高功率短时程消融在肺静脉隔离中的应用进展

钟晓 陈琦

肺静脉隔离(PVI)是心房颤动(简称房颤)导管消融的基石[1],射频(RF)是目前PVI应用最广泛的能量来源,出于并发症的考虑,如心脏穿孔、心包压塞、气体爆裂(steam pop,Pop)、心房食管瘘等,传统RF 消融采取低功率长时程(LPLD)方式,随着压力灌注消融导管在临床上的使用以及消融指数(AI)或损伤大小指数(LSI)的出现,最近提出的高功率短时程(HPSD)消融策略用于PVI正越来越被引起关注。笔者就HPSD 消融的热力学机制、损伤特性及用于临床的安全性、有效性进行综述,以提供最新证据,合理、适当运用此策略。

1 HPSD射频消融概念和热力学机制

传统LPLD 消融一般为每点功率25～35 W,消融时间20～60 s,根据国内外报告,近来提出的HPSD 逐点消融为40～90 W,时间4～15 s。肺静脉电传导恢复与心肌组织水肿和非透壁性损伤相关[2－3],RF 消融过程热损伤包含两个阶段,即阻抗式加热和传导式加热。阻抗式加热使局部组织温度快速上升＞50℃,导致心肌细胞即刻、不可逆损伤,在消融早期起主导作用;传导式加热是通过阻抗热源被动地向深部及周围组织传递热力,随距离的增加而温度衰减迅速,温度＜50℃时而造成潜在的可逆性损伤(水肿),在消融晚期起主导作用。长时间消融产生的难以控制的深部损伤可能会增加心脏外结构受损的风险,如食管或者膈神经,因此,最佳的消融热量传递是增加阻抗热使肺静脉周围组织产生即刻、不可逆损伤而减少传导热带来的可逆性损伤及附带伤害。HPSD消融被认为有利于改善阻抗热和传导热的关系,实现PVI的均一、透壁性损伤,如Leshem 等[4]动物实验表明HPSD 消融(90 W/4 s)的右房损伤线全部实现了连续性、透壁消融,常规消融(25 W/20 s)则有25%损伤线存在间隙(Gap)并有29%的消融点未完全透壁。

2 HPSD消融损伤的生物理化特点

HPSD 消融以阻抗热损伤为主,理论上,HPSD 是快速、彻底损伤局部组织,尽可能避免传导热带来的深部损伤,产生的损伤是“宽而浅”的。Bhaskaran等[5]动物实验报道40 W/30 s、50 W/5 s、60 W/5 s、70 W/5 s、80 W/5 s的损伤大小,所有消融点均为透壁性,平均损伤深度分别为2.4、2.3、2.2、2.1、2.4 mm,平 均 损 伤 直 径 为9.1、7.6、7.7、7.5、8.3 mm,在损伤深度及宽度上无显著差异,但50 W/5 s和60 W/5 s无Pop及邻近肺损伤等发生;Bourier等[6]比较LPLD 消融(30 W/30 s)与HPSD 消融(50 W/13 s,60 W/10 s,70 W/7 s,80 W/6 s)的损伤模型,两者在损伤体积及AI值上无显著差异,但HPSD 组的损伤直径更大而深度更小;Leshem 等[4]与Barkagan等[7]均表明HPSD 消融较常规消融损伤直径更宽,而深度差别不大。人体左房心肌厚度在1～3 mm[8－9],HPSD 消融足以产生透壁、不可逆的损伤,同时因需维持导管稳定(受心跳、呼吸、身体移动影响)进行有效消融时间更少,可减少长时间消融过程中导管不稳定造成的组织水肿。Barkagan等[7]进行的活体猪动物实验HPSD 消融(90 W/4 s)较LPLD 消融(30 W/30 s)术后30天的连续透壁损伤线数量更多,这说明了HPSD 消融的损伤持久性更好,且只在LPLD 组中观察到肺的实质性损伤。HPSD 消融的这种“浅而宽”的特性,无疑适用于薄的心房组织消融,在实现完全透壁性损伤同时避免深部附带伤害,减少Gap使消融点之间的连续性更好,并保留持久性损伤。

