转子导管标测技术

王泽呈 秦牧 刘旭

自Skanes等[1]于1998年利用光学标测技术在心房颤动(简称房颤)发作的羊心脏上发现了其电活动在时间及空间上具有周期性，并首次提出了转子(Rotor)的概念。后于2012年，Narayan等[2]利用最新的腔内全景式电生理标测技术，利用篮网电极在人体内标测转子靶点，并证实了转子消融能有效的终止房颤，房颤转子的研究已走过了20个年头。期间研究者们通过光学标测、相位标测等实验室技术证实了转子的存在，了解了其特性。自转子消融首次运用于临床以来，研究者们也运用了多种标测技术来实现在消融术中对转子进行有效的标测。

1 腔内全景式电生理标测

最早将转子标测技术运用于临床的是Narayan等[2]于2012年发表的CONFIRM研究，该研究将两个64极的篮网电极分别通过鞘管送入患者的左右心房内，展开的篮网式64个电极会同时接触心房内膜面并记录电位，采用计算机软件分析篮网电极采集到的电信号并指导消融(图1)。该研究对101例患者进行了转子标测，97%的房颤患者存在转子，平均每个患者(2.1±1.0)个，消融转子能够使86%的患者的房颤终止或者周长延长，并且术后平均273天的随访结果显示有82.4%的患者维持窦性心律。然而，该研究结果并未在其他中心成功复制，一项荟萃研究[3]也显示环肺静脉隔离加篮网电极指导下的转子消融策略并不优于单纯的肺静脉隔离，其中Benharash等[4]的研究认为篮网电极标测转子的假阳性率较高，其原因归结于将篮网电极的电极间距过大并且不能完全覆盖整个心房内膜。并且一项计算机模拟研究[5]也发现篮网电极的间距超过了标测转子所需的最小分辨率(11.9 mm)。而间距合适的电极包括AFocusⅡ和Pentaray电极，虽然满足标测分辨率但由于不是全景标测，难以显示心房电活动的整体情况。因此，全景标测电极和局部高密度标测电极各有利弊，关于它们之间的优劣性目前尚缺乏临床研究证据支持。

两个篮网电极分别置于左右心房内，单极和双极的电信号被滤过在0.05～500 Hz之间，并以1 KHz的采样率记录(图A和B)；C图中展示了左心房内的一个顺时针方向运转的转子(从红色到蓝色表现了其激活的顺序)，由图中可清晰地看到转子是围绕着一个中心进行旋转；D中显示了经过处理滤过的电信号，可以看到这个转子路径上的心肌连续激活的过程图1 篮网电极的转子标测结果[2]

2 无创电生理成像

Haissaguerre等[6-7]及Knech等[8]运用可穿戴的无创电生理成像技术实现了对转子的标测。如图2中所示，其方法是通过运用美敦力公司的体表心脏三维标测系统(ECVUE system)，让房颤患者穿戴一件设有252个电极的背心，并在48 h内进行CT扫描。通过CT扫描获得的双房三维解剖，并确定其与背心上252个电极的关系[9]。左右心房被研究者们划分成7个区域，通过体表心脏三维标测系统标测房颤活动，即通过对记录到的心电图进行相位处理，从而得到房颤期间心房激活的相位图。通过对每位患者的所有累积影像进行分析，识别主动驱动区域和被动传播区，并创建时空密度图。如图3所示，当图像呈现从某一个点或者某个区域离心式的激活时，驱动灶被定义为一个突破(focal breakthroughs)。而当图像呈现围绕一个中心进行旋转时，驱动灶被定义为折返(re-entrant)。该研究的通过消融转子术中房颤终止率达70%，且85%的患者在一年的随访期内无房颤复发。然而，该系统亦存在一定缺陷。首先，由于其为心外膜远场单极信号标测，所以心房信号质量稳定性较差，难以区分微小折返与局灶突破；其次，该系统对于心脏解剖重叠部位如冠状窦和心房间隔等的信号难以区分，易产生标测误差。因此，虽然该系统属于全景高分辨率标测，但由于其体外信号自身的不足而导致该系统在房颤转子标测上存在一定的假阳性率。

该系统通过CT将穿戴式256极背心与心脏进行匹配(左图a和b)，然后记录体表心脏单极信号(左图g至d)图2 体表穿戴式心脏三维标测系统[9]

图3 体表心脏三维标测系统标测到的折返以及局灶突破示例[6]

3 主频率标测

Felipe等[10]于2014年提出了通过高精密度标测整个心房的主频率找到局部主频最高的部位，并把该区域定义为房颤的驱动灶。该理论认为房颤的驱动灶或者转子所在区域的主频应该高于心房其他被动传导部位。如图4所示，用消融导管或环形电极在左心房进行高精密度标测，通过计算机软件将局部房颤波形作傅里叶转换计算得到主导频率，术中仅对高主频部位进行消融干预，即可达到终止房颤的目的。该方法中主频的计算结果实际上是由局部房颤周长所得，因此与局部房颤频率之间有直接的相关性，局部房颤波形频率越快主频也越高。然而，当房颤局部电位变得更加复杂时如局部碎裂电位或双电位，该主频计算所得到的数值可能更快于真实的驱动灶或转子。基础研究[11]亦有证实转子外围波前发生碰撞碎裂后产生的碎裂电位的主频与转子核心区域一致，因此主频标测的局限性不容忽视，该方法仅能作为转子电位分析的一个参考。

