心房颤动高功率短时程消融策略的研究进展

赵震 孙雪荣 乔宇 郭雨龙 郭金锐 刘可 刘晨 刘帆 郭涛 牛国栋

(1.昆明医科大学附属心血管病医院 云南省阜外心血管病医院心律失常中心，云南 昆明 650102； 2.昆明医科大学研究生院，云南 昆明 650000； 3.中国医学科学院 北京协和医学院 国家心血管病中心 阜外医院 心律失常中心，北京 100037)

导管消融在改善心房颤动(房颤)症状和维持窦性心律方面的疗效优于抗心律失常药物，已成为治疗症状性房颤的首选方案[1]。房颤导管消融的基础是肺静脉隔离(pulmonary vein isolation，PVI)，射频作为临床应用最广泛的消融能源，目前主流消融策略为功率控制模式下逐点消融，但由于设备条件的限制，最大安全输出功率为40 W，需要消融导管长时间稳定贴靠于局部才能实现每个点的透壁毁损，对于术者的导管操作技巧要求较高，导致学习曲线过长，单次手术时间过长，不利于手术的推广。而且，在长时间放电过程中，导管移位会影响心肌毁损的透壁性与连续性，增加肺静脉电位恢复率，手术并发症也不容忽视。因此，在保证安全性的前提下，快速实现连续透壁的永久性心肌毁损是房颤射频消融的关键[2-3]。目前研究表明，以45～90 W的功率在短时间(≤20 s)内释放能量可以改善消融灶的连续性和透壁性，并减少对周围毗邻组织的损伤，这种消融模式称为高功率短时程(high-power short-duration，HPSD)消融，但该策略由于功率过高以及放电时间过短也带来了临床的顾虑。目前研究表明，HPSD消融可取得与传统消融(conventional ablation therapy，CAT)策略相当甚至更好的临床效益，现就HPSD消融策略的研究现状、优势、局限性及展望做一综述。

1 HPSD消融的基础原理

射频消融原理是通过热损伤造成不可逆性心肌损毁，使心肌细胞失去产生及传导电活动的能力，热损伤分为早期阻抗加热和后期传导加热阶段。阻抗加热阶段持续约10 s造成局部心肌组织不可逆性损伤，是导管消融的主要效应阶段；传导加热阶段是阻抗热向深层心肌及周围组织被动传导的过程，该阶段具有时间依赖性，持续时间过长导致周围毗邻组织(食管、迷走神经及肺组织)损伤。理论上，HPSD消融策略通过提高功率可大幅缩短放电时间，从而在增加阻抗热占比的同时，减少传导热占比，形成连续透壁的心肌损伤，并减少毗邻组织损伤[4]。同时，HPSD消融需要维持导管稳定的时间显著缩短，可减少术中由于导管与组织贴靠不稳定造成的压力波动，从而降低肺静脉电位恢复率。Yavin等[5]利用CARTO 3系统的VisiTag模块对HPSD(45～50 W/8～15 s)和CAT(20～40 W/20～30 s)术中导管稳定性与肺静脉电位恢复的关系进行研究，结果表明：如果放电过程50%以上的时间导管移动度>1 mm，患者远期肺静脉电位恢复率为78.2%(1年)。与CAT相比，HPSD消融肺静脉电位恢复率较低(16.6%vs 52.2%，P=0.03)。近年来关于HPSD消融的基础和临床研究也证实该策略的可行性。

2 HPSD消融灶的基础研究

2.1 HPSD消融灶的生物物理特性

Bhaskaran等[6]的动物研究发现，以不同功率放电5 s，毁损平均深度分别为(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)，均可实现心房肌透壁性损毁，毁损平均宽度分别为(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)，与CAT(40 W/30 s)策略形成的消融灶[深度：(2.4±0.8)mm；宽度：(5.2±0.2)mm]相比，HPSD消融可较易实现连续透壁性心肌损毁。在安全性方面，50 W/5 s和60 W/5 s的消融方案中未发生气爆，但80 W/5 s的消融方案有气爆发生，且与CAT中气爆的发生率相似(10.5% vs 11.0%，P=0.9)，证实50～60 W/5 s的HPSD消融较CAT更安全且有效，也促进更高功率的HPSD消融策略的探索。

