不同压力和功率体外消融对射频消融损伤的影响*

曲丽娟 郭敏 张楠 王睿 孙萌

以往研究证实功率、贴靠压力、消融时间是影响消融损伤的重要因素，并将其整合构建函数得到量化消融参数如消融指数(ablation Index，AI)、损伤指数(lesion size index，LSI)、力-时间积分(FTI)等，指导智能、高效消融。新近研究发现高功率短时程消融(high-power and short-duration ablation，HPSD)消融策略可以改变传统消融模式，有效提高射频消融效率，未增加并发症发生[1—2]。但也有研究报道高功率和高压力会增加蒸汽爆裂(steam pop)的风险[3]，而AI并不能预测蒸汽爆裂的发生[4]。通常认为，低压力无法造成消融损伤，但压力过高则增加心肌穿孔、蒸汽爆裂等并发症的风险。笔者通过体外消融实验，验证AI指导下不同压力和功率对射频消融损伤范围的影响。

1 材料方法

1.1 实验材料 新鲜猪心30个，平均重量(0.59±0.14)kg，购自山西省太原市屠宰厂。

1.2 实验仪器 Smart Ablate射频消融仪、灌注泵、压力监测盐水灌注消融导管(Smart TouchTM导管)(Biosense Webster，Irwindale，CA)，电生理导航系统(Carto-3 系统，Biosense Webster，Tokneam，ISREAL)，体外消融实验水槽、恒温水流泵(JULABO Gmb H，Seelbach，German)(图1)；电子游标卡尺(精确度0.01 mm)(美耐特，上海，中国)。

图1 模拟实验水槽及水流泵

1.3 实验方法 ①消融策略：模拟临床体内消融搭建实验条件，采用功率消融模式，将基线阻抗保持在130～150Ω，导管垂直贴靠(图2)，给予25 ml/min生理盐水灌注，根据贴靠压力分为低压力组(low contact force，LCF＝1～3 g)、中压力组(Medium contact force，MCF＝5～10 g)以及高压力组(High contact force，HCF＝15～20 g)，功率设置分别为30、40、50 W。在猪心外膜侧进行射频消融，消融时AI目标值分别达到350、450、500，每一相同条件消融5个点。记录消融相关参数：功率、压力、阻抗、消融时间以及对应AI值。观察不同功率和压力消融到目标AI时，其对损伤范围的影响以及其对蒸汽爆裂发生率的影响。

图2 消融点信息及导管贴靠方式

②消融灶测量：消融后静置20 min待充血水肿带明显后，测量每个消融病灶径线。消融病灶表面为正圆形，切面为椭圆形，垂直于消融面沿圆直径将病灶等分。使用电子游标卡尺在横切面测量消融灶表面直径(a)、深度(d)、最大内径(c)(图3)，蒸汽爆裂消融点测量值均不纳入统计。每一条径线重复测量3遍，并且所有消融灶测量均由一名对消融参数不知情的研究人员独立进行。若发生蒸汽爆裂则记录实时AI值。病变体积计算公式：[1.33×π×d×(a/2)×(c/2)]/2[5]。

图3 消融灶径线测量

1.4 统计学方法 数据采用SPSS 23.0统计学软件进行分析处理，计量资料用均数±标准差(±s)表示，单因素分析采用t检验，组间比较采用双变量相关分析，比较蒸汽爆裂发生率以比例表示，以P＜0.05为差异有显著性。

2 结果

2.1 消融损伤整体特点 共消融135个点，其中出现22个蒸汽爆裂。消融灶周围可见明显、均匀的充血水肿带尤其是低压力组，水肿带较宽，然而蒸汽爆裂周围水肿带不均匀或出现断裂(图4)。

图4 正常消融病灶与蒸汽爆裂

消融灶的表面直径、最大直径、深度、体积如表1所示。当P＝40 W，CF＝5～15 g时，消融到AI＝500可得到最大消融灶体积[LV＝(114.63±4.21)mm3]。随着AI值的增大，消融灶表面直径、最大直径、深度以及体积都呈现增大的趋势，其与AI呈正相关(r分别为0.5、0.66、0.7、0.7，P均＜0.05)。

