环肺静脉电隔离量化消融损伤指标相关性研究

王禹川 黄波 李康 盛琴慧 陈尔冬 贺鹏康 褚松筠 蒋捷丁燕生 周菁

导管射频消融已成为心房颤动（atrial fibrillation，AF）治疗的重要手段［1-2］，而环肺静脉电隔离（circumf erential pulmonary vein isolation，CPVI）已被证实为导管射频消融治疗AF的基石［3］，因此实现持久的CPVI是AF患者导管射频消融治疗的关键。消融损伤指数（ablation index，AI）是反映消融损伤程度的有效指标［4］，包含了导管-组织接触力（contact force，CF）、消融功率、消融时间三要素，在欧洲和美国AF的CPVI治疗中被广泛应用。在我国，由于多种因素，AI计算软件目前仅对少部分操作经验丰富的术者开放，导致大多数术者无法在AI指导下完成CPVI的高效消融。时间-压力积分（force-time integral，FTI）是较AI更早出现的指导CPVI消融的损伤预测指标，包含了CF和消融时间两要素。由于FTI未纳入消融功率这一重要参数，近年来已逐渐被放弃使用，因此我国大多数术者并不知晓该指标，导致这些术者在AF消融过程中仅凭借每一消融点的消融时间、阻抗变化或局部电图变化来判断每一消融点的消融效果。由于AI和FTI均包含CF和消融时间两要素，而消融功率在消融过程中为设定的不变量，因此尽管FTI和AI的计算公式不同［5］，本研究假设在一定CF和消融时间范围内，FTI值与AI值之间存在某种相关性，即特定水平的FTI值对应特定水平的AI值。如果这一假设成立，由于 FTI计算软件面向所有术者，术者就可以在术中通过FTI值估测可能的AI值，取得与应用AI软件的类似效果，进而实现高效的CPVI。为此，本研究尝试探讨FTI值与AI值之间的对应关系。

1 对象与方法

1.1 患者选择与消融策略

入选北京大学第一医院2020年7—9月在Carto 3（Biose nse Webster，Inc）三维标测系统指导下首次接受CPVI治疗的AF患者40例。患者均签署知情同意书。对首次接受AF消融治疗的患者，本中心仅行CPVI治疗。在CPVI过程中，2次穿刺房间隔，经8.5 F长鞘管分别将压力感知导管ThermoCool SmartTouch（Biosense Webster， Diamond Ba r，CA，USA）和多电极标测导管Penta Ray（Biosense Webster，Inc）送入左心房。应用PentaRay构建左心房及肺静脉三维解剖结构后，将PentaRay分别送入左上肺静脉和右上肺静脉，监测左侧和右侧CPVI消融时肺静脉的电位变化。完成双侧CPVI后，验证肺静脉电位隔离情况。如果局部肺静脉电位恢复传导 ，则进行补点消融。

1.2 消融设置及消融损伤点筛选

消融时，所有消融损伤由Carto 3三维标测系统中的VisiTag软件根据预设条件自动标注，这在本研究组既往关于VisiTag软件参数设置的研究中有详细阐述［6］。因AI值达标时间明显短 于FTI值达标时间，因此在应用AI值作为单次消融终点时，将消融时导管最少稳定时间改为8 s，其余参数设置与既往研究相同，即消融中导管移动范围≤3 mm、 导管最少稳定时间内平均CF≥5 g的时间≥50%。每次消融损伤目标值设定为前壁和顶部450≤AI≤550，后壁和下壁350≤AI≤400［7-8］。功率设置为后壁25～30 W，其他部位30～40 W。当出现下列情况时，消融损伤点将被排除在分析之外：（1）消融时CF＞40 g；（2）消融 时CF≤5 g；（3）消融时发生气化现象；（4）因疼痛明显导致消融功率不足25 W；（5）未达到AI目标值。

1.3 消融损伤点分析

术后应用三维标测系统内置的应用软件采集每一消融损伤点的AI值和对应的FTI值。首先以功率分为25 W组、30 W组、35 W组和40 W组。然后组内数据按照AI值进一步分为350组、400组、450组、500组及550组，每组包括的AI值均在该组值±25的范围内。由于CF及消融时间对FTI值和AI值的计算均会产生明显影响，为减少各消融损伤点CF和消融时间明显差异对FTI和AI相关性计算的影响，进一步按照消融时间相差不足5 s和CF相差不足5 g进行分组。各组计算四分位数，取两个四分位节点25%和75%作为筛选条件，对落入该范围内的AI值和FTI值进行分析。研究方法见图1。