近来QDOTMICROTM导管的应用推动了90 W/4 s的超高功率短时程(very high-power short-duration，vHPSD)消融的研究，该导管头端附有6个热电偶，距离头端距离≤3 mm，可有效减少盐水灌注对导管-组织接触面温度监测的影响，更准确地反映组织表面温度，避免过度加热导致的并发症。Leshem等[7]的研究结果表明，与CAT相比，90 W功率持续放电4 s产生的消融灶直径更大[(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]，大体标本呈连续透壁的线性消融灶，消融线上无明显Gap，消融过程中无焦痂形成和气爆发生。该消融模式使更多的能量作用于阻抗加热阶段，限制了传导加热对周围组织的损伤，可实现较为持久的PVI，为避免过度加热，消融术中设定监测温度上限为65 ℃，因此术中实时温度的准确反馈尤为重要。Takigawa等[8]使用QDOTMICROTM导管和Thermocool SmartTouch导管分别进行温度/流速控制(temperature/flow controlled，TFC)消融和标准功率控制消融，结果表明：与标准功率控制消融相比，TFC/HPSD消融可产生更大[39.4(29.1～50.1)mm2vs 19.9(14.7～25.2)mm2，P<0.01]、更浅[3.8(3.0～4.4)mm vs 2.7(2.2～3.4)mm，P<0.01]、更均匀的连续透壁的线性消融灶，线性消融灶中漏点发生率较低(3.8% vs 27.7%，P<0.01)，且周围组织出血和气爆发生率更低，证实TFC/HPSD消融是一种安全有效的消融策略，但TFC消融模式与功率控制消融模式相比是否更具优势需进一步研究。目前的基础研究表明，HPSD消融可通过改善消融灶的连续性和透壁性实现持久的PVI，且并发症发生率较低，较多的研究已证实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进一步验证。

2.2 消融终点预测参数辅助HPSD消融

由于HPSD消融时间过短，如何通过合理选择消融终点来避免HPSD过度消融引起气爆和焦痂形成的风险，在指导临床应用中非常重要。消融终点预测参数可反馈心肌的损毁程度，临床常用参数包括单极电位(unipolar signal modification，USM)、阻抗以及一些复合参数。随着压力感知导管的应用，由压力、放电时间和消融功率等指标加权计算得出的复合参数，如毁损面积指数(lesion size index，LSI)和消融指数(ablation index，AI)，是目前临床应用最广泛的间接预测参数[9-12]。Bourier等[13]对放电功率、时间与AI的关系进行计算机模拟，结果显示：AI值随着功率的增高呈比例增高，在放电前5～10 s内AI值增幅最大为27.5%，放电20～30 s内AI值的增幅为15.2%，功率为50～90 W时可在10 s内达到PVI所需的AI值(400～500)，该研究证明50～90 W的HPSD消融方案在理论上均可达到消融预设终点。同时该研究表明，15～20 g接触压力下，采用50 W/13 s、60 W/10 s和70 W/7 s三种不同HPSD消融方案形成的毁损灶平均宽度分别为10.2 mm、10.4 mm和11.2 mm，平均深度分别为4.7 mm、4.3 mm和3.9 mm，相应AI值分别为504±21、502±15和501±20，而30 W/30 s的CAT方案形成的毁损灶平均宽度与深度分别为8.9 mm和5.7 mm，相应AI值为501±15，与上述各方案AI值无显著差异，但由于心房不同部位厚度不同，在消融过程中心房不同部位的预设AI值仍需进一步研究。综上所述，HPSD消融相较于CAT具有明显优势，但目前临床中以AI来辅助HPSD消融尚存在局限性，故需设定固定的功率与时间的组合来实现合理的毁损范围，从而保证HPSD的安全性，指导临床的推广。