颜色由紫到白的变化代表了主频率由高到低的改变，其中主频率最高的部位位于左下肺静脉，术者在术中仅对左下肺静脉进行了隔离图4 主频率标测示例[10]

4 相位相似度标测

2016年Lin等[12]提出了利用AFocus Ⅱ电极获取双极信号，对该信号进行相位分析并通过计算相似指数来标测转子。该方法通过计算机系统将得到的电图信号进行相位计算模拟，使得干扰信号和远场电位被进一步的过滤，这时就可以通过该区域电图在空间和时间上的一致性计算出其相似指数(SI，similarity index)。再通过相位分析，在相似指数较高的地方模拟出转子波前的运动方向。通过该方法标测计算得到了房颤转子或者局灶可能存在区域，并将对这些区域标记作为干预靶点进行消融(图5)。在该研究中平均每个患者可以标测到(2.6±0.89)个相似度高的靶点，术中房颤终止率为68%,此显著优于其对照组的碎裂电位消融策略(27%)，术后随访成功率高达83%。该标测方法的优势在于通过局部信号的相似度对比以及信号的相位转换后，理论上对转子波前的识别更为准确。

首先使用AFocus Ⅱ电极标测获取有局部激动顺序的双极信号(过滤后在10～300 Hz之间)(A)；计算机系统再将得到的电图信号进行相位计算模拟，使得干扰信号和远场电位被进一步的过滤(B)，并通过该区域电图在空间和时间上的一致性计算出其相似指数(SI，similarity index)(D)；通过相位标测的方法，在相似指数较高的地方取1、2、3三个时相的电位进行分析，我们可以模拟得到这三个时相下的心房激动情况，可见激动信号围绕着一个中心旋转(C)，说明该区域很可能是转子存在区域图5 转子电位相似指数分析[12]

5 离散度标测

2017年Julien等[13]运用有20个电极的Pentaray标测导管在房颤患者的心房内进行标测，并记录到了一类特殊的电位活动的区域，即电位离散度(electrogram dispersion)较高的区域，并认为该区域即是转子活动的区域。如图6所示，该研究定义的“离散度”即是指使用Pentaray导管标测局部区域时，当其相邻的至少三个分支上所记录到的电位覆盖房颤的平均周长时，则认为该区域即是离散度较好的区域。这种标测方式的理论依据是当Pentaray电极置于转子中心时，其不同的电极分支将记录到转子波前的顺序激动时相，即不同电极上双极电位的非同步性，所呈现出的电图就会存在离散度区间。而当标测导管远离转子中心部位时电位的非同步性消失，不同电极上记录到的动作电位便不再显得离散。同时该研究方法学亦将碎裂电位纳入了离散度的分析，并将同时存在碎裂电位与非碎裂电位的区域也作为消融靶点。此外，该研究并没有进行肺静脉隔离。因此其消融靶点仅仅只是排除了规则的慢频率电位，且对心房广泛的区域作大面积的片状消融。尽管其得到了非常理想的研究结果，但大面积消融带来的医源性损伤以及相关房性心动过速心房扑动亦不能忽视。

该方法通过使用Pentaray导管标测局部区域，当相邻的至少三个分支上所记录到的电位覆盖房颤的平均周长时，则认为该区域即是离散度较好的区域图6 转子的离散度标测[13]

6 转子标测的“胸科”方法

我们中心自2017年首次在国内尝试转子的标测以来，共完成300余例持续性房颤的转子消融。方法学及单中心临床研究相继发表[14-15]。该方法的理论构想为：转子作为高速旋转的螺旋波，当探查电极靠近其核心或位于其漂移路径上时，可记录到高频电位信号，远离其核心及外围波前时则记录到相对较慢频率的电位。而当该探查电极由多个呈圆形分布的电极组成，且该电极靠近转子活动区域时则空间分布的电极能记录到转子波前旋转扩布产生的呈时间差异的序列信号，我们称之为双极电位的离散分布(图7)。通过对持续性房颤的转子的标测研究，我们发现其分布主要位于左房顶部(28.0%)、左房底部(21.3%)以及左房后壁(17.6%)，而肺静脉前庭的分布比例只有5.9%，说明肺静脉在持续性房颤中的作用较弱。此外，我们研究发现随着持续性房颤基质复杂性的增加,包括：心房容积增大、纤维化及低电压区扩大以及房颤频率的加速，标测转子的复杂性也相应增加，具体体现在转子数量增加、不稳定性增加以及空间形态多样性增加。我们的研究对比了持续性房颤转子消融术式与传统消融术式(碎裂电位+线性消融)的术中终止率及远期成功率，发现转子消融策略术中房颤终止率(64.9%)显著高于后者(14.3%)，远期成功率也提高超过20%。

A: 当标测电极远离转子核心及外围波前时记录到频率较慢且规则的电位；B和C：当标测电极靠近转子活动区域时则空间分布的电极能记录到转子波前旋转扩布产生的呈时间差异的序列信号图7 双极电位的离散分布

对比以上不同的转子的标测方式，无论是全景标测还是局部高密度标测，均存在其优势和不足。但就消融结果来看，无论是术中房颤终止率以及远期成功率均较传统消融术式有明显提升。因此，转子消融作为房颤个体化、精准化治疗策略，必将有远大的发展前景，或将成为日后房颤消融术式的主流。