2.2 当目标AI350，在不同压力组中，功率与消融损伤的关系 当目标AI与导管贴靠压力相同时，改变功率所产生的消融损伤特征不同(表1)，当目标AI到达450、500时均有蒸汽爆裂产生，遂选择目标AI350进行分析。

LCF组，随着功率的增加，消融灶表面直径与最大内径并无明显差异(P＞0.05)，但功率从30 W变为40 W 时消融灶深度显著增加(P＜0.01)(表1，图5)。MCF组随着功率的增加，消融所产生消融灶特征之间并无明显差异(P＞0.05)。HCF 组，功率分别为40 W 和50 W 产生的消融灶表面直径存在差异(P＜0.05)，功率为40 W 时为最大内径，功率为50 W 时表面直径较小。

图5 AI＝350，LCF组消融损伤

由表1 说明，当功率为40 W 时，无论压力如何，均可获得最大消融损伤表面直径、最大直径、深度以及体积。低功率(30 W)与高功率(50 W)所造成的消融损伤表面直径、深度、体积类似。在固定CF时，与30 W 相比，40 W 功率下的病灶尺寸增大，而在高功率(50 W)下的病灶尺寸减小，当CF＝5～15 g，功率为40 W 时，消融病灶较大[表面直径＝(4.38±0.37)mm，最大内径＝(5.49±0.37)mm，深度＝(3.31±0.20)mm，体积＝(41.61±5.30)mm3]。

表1 不同功率和压力达目标AI时消融灶特征

2.3 目标AI350，功率分别为30，40，50 W 时，压力与消融损伤的关系 在固定AI时，当功率小于40 W 时，与LCF相比，随压力升高，表面直径、最大直径有逐渐增大的趋势，但差异无统计学意义(P＜0.05)(表1)，MCF 的消融灶增大，而在高压力(15～20 g)下的消融灶与LCF组相似，较MCF消融灶减小，但深度较LCF 组大。当功率为50 W 时，MCF组表面直径较小[a＝(3.72±0.13)mm]，HCF组深度及体积最小，深度仅有d＝(2.79±0.26)mm。

图5显示低压力消融时也可产生可观的消融损伤，低压力且低功率时，消融灶周围充血水肿带宽且明显，高功率时可见消融灶增大，深度增加，且水肿带较窄。低压力组除外在功率升高时产生的蒸汽爆裂个案，其产生的消融灶表面直径、最大直径以及深度都与常规压力和高压力组相似。

2.4 压力、功率、AI对蒸汽爆裂发生率的影响 当功率为30 W 时，LCF、MCF和HCF组均并未出现蒸汽爆裂，提示低功率消融安全。当功率上升到40 W 时，LCF组开始逐渐出现蒸汽爆裂，出现蒸汽爆裂发生时有响亮爆破音，但切开后未见明显空腔。当AI＝450，LCF 组与MCF 组表现类似，各出现1例蒸汽爆裂，LCF组在目标AI未达到500时出现1例蒸汽爆裂。当功率为50 W 时，LCF 组在AI＝350时发生2 例蒸汽爆裂，无法到达高AI值(450及500)，全部发生蒸汽爆裂，MCF 组在目标AI为500时全部发生蒸汽爆裂，仅有HCF组未出现蒸汽爆裂。LCF组和MCF组出现的蒸汽爆裂有明显空腔或出现组织表面断裂(图4)。HCF 组在上述基础消融因素改变时均未出现蒸汽爆裂，体现了相对安全性。

3 讨论

导管射频消融的原理是将射频电流转化成热能并释放到靶点心肌处，使其通过阻抗热、传导热达到毁损病变组织的目的。AI、LSI等消融参数整合功率、压力、消融时间等影响因素加权构建函数，可以评价消融损伤。Mori等[4]发现AI与病变深度和体积密切相关，但与病变表面积无关。但本研究结果表明，AI与消融灶表面直径、最大内径和深度呈正相关，其中消融灶体积、深度与AI相关性较大。