3 HPSD消融的临床研究

3.1 HPSD消融效率及有效性

多项临床对照研究结果显示[5，11，14-21]，HPSD消融的手术时间较传统方法减少12%～39%，消融放电时间减少36%～65%，手术效率显著提高，X线透视时间有一定程度减少，且急性PVI率及远期房颤复发率均有所改善(表1)。Pambrun等[11]的研究表明，与CAT相比，HPSD消融单圈隔离率显著提高(92%vs 73%，P<0.001)，急性肺静脉电位恢复率下降(2%vs 17%，P<0.001)，1年手术成功率相似(90%vs 88%，P=0.75)。最新的一项临床荟萃分析也得到类似结果，与CAT相比，HPSD模式具有较高的单圈隔离率(OR=3.58，95%CI1.93～6.61，P<0.001)，急性肺静脉电位恢复率较低(OR=0.56，95%CI0.38～0.85，P=0.005)，手术成功率较高(OR=1.44，95%CI1.10～1.90，P=0.009)[22]。

目前研究表明，HPSD消融对阵发性房颤患者的肺静脉电位再通率有明显的降低，但持续性房颤或长程持续性房颤患者单纯PVI无法达到维持窦性心律的目的，需联合其他消融术式，如上腔静脉消融、线性消融、二尖瓣峡部消融和三尖瓣峡部消融等。Ejima等[19]将120例阵发性房颤患者分成两组，分别以CAT和HPSD消融策略在实现PVI的同时对上腔静脉和三尖瓣峡部进行消融，结果显示房颤复发率较低(12% vs 28%，P<0.01)。该研究表明HPSD消融用于上腔静脉隔离和三尖瓣峡部消融的效果较CAT更为可观，但能否提升持续性房颤的消融效果需进一步研究证实。Winkle等[23]随访了4年间接受HPSD消融的患者1 250例，术后1年和4年的成功率研究结果显示：阵发性房颤分别为83.1%和79.7%，持续性房颤分别为74.2%和63.2%，长程持续性房颤分别为63.1%和51.6%。HPSD模式进行后壁顶部和底部线性消融对阵发性房颤的复发率无影响，但增加了持续性房颤(P=0.001)和长程持续性房颤(P=0.029)的复发率。综上，HPSD消融作为新型消融策略，其有效性及效率已得到大量临床研究的证实，但房颤HPSD消融的远期复发可能与个体的差异、房颤的类型、不同的标测和消融系统及手术流程有关。

3.2 HPSD消融安全性

影响HPSD消融安全性的因素包括放电时间、导管压力、盐水泵速和消融间距等，由于此时功率较高，放电时间的影响尤为关键。当放电时间过长时，可发生食管损伤、焦痂形成和气爆。Winkle等[24]回顾性分析13 974次HPSD消融术中的并发症的结果显示，气爆发生2例，心房食管瘘发生1例，术中无焦痂形成。该研究证实45～50 W的HPSD模式消融并发症发生率较低，是一种安全的消融策略。理论上，较高的功率输出会增加焦痂形成和气爆的风险，但QDOTMICROTM导管可实时监测组织表面温度，使70～90 W的vHPSD消融方案在提升效率的同时兼顾其安全性。既往临床研究提示，HPSD消融模式能减少手术相关并发症，但最新的荟萃分析结果显示，与CAT相比，HPSD消融模式主要并发症(RR=0.75，95%CI0.44～1.30，P=0.31)和食管热损伤(RR=0.57，95%CI0.21～1.51，P=0.26)的发生率相似，尚需进一步研究证实[22]。

4 HPSD消融的优势

HPSD消融形成的消融灶浅且宽，可以改善消融灶的连续性和透壁性，减少周围组织的损伤，实现较为持久的PVI。消融功率的提高易引发气爆、焦痂形成、心包压塞等并发症，但大量的研究表明，这些并发症的发生率有所降低。同时，消融终点预测参数和温控导管的应用为HPSD消融提供安全性保障，使其在临床中得以应用。目前的临床研究表明，HPSD消融的消融时间和手术时间明显缩短，维持导管与组织间稳定贴靠所需的时间减少，极大程度限制心脏跳动和呼吸对消融的影响，手术效率显著提高，远期肺静脉电位恢复率有所改善。HPSD消融作为一种改良的射频消融策略，与冷冻球囊消融、脉冲电场消融和激光消融等新技术相比，其发展时间更长，在现有的技术条件下较易实现，安全高效，可行性较高。

