基础阻抗、功率对ST-SF与TCQ导管射频消融损伤范围影响

张 洁, 陈哲慧, 张 奇, 傅 明, 孟云帆, 闫玉来, 王祖禄, 韩雅玲, 梁 明

1.北部战区总医院 心血管内科,辽宁 沈阳 110016;2.中国医科大学 研究生院,辽宁 沈阳 110013

射频导管消融(radiofrequency catheter ablation,RFCA)通过射频电流经人体产生的阻抗热及由此发生的传导热引起组织损伤,进而治疗心律失常。RFCA治疗心律失常的安全性和有效性与消融损伤范围密不可分,而消融损伤范围与消融指数(ablation index,AI)/损伤指数(lesion size index,LSI)、基础阻抗、功率等参数相关。AI/LSI将不同参数进行加权,用以预测损伤范围,指导RFCA[1-2]。尽管AI/LSI对损伤范围的预测性较佳,且在心房颤动治疗中具有良好的疗效评估价值,但其预测消融损伤范围的局限性也不容忽视[3-7]。不同导管在不同基础阻抗或功率等条件下消融时,AI/LSI预测损伤范围的可靠性尚需深入研究。本研究旨在探讨在AI/LSI的指导下,基础阻抗、功率对消融损伤范围的影响。现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验对象与装置 取新鲜离体猪心,沿室间隔将左室壁游离,获得实验所用心肌组织。将左室壁心肌组织完全浸没于装有0.45%氯化钠溶液的恒温方形水浴槽中(水浴槽溶液阻抗与人体血液阻抗相近,且使用水浴加热器使其温度维持在36℃～37℃)。连接背部电极、射频消融仪、三维标测系统及消融导管,使背部电极与消融导管头端完全浸入溶液中,确保环路能够正常进行射频消融(实验装置见图1)。

图1 实验装置示意图

1.2 研究方法 功率模式下,ST-SF导管及TCQ导管的最高温度均为43℃。设置指导AI为(400±10)、LSI为(5.0±0.1);灌注溶液为0.9%氯化钠溶液,通过灌注泵调整自然状态下灌注速度为2 ml/min、消融时为17 ml/min;消融过程中,始终将导管垂直贴靠于心肌组织;压力控制在(10±2)g。具体内容如下。(1)基础阻抗对消融损伤范围的影响:通过调节背部电极与水浴槽溶液接触面积调整基础阻抗,设置基础阻抗为90、120、150、180、210 Ω;消融功率为40 W。(2)功率对消融损伤范围的影响:基础阻抗保持在(120±5)Ω,设置功率为30、40、50、60 W。在相对光滑平整的左室壁心外膜表面进行消融。相同导管,同一观察参数重复有效消融5次。消融时,完成既定目标参数值后停止放电,记录接触阻抗、消融时间、最大宽度、最大深度等。

1.3 消融损伤范围测量 剔除消融过程中出现导管移位、压力变化过大(波动范围超过规定数值的20%)、未达到规定消融参数的消融点,将有效消融点的损伤范围重复测量3次,取平均值。表面宽度为左室壁心外膜表面测量的最大消融损伤直径;最大宽度为沿心外膜最大消融直径垂直切开,于横截面测量的最大损伤横向距离;最大深度为心肌组织表面至损伤最低点的垂直距离。消融损伤范围测量方法见图2。

图2 消融损伤范围测量示意图(a.损伤表面宽度;b.损伤最大宽度;c.损伤最大深度)

2 结果

2.1 基础阻抗对消融损伤范围的影响 使用两种导管在不同基础阻抗条件下共获得有效消融点50个,消融过程中无蒸汽爆裂发生。对于ST-SF导管,在AI指导下,基础阻抗与消融损伤的最大宽度、最大深度均存在负相关关系(r=-0.982、-0.834,P<0.05);各亚组的消融时间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。对于TCQ导管,LSI指导下,90 Ω亚组、120 Ω亚组、150 Ω亚组消融损伤的最大宽度、最大深度比较,差异均无统计学意义(P>0.05);各亚组消融时间比较,差异有统计学意义(P<0.05);90 Ω亚组、120 Ω亚组、150 Ω亚组消融损伤的最大宽度、最大深度与180 Ω亚组、210 Ω比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1、图3。

表1 不同基础阻抗消融损伤范围比较

2.2 功率对消融损伤范围的影响 每个亚组消融10次,共有效消融80次,消融过程中无蒸汽爆裂发生。当达到目标指数时,ST-SF导管消融功率与消融损伤的最大宽度呈正相关(r=0.811,P<0.05),与最大深度、消融时间呈负相关(r=-0.471、-0.948,P<0.05);TCQ导管消融功率与消融损伤的最大宽度呈正相关(r=0.897,P<0.05),与最大深度呈负相关(r=-0.673、-0.906,P<0.05)。ST-SF导管消融30 W亚组、40 W亚组、50 W亚组、60 W亚组消融损伤的最大宽度、最大深度及消融时间比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。TCQ导管消融30 W亚组、40 W亚组、50 W亚组、60 W亚组消融损伤的最大宽度、最大深度及消融时间比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2、图4。

