房颤导管消融新技术和新器械

首都医科大学附属北京安贞医院 心内科，北京 100029

引言

导管消融在世界范围内已经成为房颤治疗领域最为有效的治疗手段。由于导管消融可有效控制心律失常症状、减少复发，改善患者预后，在房颤治疗中的地位越来越高。随着循证证据的积累，导管消融适应证逐步拓宽[1]。新技术、新方法、新器械的发展和应用，使导管消融日臻完善[2]。

房颤导管消融的关键在于产生连续、透壁的损伤，以实现肺静脉的持久隔离和消融径线的高质量阻滞[3-4]。但传统消融能量如射频和冷冻的安全性和有效性往往不能兼得，二者都是通过温度效应（热损伤及低温结晶）产生非选择性损伤，在造成足够深度的消融损伤同时，对心肌和邻近组织如血管、神经、食管、传导系统产生等同的损伤效应，因此存在一定的并发症风险[5-6]。为克服上述不足，近年来出现了多种新型的消融能量方法和技术，如开放式灌注消融导管、多电极射频球囊消融导管、热球囊消融、可视激光球囊消融和脉冲电场消融等。本文就其中有较强应用前景的多电极射频球囊消融导管和脉冲电场消融系统进行综述。

1 多电极射频球囊消融导管

多电极射频球囊（Heliostar）表面有10个电极，能够在盐水灌注条件下释放射频能量，而且可以顺应肺静脉的解剖，高效地实现肺静脉隔离。传统的球囊在不同的区域均匀的释放能量，而该球囊可根据消融部位的需要，个体化选择不同电极的消融能量，进而避免特殊结构如食道、膈神经等的损伤。此外，该球囊带有磁电双定位技术，可以与Carto3系统兼容，可以建立三维模型，实时显现球囊位置和消融结果，从而减少射线曝光量[7]。

多电极射频球囊消融导管由手柄、管身和头端（包括球囊）组成，长度为110 cm。导管管体为10.5 F，当球囊完全收起时，球囊部分的最大外径为13.5 F。该导管设计为单向打弯，并可以通过旋转导管到达不同的部位。球囊的输送和操作需要借助一个13.5 F的可调弯鞘。灌注泵通过导管手柄上的灌注管路向球囊头端灌注肝素化的生理盐水，从而使球囊能够膨胀，并对电极进行冷却。每个电极有四个灌溉口，直径为0.0889 mm，沿着电极的中线等距离分布。远端球囊最大直径为28 mm，球囊表面包括10组镀金的消融电极。每组电极长度为14.4 mm，宽度从远端到近端为1.1～4.4 mm不等，呈泪滴状等距离分布在球囊表面[7]。

球囊的顺应性设计确保了电极与组织的接触。如与三维系统联合使用，系统可以识别并将每组消融电极进行单独编号。在X线上，球囊也有可识别的标记，以区分哪组电极与后壁相邻。由于球囊导管电极仅能记录肺静脉前庭的电位，肺静脉内电位的标测需要特制的标测电极来确认是否实现肺静脉隔离。与传统消融工具一样，实现肺静脉隔离需要球囊与肺静脉前庭的充分贴靠，多电极射频球囊可通过不同电极间的阻抗变化来间接判断组织贴靠，这是冷冻球囊无法实现的[8]。由于可以通过一次或多次释放能量来实现肺静脉隔离，该消融系统的学习曲线较传统的逐点消融明显缩短，可以更加方便地进行推广和普及[9]。

2017年在美国心律学年会上发布的RADIANCE 研究首次证实了Heliostar射频球囊消融导管在临床应用的安全性和有效性。约80%的肺静脉在单次能量释放后实现隔离，平均手术时间101 min[10]。应用该导管消融后随访1年，结果显示86.4%的患者可以维持窦性心律[11]。术中无心脏压塞、无脑卒中及神经系统损伤影像学表现，术后随访无肺静脉狭窄和左房食管瘘等严重并发症的发生。2018年开始的STELLAR研究，将在全球40家中心入选640名患者，进一步评估多电极射频球囊在房颤治疗中的价值。

虽然在初步的临床试验中，Heliostar射频球囊消融导管表现出了良好的安全性。但在RADIANCE研究中1例患者发生膈神经麻痹，术后随访12个月仍未恢复。术中有6例患者消融过程中发现消融导管出现焦痂，但无栓塞事件发生。在后续的临床研究中，需要进一步优化消融参数设定，以尽量避免并发症的发生。

2 脉冲电场消融

脉冲电场消融（Pulsed Field Ablation，PFA）利用短时程、高电压的多个电脉冲来进行消融能量的释放，可以在细胞膜上产生不可逆的纳米级微孔，导致细胞死亡，从而达到肺静脉隔离的终点[12-13]。PFA具有心肌组织选择性、非温度效应消融、能量释放快速、损伤深度可控、不需要完全贴靠等特点，在有效、迅速地实现心肌损伤的同时，可在一定程度上减少肺静脉狭窄风险[14]，避免对周围组织如食管和膈神经损伤[15]。