3 HPSD射频消融的临床研究

3.1 房颤HPSD 消融的安全性及有效性

3.1.1 安全性 既往限制高功率消融应用主要出于安全性考虑,尤其是左房后壁消融时对食管的损伤,不过近期一些研究证实了房颤HPSD 消融的安全性。Baher等[10]利用钆延迟增强(LGE)磁共振成像(MRI)来评估食管的热损伤,HPSD 消融(50 W/5 s)574例,LPLD 消融(≤35 W,10～30 s)113例,手术中均使用了食管温度计,温度上升≥2℃时停止消融,所有患者术后24 h接受LGE MRI评估食管损伤,两组急性食管损伤发生率及严重程度相似(无增强:64.8%vs 57.5% ,轻 微:21.0%vs 28.3% ,中 等:11.5%vs 11.5%,严重:2.8%vs 2.7%,P＝0.370),无心房食管瘘发生;Winkle等[11]通过大规模的回顾性研究4家房颤消融经验丰富的中心,在10 284例患者共进行13 974次房颤HPSD 消融(45～50 W/2～15 s),其中11 436次左房后壁消融为45～50 W,时间2～10 s,2 358次后壁消融降至35 W,时间20 s,死亡率、心包压塞、肺静脉狭窄、膈神经损伤、Pop发生率分别为0.014%、0.24%、0.014%、0.014%、0.014%,值得注意的是在后壁消融35 W 较45～50 W 心房食管瘘发生率反而增加(0.12%vs 0.0087%,P＝0.021)。Chen等[12]对120例房颤患者进行AI指导下的高功率(AI-HP,50 W)PVI,术后3天内均接受食管内镜检查,无论是否有食管温度计监测(＞39℃时停止消融),食管损伤发生率都非常的低且程度较轻。由此可见,HPSD 消融并未增加食管损伤及相关并发症的风险,是一项安全、可行的消融策略。

3.1.2 有效性 最早2006年Nilsson等[13]报道使用高功率进行PVI,HPSD 消融(45 W/20 s)与LPLD 消融(30 W/120 s)比较,总手术时间[(94±33)min vs(127±57)min,P＜0.019]、RF时间[(19±14)min vs(36±17)min,P＜0.001]和X线曝光时间[(55±16)min vs(73±23)min,P＜0.001]明显减少,两组即刻PVI成功率及并发症相似,不过两者尤其低功率组消融时间相对较长,可能存在一些潜在的风险。Vassallo等[14]报道比较HPSD 消融(45～50 W/6 s)与LPLD消融(30 W/30 s)也表明,HPSD 组手术时间[(106±23)min vs(148±33.6)min,P ＜0.000 01]、左房操作时间[(70.7±18.5)min vs(110±29)min,P＜0.000 01]、总消融时间[(1 909±675.8)s vs(4 558±199)s,P＜0.000 01]分别减少28%、36%、58%,X 线曝光时间[(8.8±6.6)min vs(8.5±3.5)min,P＝0.221]上无差异,两组均无并发症产生。国内王炎等[15]比较HPSD 消融(50 W,前壁或底部:7～9 s,后壁或顶部:5～7 s)与LPLD 消融(25～35 W,前壁或底部:25～35 s,后壁或顶部:20～25 s),两者单圈隔离率(81% vs 78%,P＞0.05)及X 线中位曝光时间(8 min vs 7 min,P＞0.05)无明显差异,但HPSD 组手术时间缩短[(139.4±50.7)min vs(173.±53.3)min,P＜0.05]。显然,HPSD 消融较传统LPLD 消融减少了RF 和手术时间,明显提高了手术效率,X 线曝光时间取决于对透视的依赖程度,对于较多使用透视的中心HPSD 消融可能有助于减少曝光时间。