5 HPSD消融的局限性

HPSD消融模式可提升PVI的持久性并减少周围组织损伤，但无法从根本上避免射频能量对于周围组织的损伤，也无法在房颤导管消融有效性与安全性方面带来革命性的进展。HPSD消融目前仍有一些问题需要解决：(1)HPSD模式过程参数(包括功率、放电时间及盐水泵速等)设置无统一的标准。有研究发现，HPSD消融(50 W/5～15 s)术后发生心房扑动的风险增加(1年：HR=1.68，P=0.03；3年：HR=1.42，P=0.04)，可能与左心房后壁的能量输出不足未形成透壁性损伤有关[17]。Leshem等[7]研究发现，消融功率≥70 W增加气爆和焦痂形成的风险，HPSD消融在较薄的组织上可形成连续透壁的线性消融灶，但在较厚的组织上由于放电时间过短而无法形成透壁性心肌损毁。(2)HPSD消融虽降低肺静脉电位恢复率，但由于房颤复发的机制复杂，远期房颤复发率改善有限。有研究发现，HPSD消融肺静脉电位恢复的位点多位于肺静脉间嵴和食管附近，可能与能量输出不足造成可逆性损伤有关[19]。de Pooter等[25]经“CLOSE”标准指导实现PVI后，房颤复发患者中62%依然维持PVI，这些患者与肺静脉电位恢复患者相比，在三维标测系统上低电压区发生率较高(57% vs 17%，P=0.033)，该研究提示房颤复发与左房纤维化程度有关。(3)HPSD消融如何在高功率输出的同时兼顾安全性是其关键问题。有研究表明，AI指导下的50 W高功率消融的单圈隔离率为92%，6个月手术成功率为96%，且并发症较少，证明AI指导下的HPSD消融可在保障安全性的同时实现高效消融[26]。但AI在70～90 W的vHPSD消融策略中的应用受到很大限制，因为术中AI计算需要一个稳定的呼吸周期，初始值显示时已经超过400，术者需要在AI值显示之前停止放电，避免过度加热和并发症的发生，导致在临床应用中无法依靠AI。(4)HPSD消融模式在阵发性房颤中具有较好的临床效果，能否对持续性房颤和长程持续性房颤也取得较好的临床收益尚缺乏相关的临床研究。

6 未来展望

HPSD消融模式较CAT策略实现了很大的进步，改善了消融灶的连续性和透壁性，提升了PVI的持久性，且形成的消融灶较浅，减少了周围组织的损伤。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础和临床研究中得到证实，但70～90 W的vHPSD消融的安全性及有效性尚需进一步研究证实。消融终点预测参数的辅助和温度监控下HPSD消融进一步保障了手术的安全性，但消融终点预测参数的设置是HPSD消融的关键问题，仍需进一步基础和临床研究为HPSD消融策略的制定提供依据，对消融参数进行不断优化，最终形成统一标准并规范临床应用。HPSD消融在线性消融、环上腔静脉消融、二尖瓣峡部消融和三尖瓣峡部消融等术式中也表现出较好的效果，能否改善持续性房颤的消融效果值得期待。HPSD消融通过调整阻抗热与传导热的关系改善消融效果，但目前很难同时兼顾有效性和安全性，期待未来能够在放电的同时实时监测组织毁损程度及毁损范围的变化，从根本上解决房颤射频消融的有效性与安全性之间的矛盾。

7 小结

与CAT相比，消融终点预测参数指导下的HPSD消融可实现高效消融的同时兼顾安全性和有效性，但关于HPSD消融过程参数和终点预测参数尚缺乏基础研究和临床研究的指导，目前尚未形成标准化，有待更大样本量的前瞻性随机对照试验进一步研究，HPSD消融策略在持续性房颤中的应用能否取得较好的临床获益仍需进一步证据。