PFA有几种不同的导管和电极设计类型，包括心外膜线性导管、球囊导管、网篮导管和环形导管等。目前应用于临床的PFA系统由3个部分组成：提供高压脉冲的发生器、PFA导管和13 F可调弯鞘。PFA消融导管采用网篮设计，5条张开的网篮组件中各包括4个记录电极。当网篮完全展开时直径为31 mm，所有的电极均可发放脉冲能量，在两次消融能量释放之间，可以旋转导管以保证肺静脉前庭的充分干预。消融过程中，应放置心室电极使得QRS波起始后发放脉冲波。与射频消融相比，PFA不依赖于导管与组织贴靠程度，即非压力依赖性，而是电场强度依赖性。PFA造成的组织损伤取决于电压和电场强度及电极导管与组织间的距离。然而，无论是射频消融、冷冻球囊或是激光球囊，实现透壁损伤需要足够的消融时间。而PFA的能量释放可以在一次心跳内完成，3～4次PFA释放即可实现肺静脉隔离。因此，肺静脉隔离可以在1～2 min内实现，整个手术过程可以控制在60 min之内，极大提高了手术效率。

2019年，Reddy等[16]发表了应用PFA进行房颤消融的研究。该研究共入选了81例阵发性房颤患者，结果表明所有患者肺静脉隔离时间均≤3 min，即刻肺静脉隔离率达到100%，手术时间92.2 min，操作时间13.1 min。随访120 d，除1例操作相关心脏压塞外，无脑卒中、膈神经麻痹、肺静脉狭窄及左心房食管瘘等并发症发生，预估12个月窦律维持率87.4%。近期国外报道的一项新型导管，可以联合应用射频能量和脉冲电场消融，该导管应用PFA进行肺静脉隔离，之后应用射频能量进行线性消融，初步临床试验显示了可靠的有效性和安全性[17]。这些研究的初步结果显示，PFA应用于肺静脉隔离有望极大提高手术效率和安全性[18-19]，有着广阔的应用前景。

PFA的局限性包括以下方面。首先，PFA用于房颤消融的最佳参数尚未明确。PFA的预期组织效应包括峰值电压、脉冲数、脉冲持续时间、相位、脉冲形状和脉冲频率等。每种PFA系统都使用其独特的参数组合，仍然需要继续进行相关研究以确定最佳参数，从而实现有效的损伤，且不失去明显的心肌组织选择性。其次，PFA过程中微气泡的产生是否增加无症状脑梗的发生率，还需要临床研究证实。此外，目前动物实验和初步的临床研究证实PFA用于肺静脉隔离的即刻成功率较高，但能否实现肺静脉持久隔离，进而维持窦性心律，仍需要长期的临床随访验证。

房颤导管消融领域不断出现的新技术、新器械达到了前所未有的高度，体现了该领域快速发展、不断突破的现状[20]。导管消融相关新器械主要呈现三个特征：① 便捷化趋势，即通过器械的便捷化降低操作技术门槛，有利于房颤导管消融的推广。传统的逐点式消融对消融术者的导管操控技术要求较高，需要很长的学习曲线，而不断涌现的以球囊为基础的操作可实现一次能量释放即实现肺静脉隔离，未来会使房颤消融得到更快普及；② 智能化趋势，即越来越多的应用人工智能手段来提高消融的有效性和安全性，从精确的压力监测到量化消融，从多电极标测到高精密度标测，越来越多的人工智能技术应用于消融领域，使导管消融从高度依赖术者经验到可重复、可量化，进而提高消融成功率，减少并发症；③ 高效化趋势，不同的消融能源和导管设计，其最终结果均是快速、高效并持久地实现肺静脉隔离，特别是高功率消融的问世，使房颤消融从过去需要数小时的复杂操作，缩短到至今甚至半小时之内即可完成，极大改变了房颤导管消融的传统模式[21]。

在引进新技术的同时，研究需开展经严格设计的临床试验，经相关试验证实安全有效的技术和器械才能广泛的推广应用。在临床试验设计和完成过程中，需要有统计学家的参与，并设置对照组与传统射频消融能量对比。新的消融器械消融房颤成功率需不劣于传统的射频消融导管，且不增加并发症的发生率，是能否应用于临床的前提条件。在新器械和新导管研发过程中，需要进一步完善科技创新团队与临床科研团队的协作体系。临床医生在临床实践过程和器械使用过程中，总结和提出临床需求，进而临床团队和器械研发团队共同确定研发目标，提出改进和解决方案。在器械设计和临床研究实施阶段，临床团队需要全程投入和深入参与，才能使所研发器械最大限度地符合临床需求，解决临床问题。在新技术的引领下持续产出对临床实践有重要影响的研究成果，最终实现房颤防治领域从“点”的突破到“质”的飞跃。

总之，房颤导管消融涌现出多种新型消融能量、消融技术和消融器械，最终目的是提高消融效率，提高成功率并减少并发症。多电极射频消融球囊导管和脉冲电场消融均极大简化了操作流程，但有效性和安全性仍需要长期随访进一步证实。此外，现有消融器械不应仅仅能实现高效肺静脉隔离，经过进一步研发和改进，未来应逐步实现线性消融和特殊部位消融如上腔静脉隔离，从而拓宽应用适应证、扩大临床适用范围。