3.1.3 AI或LSI辅助HPSD 消融 AI或LSI将功率、消融时间和接触压力(CF)整合计算,可对损伤程度进行量化评估,被证实改善了房颤消融的损伤形成及PVI成功率和持久性[16－17]。对AI或LSI指导下的高功率消融也已有报道,FAFAAI高功率研究[18]对50 例房颤患者进行AI-HP(50W)消融,使用新型56 孔冷盐水灌注压力消融导管(Thermocool Smarttouch SF,美国强生公司),AI值设定为左房前壁550 和后壁400,平均手术时间、RF 消融时间、X线曝光时间分别为(55.6±6.6)min、(11.2±2.2)min、(6±1.7)min,单圈隔离率达到92%,1例(2%)有食管的轻微损伤,观察到4例(4%)Pop发生,其中3例的CF 较大(＞40 g),提示为避免Pop应保持适当的CF,手术均无主要不良事件发生。AI-HP消融由于将CF对损伤的影响考虑在内,使得不同部位消融点更加一致,进一步缩短了手术时间和提高单圈隔离率,Okamatsu等[19]与Castrejón-Castrejón等[20]也使用AI-HP(50W)消融显示了其高效性,手术时间明显缩短,首圈隔离率更高并且降低了急性的肺静脉电传导恢复。王温立等[21]在Carto3三维标测系统AI指导下应用压力监测导管行PVI及心房线性消融(肺静脉前壁和嵴部AI≥400,后壁、顶部和下壁AI≥300),结果116例房颤患者,随访(9.1±3.2)个月(3例失访),阵发性和持续性房颤患者的消融成功率分别为90.4%及87.5%。孙国建等[22]报道LSI指导下高功率(前壁:50 W,后壁:40 W)与常规消融(30 W),LSI预设为前壁及顶部5.0～6.0,后壁及底部4.0～4.5,结果表明HPSD 组较常规消融组的手术时间在阵发性房颤[(88.6±31.7)min vs(105.5±35.5)min,P＜0.01]及持续性房颤[(93.3±39.4)min vs(115.6±40.8)min,P＜0.01]中均更少,肺静脉单圈隔离成功率(75.7%vs 71%,P＞0.05)及X 线曝光时间[(9.2±10.7)min vs(13.3±11.4)min,P＞0.05]无明显差异,两组患者均无严重并发症发生,Winkle等[23]与段江波等[24]报道了相似的研究结果。AI或LSI为HPSD 消融提供了一个局部消融终点,上诉研究表明了其安全和有效性,不过不同中心设定的AI或LSI值有所不同,在心房不同部位消融的最佳值还需进一步研究。

3.1.4 单极信号改变辅助HPSD 消融 单极信号改变(USM)也被认为是房颤逐点RF消融过程中一个有效的能量传递终点,展示了较好的窦性心律维持率[25－26]。最近Ejima等[27]研究表明由USM 辅助下的高功率消融,在安全、高效消融的同时提高了手术结果,研究纳入高功率消融及常规消融各60例,高功率组为50 W 消融,USM 后3～5 s停止消融,常规功率食管附近为25 W,其它部位30～40 W,USM 后5～10 s停止消融,结果高功率组较常规功率组急性肺静脉电传导恢复率更低(62%vs 78%,P＝0.046),手术时 间[(119.3±28.1)min vs(140.1±51.2)min,P＝0.04]、X线中位曝光时间(0.6 min vs 9.5 min,P＜0.0001)、RF时间[(17.9±7.2)min vs(34.9±12.7)min,P＜0.0001]均 减 少 且无不良并发症发生,在术后12个月高功率组无复发率更高(88.3%vs 73.3%,P＝0.0423)。不过,通过USM 指导PVI均在阵发性房颤患者中进行,因单极信号分析需要稳定的窦性心律而对于持续性房颤可能不太适合。