表2 不同功率消融的损伤范围比较

图4 功率对消融损伤范围的影响(a.在AI 400/LSI 5指导下,ST-SF/TCQ导管消融损伤实物图;b.两种导管消融损伤最大宽度;c.两种导管消融损伤最大深度)

3 讨论

ST-SF导管具有56个盐水灌注孔,采用弹簧压力感应技术。TCQ导管为6孔盐水灌注导管,压力感应使用光干涉技术。消融导管结合导管的技术特点,将影响射频消融的几个重要参数加权后得到一个综合量化参数,即AI、LSI,可更加简化、精准地评估消融损伤范围,指导RFCA。有研究报道,在一定范围内,AI/LSI与损伤范围呈正相关[3-4,7-8]。近年来,AI/LSI被广泛用于指导心律失常RFCA,尤其是心房颤动。相比于传统消融方式,AI/LSI指导下的心房颤动RFCA更加安全有效[9-14]。AI/LSI虽有很高的预测价值,但也具有局限性。针对不同心房肌厚度、心房纤维化程度、心房-食道毗邻关系等[15-16],RFCA需采用个体化的目标AI/LSI值,但目前相关研究甚少。影响AI/LSI预测损伤范围准确性的因素需要进一步探究。

基础阻抗对消融损伤范围具有一定的影响,不同人体的基础阻抗变化较大。有研究报道,接受RFCA心房颤动患者的基础阻抗波动范围是100～190 Ω,通常在100～120 Ω之间;基础阻抗与背部电极-导管头端的脂肪含量、角质层厚度、距离及贴靠面积等相关。LSI由电流、时间等参数加权得出[2]。使用TCQ导管在功率模式下进行消融,基础阻抗在一定范围内变化,电流和时间相应发生改变,目标LSI相同,损伤范围相近。但是,基础阻抗越高,消融时间越长,传导热作用增强,消融水肿带更加明显,这种损伤效应需临床医师关注。AI是由功率、时间等参数积分而来[1],未将基础阻抗整合在内。功率模式下,以相同的AI指导ST-SF导管消融,基础阻抗发生变化,时间未明显改变,消融损伤随着基础阻抗的降低而增加。Barkagan等[17]研究报道,功率模式下,使用ST-SF导管消融的损伤范围与基础阻抗呈负相关,基础阻抗较低时损伤范围更大,与本研究及本中心既往研究[18]结果一致。Shapira-Daniels等[19]研究报道,可通过降低基础阻抗来增加心室肌深部组织的消融损伤效果,以此提高室性心律失常RFCA疗效,这种方法安全、有效。临床上,基础阻抗会发生变化,继续以相同AI指导消融可能导致损伤不足或过度,进而出现消融效果不佳或严重的并发症。因此,应用AI指导消融时需要注意基础阻抗的大小及变化。本中心前期研究提出了AI与基础阻抗的关系公式[20],通过基础阻抗的变化量化调整目标AI,实现精准化消融,可更好地兼顾消融的安全性与有效性。

功率会对损伤的几何形状产生影响。Kawaji等[7]通过对不同功率消融的损伤范围进行测量发现,功率越高,损伤越宽越浅。本研究使用ST-SF、TCQ两种导管以不同功率进行实验,在达到一定AI/LSI时,未出现蒸汽爆裂现象,且功率越高,损伤越宽越浅。高功率短时程(high power short duration,HPSD)消融损伤“宽而浅”,临床应用中可能更适合薄壁的心房、肺静脉前庭消融。关于HPSD消融安全性与有效性的临床试验也在积极开展中。有研究报道,在心房颤动射频消融治疗中,HPSD消融在不增加手术风险的同时,可以明显缩短手术时间,提高手术效率,降低术后复发率[21-23]。但是,上述研究样本量较小,导管选择及消融参数各异,且HPSD消融安全窗较窄,其消融尚存争议。HPSD消融的最佳功率-时间组合仍需不断探索,其临床价值还需多中心、大样本的随机对照研究进一步验证。

综上所述,在AI/LSI指导下,基础阻抗在一定范围内变化,TCQ导管消融损伤范围无明显改变,而ST-SF导管消融损伤范围随基础阻抗的升高而减小;对于两种导管,高功率消融较低功率消融的损伤更宽更浅。本研究存在一定的局限性:首先,本研究的实验环境与人体内环境不同,人类在体心脏RFCA损伤范围影响因素需要进一步研究;其次,本课题组进行了形态学而非组织学的消融损伤范围测量,未使用固定或染色方法加强病灶界定,这可能影响了病灶测量的精确度;最后,本研究AI/LSI、功率等参数设置依据为临床上心房颤动消融常用数据,其他心律失常RFCA参数设置并不完全相同,改变相关参数、优化实验结果的研究仍需深入。