图1 研究流程

1.4 统计学分析

所有统计分析均使用SPSS（version 25， IBM Corp.，Armonk，NY）进行。连续变量使用均值±标准差或中位数与四分位数间距表示。非配对组比较采用studentt检验或Mann-WhitneyU检验，分类变量以频率或百分比表示，并采用χ2或Fisher精确检验进行比较。pearson相关系数用于评估变量之间的相关性。采用单因素和多因素Logistic回归模型评估AI值和FTI值的关系。用P＜0.05的单变量预测变量进入多变量，将单因素模型中P＜0.05的变量纳入多因素Logistic模型，使用Logistic回归来解释变量之间有统计学意义的共线性。对独立预测因素进行受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）分析。设定落在节点范围内的AI值均为1，超出范围的AI值均为0，做ROC曲线图，以ROC曲线下面积0.9为界值进行有效性判断。对符合有效性的ROC曲线计算曲线下面积并求出该FTI组所对应的切点值，以明确FTI值与AI值可能的对应关系。所有检测均为双侧，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基本情况及消融情况

40例AF患者中阵发性AF 31例（77.5%），男28例（70.0%），平均年龄（67.1±5.4）岁。其中，冠心病12例（30.0%），高血压病27例（67.5%），糖尿病11例（27.5%），卒中或短暂性脑缺血发作5例（12.5%）。CHA2DS2-VASc评分0分6例、1分12例、2分10例、3分9例、4分1例、5分1例、6分1例。

2.2 患者射频消融情况

40例AF患者手术时程（156.3±41.8）min，消融时间（5 7.8±1 2.7）m i n，曝光时间（10.6±3.4）min，曝光剂量（119.4±76.0）mGry，阻抗下降绝对值（16.3±8.7）Ω。完成CPVI后验证肺静脉隔离情况，总消融点数3 124个，消融点间距≤5 mm，即刻的单圈隔离率为81%，补点消融后CPVI隔离率为100%。3例患者术后出现少量反应性心包渗液，无压塞症状；1例患者出现术后吞咽轻微不适，但第2天症状消失。随访至今，34例患者无AF及房性心动过速再发。

2.3 不同AI值及CF对应的FTI切点值

在剔除部分不满足入选条件的消融损伤点后，共纳入2 747个消融损伤点，分为75个亚组。因进一步剔除不满足ROC曲线下面积≥0.9亚组的相关性数据，且考虑到亚组消融损伤点数过少会减弱数据分析的可信度，再将不足20个消融损伤点的亚组剔除，最终分析1 948个消融损伤点、32个亚组。由于FTI为消融时间和CF的乘积，因此某一FTI值和CF值必定对应相应的消融时间，基于这一考虑，将数据结果汇总为表1。此外，不同AI目标值对应的FTI值见图2。以左心房后壁线AI目标值400为例，消融功率25 W，CF在6～10 g、11～15 g、16～20 g和21～25 g时，FTI切点值分别为278 gs、275 gs、316 gs和348 gs；消融功率30 W，CF在6～10 g、11～15 g、16～20 g、21～25 g时，FTI切点值分别为183 gs、206 gs、235 gs和243 gs。对数据进一步分析后发现，在相同AI目标值和同一输出功率下，CF每增加5 g，对应的FTI目标值会增加约10%。如目标AI为400和输出功率为30 W时，11～15 g组FTI目标值较6～10 g组FTI目标值提高约10%，而16～20 g组FTI目标值较11～15 g组FTI目标值提高约10%，以此类推。

表1 不同AI 值及CF 对应的FTI 切点值

图2 不同F TI 值与AI 值的对应关系

3 讨论

文献报道CPVI在AF射频消融治疗中具有不可替代的重要地位，因此安全、高效、持久地实现CPVI是AF射频消融治疗成功的保障。随着压力感知导管问世、消融损伤自动标注软件出现，量化消融成为CPVI治疗的标准方案。AI作为Carto 3三维标测系统的量化指标，已被证实可显著提高CPVI的即刻成功率和减少AF的远期复发率。Hussein等［9］对178例AF消融患者研究发现，AI指导组的CPVI即刻肺静脉电位恢复率为6%，远低于CF指导组的13%（P=0.02）。随访12个月，房性心动过速复发率在AI指导组为17%，在CF指导组为37%（P=0.002），这与Hussein等的研究结果相似。Casella等［10］在对144例AF消融患者随访24个月后证实，AI指导的AF复发率为15.5%，而CF指导的AF复发率为30.6%（P=0.042）。由此可见，AI指导的量化消融可以显著提高AF射频消融的成功率。然而在国内，AI计算软件仅向少部分技术成熟的AF消融术者开放，导致大多数更需要量化消融指标参照的非成熟术者仅能参照阻抗下降、局部电图变化和CF等反映组织损伤程度特异性相对较低的指标进行消融治疗。为此，本研究尝试寻找可以模拟AI指标的有效量化指标。