3.2 超高功率短时程消融

此外,有两项超高功率短时程(v HPSD)消融用于临床的研究报道,展示了其安全性并不亚于常规消融,但显著提高了手术效率。Kottmaier等[28]报道比较了97 例v HPSD消融(70 W/5～7 s)与100例LPLD 消融(30～40 W/20～40 s),v HPSD 组与LPLD 组分别有3例和2例发生心包积液但无心脏压塞,腹股沟血管并发症分别有10例和15例,两者无明显差异,但v HPSD 手术时间[(89.5±23.9)min vs(111.15±27.9)min,P＜0.001]、RF 时 间[(12.4±3.4)min vs(35.6±12.1)min,P＜0.001]、肺静脉电传导恢复明显更低(13%vs 55%,P＜0.001),曝光时间[(6.3±3.9)min vs(6±3.8)min,P＝0.64]相似。QDOT-FAST 研究[28]使用更高功率90 W 进行PVI,它是一项前瞻性、多中心的单臂临床试验研究,对来自4 个国家的52 例阵发性房颤患者进行v HPSD(90 W/4 s)消融,使用一种新的具有微电极和优化温控的压力导管(QDOT micro,美国强生公司),结果表明有效性方面,术后3个月94.2%的病人维持了窦性,平均总手术时间、总消融时间、左房操作时间和曝光时间分别为105.2、46.0、81.7、6.6 min,安全性方面有2例不良事件(1例假性动脉瘤和1例无症状性血栓栓塞)发生,6例通过颅脑MRI确定为隐匿性脑损伤,无死亡、卒中、心房食管瘘、肺静脉狭窄等发生。

3.3 房颤HPSD 消融的临床结果

除安全性与有效性外,心律失常复发的临床结果也是评价HPSD 消融的重要因素。Nilsson 等[13]平均随访15 个月,HPSD 消融组与标准消融组窦性心律维持率分别为76%及74%,Bunch等[30]从既往接受1 033例首次房颤消融的病人中按倾向性评分1∶1匹配,HPSD(前壁:50 W/5～15 s,后壁:50 W/2～3 s)消融组与LPLD(前壁:30 W/10～20 s,后壁:30 W/5 s)消融组各402人,随访3年结果显示,房颤1年复发率(12.9%vs 16.2%,P＝0.19)和3年(26.5%vs 30.7%,P＝0.23)相似,不过HPSD 组心房扑动1年发生率(11.2%vs 7.2%P＝0.03)和3年(21.8%vs 16.1% ,P＝0.06)的风险增加,需要再次消融的患者更多(30%vs 21%,P＝0.002),这可能与HPSD 组后壁消融总能量传递不足有关。Vassallo等[14]在HPSD 消融与LPLD 消融术后随访6个月房颤复发率(12.19%vs 25.71%,P＝0.231)和12个月(17.07%vs 31.42%,P ＝0.14)无 明 显 差 异,而Kottmaier等[28]v HPSD 消融在1年无房性心律失常发生率上更高(83.1%vs 65.1%,P＜0.013)。国内丁立刚等[31]采用HPSD 对149例房颤(阵发性94 例、持续性55 例)进行射频消融,随访(5.2±2.2)个月,80%的患者维持窦性心律。从现有报道的临床结果看,HPSD 消融与传统LPLD 消融具有可比性,不过更为长期的HPSD 消融结果还有待观察。

4 HPSD消融目前问题及前景展望

目前关于HPSD 消融的报道为小样本数据或回顾性研究,与传统LPLD 消融比较尚缺乏多中心的随机对照实验,标准化HPSD 消融流程尚无统一,长期临床结果还有待观察。尽管如此,现报道的HPSD 消融临床研究结果大都一致且与前期的动物性研究相符,显示了HPSD 消融策略在PVI时的安全性和高效性。手术和消融时间缩短可减少术者穿戴铅衣长时间带来的腰椎和关节损害,并且可减少患者镇静和麻醉风险,缓解长时间消融带来的不适感。随着冷冻球囊、射频球囊、超声球囊、激光球囊等新技术的出现,提出了“一次性”消融可降低手术时间,但还需要较长时间的发展,因此,HPSD 射频消融在未来相当长时间仍有可能通过现有工具和技术实现PVI和易被获取接受的优势,接下来需要随机对照实验来证实这种消融策略的益处。