舒适感。

但喻荣辉教授认为，这种“绿色”技术不应仅仅局限于上述少数特殊人群，应推广到整个医疗环境和更多的心律失常病种，但绿色电生理技术推广的最大难点是如何改变术者根深蒂固的传统习惯，让术者真正认识到新技术的安全性，并帮助术者熟练掌握规范的系统操作。新的技术方法还有一个学习适应的过程，二维和三维术者培训的区别在于，二维技术医生的学习曲线非常长，三维技术有助于医生对电生理解剖的深入理解，更直观、更准确、更精确，有效缩短了学习周期，绿色电生理技术有着巨大的社会效益和经济效益。他最后透露，中国绿色电生理联盟的专家们正在制定绿色电生理规范化体系和推广计划，将通过开展规范化培训和医院认证等，更广泛地推广绿色电生理技术，相信未来这种革命性的新理念和新方法将会在更多的医院得到应用。

专家简介

喻荣辉，北京安贞医院教授，首都医科大学临床诊疗和研究中心副主任。任中国心脏学会理事、中国绿色电生理联盟主席、中华中医药学会介入心脏病学专家委员会常务委员、中华医学会心电生理和起搏分会青年委员等职。系中国首位房颤研究方向博士后，师从国内著名心脏介入专家马长生教授。2005年起先后到加拿大、美国等多所心脏中心学习和研修，目前主要从事复杂心律失常，尤其是房颤、室速的导管根治治疗，每年完成心律失常导管消融近1800例，近年来累计总导管消融超过10000例，是国际上手术例数最多的学者之一。2015年在国际上首创无超声辅助的全程零射线消融和三维房间隔穿刺新技术，从而使常规射频消融术适用于包括孕妇、儿童等在内的所有患者。先后承担过国家自然科学基金等多项科研课题，在国内外多家专业心血管杂志发表论文数十篇，在国内外各种心脏病学会议上作专题报告和手术演示数百次。endprint