FTI是较AI更早出现、反映组织损伤的量化消融指标，在既往的研究中也被证实具有一定的指导价值。Squara等［11］通过消融时腔内双极电图变化发现，FTI≥392 gs可以较好地预测心房透壁损伤形成，敏感度0.89、特异度0.93、阳性预测值0.98、阴性预测值0.67。Okumura等［12］在CPVI后应用腺苷三磷酸寻找隐匿心房-肺静脉电传导，结果FTI≥400 gs组的发生率为4%，而FTI≥300 gs组的发生率为22%。为此，FTI≥400 gs曾被用作消融损伤充分有效的量化指标。然而由于FTI计算没有涵盖消融功率这一影响消融损伤效果的重要因素，因此在不同消融功率设置下FTI推荐值的安全性和有效性受到质疑，导致FTI这一量化消融指标逐渐退出临床应用。然而在应用AI软件时本研究发现，三维标测系统在计算AI值的同时会同步计算出FTI值，意味着可以掌握不同消融功率下的FTI值。Takemoto等［13］的研究表明，应用20 W和40 W消融时，AI目标值为350时产生的最大组织温度和消融损伤效果相似，提示不同消融参数状态下加权函数公式计算出的相同AI值代表着相似的组织损伤效力。这一结果似乎也在Casella等［10］的临床研究中得到了验证。基于上述事实，本研究通过分析不同消融功率下相同AI值对应的FTI值，为广大AF术者提供一个在特定消融功率下与目标AI值近似的目标FTI值，从而帮助无法应用AI软件的AF消融术者实现高效量化的CPVI。

由于Carto 3三维标测系统在实时记录消融数据的同时可同步计算出相应的AI值及和FTI值，使得探讨FTI值与AI值的相关性成为可能。Das等［5］发现，AI值与FTI值的对数存在明确的相关性，但未探讨AI值与FTI值可能的对应关系。本研究纳入40例首次接受CPVI消融治疗的AF患者，对每一消融损伤点对应的消融数据，包括消融功率、消融时间、CF、AI值及对应的FTI值进行了详尽的分组分析。考虑到推荐FTI值与相应AI值对应关系的准确性将会影响到CPVI隔 离的成功率，因此本研究以ROC曲线下面积≥0.9作为参数推荐的基本要素，使得与相应AI值对应的FTI切点值有较高的准确性。此外，考虑到消融损伤点数过少将会影响数据的可信度，本研究剔除了消融损伤点数不足20的亚组。基于上述原因，最终对1 948个消融损伤点的AI值与FTI值的对应关系进行了分析。本研究有如下发现：（1）尽管AI与FTI的计算公式不同，但AI计算值与FTI计算值存在明确的对应关系；（2）在相同消融功率下，随着CF的增加，与同一A I目标值对应的FTI值逐步增长；（3）随着消融功率的增加，同一AI目标值对应的FTI值逐渐减少；（4）在同一消融功率下，尽管AI目标值相同，随着CF的增大所需达到的FTI值也逐步增大；（5）由于在相同消融功率和AI目标值下不同CF对应的FTI值不同，因此由不同CF和消融时间计算出的相同FTI值不具备等效性。通过上述发现，本研究明确了FTI值与AI值的对应关系，同时明确不同消融时间和CF对应的相同FTI值不具备等效性，为需要借助FTI数值完成CPVI量化消融的术者提供了数据支持和理论支持。

本研究为单中心小样本研究，FTI值与AI值的精确相关性需要更大规模的数据研究。本研究未详细探讨各种CF、消融功率和消融时间对FTI值与AI值相关性的影响，但选取的CF分组、消融功率设置均为临床常用设置，因此具有较强的实用性。本研究缺乏对术后患者AF复发的中、远期随访，但研究所用AI目标值的长期有效性已被既往研究证实。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突