另外有研究发现[6]，在固定AI的情况下，不同压力组产生的病变大小无显著差异。本实验得到了与上述文献不一致的结论，当基础消融参数如功率、压力不一致时，即使达到相同的目标AI值，其消融灶形态特点并不完全相同。在5～15 g固定压力下达到目标AI时，功率选择40 W 可以得到最大的消融灶，功率过高(50 W)反而消融深度变浅，高功率消融损伤特征与低功率组相似。高功率短时程消融策略的出现改变了传统的消融模式，增加阻抗热而减少传导热，其可以在不增加并发症的情况下明显缩短消融时间，提高射频消融效率。丁立刚等[7]报道了149例房颤患者采用HPSD 消融策略，6个月窦律维持率80%，未发生相关临床并发症。但Barbhaiya等[8]在50 W 功率下消融6 s，探查并监测射频消融后食管峰值温度(LET)，发现HPSD 消融左房后壁可导致食管温度升高。笔者认为，在射频消融中，根据心脏解剖特点选择合适的功率对于消融损伤特征的把握十分重要。

压力是造成有效消融损伤的重要的因素之一[4，9－11]。有研究认为[12－13]，进行射频消融时贴靠压力大于10 g最佳。Mori等[4]认为压力在AI计算中占有较少的权重。本研究发现，尽管消融灶表面直径和最大内径随着导管贴靠压力的增大而略有增大，但当压力增加至15～20 g，其消融灶最大内径增加，而消融灶深度反而减小。笔者认为，采用高功率高压力进行消融时，到达目标AI所用时间短，一方面由于消融损伤主要依靠阻抗热而非传导热，热量传导到深部能量减少，另一方面可能由于时间过短导管不稳定，所以导致消融灶宽且浅。多项研究表明[14－15]，在房颤射频消融术后，通过随访发现使用过低压力进行消融，与临床失败相关。本研究发现在AI指导下，选择采用低压力进行射频消融，在一定条件下也可造成有效损伤。低压力组所产生的消融灶较常规压力组及高压力组较小，但随着功率增大，消融损伤与常规压力组和高压力组近似。Beinart等[16]利用CT 测量60例持续性房颤患者左房壁厚度，测得平均厚度为(1.89±0.48)mm，并且不同区域心房肌厚度存在显著的差异。笔者所述1～3 g低压力为平均压力，结合压力曲线即可提示消融导管与心肌组织稳定贴靠(如图2)，并且低压力组消融灶平均深度为(2.28±0.25)mm，在左心房内薄处采用低压力消融，也可造成有效损伤。有研究表明[4，10]，高压力与损伤大小没有相关性，但增加了并发症的发生率。在心房内某些特定区域例如左房后壁毗邻食管区域，采用低压力(1～3 g)消融，可造成有效损伤，并且可以避免高压力的暴力操作减少心脏穿孔的风险。

当局部温度上升至80℃，电极与组织接触面发生沸腾、气化，阻抗急骤改变，从而可产生蒸汽爆裂[17]。蒸汽爆裂的产生可能与局部解剖组织相关，例如Pouch等可使消融导管与组织紧密接触，局部温度上升过快，对流性冷却不充分，从而出现蒸汽爆裂[7]。有研究发现，50 W 短时程消融是安全的[10]，但是本研究发现，功率为50 W 时，使用常规压力以及低压力均有蒸汽爆裂产生。随着功率以及AI的增加，低压力组出现蒸汽爆裂的几率增大。笔者认为可能由于压力低时，达到目标AI所用时间更长，局部温度蓄积，造成导管头端局部温度上升过快，从而蒸汽爆裂几率增加。在采用高功率消融时，能量输出稳定，局部组织温度上升过快，也会增加蒸汽爆裂的发生率。但是高功率、高压力消融时，由于消融时间过短，局部温度上升未达80℃，反而展现了良好的安全性。李学斌等[2]认为蒸汽爆裂与功率有关，笔者认为较高的功率、消融时间较长是可能会导致蒸汽爆裂的发生的因素之一，过高的压力也可能会导致爆裂的产生，因此，HPSD 消融从安全的角度来看，中、高压力的策略更加可取。另外，蒸汽爆裂的消融灶切开后有时可见小血管断端，笔者猜测，可能由于消融导管下方存在血管时，造成局部组织阻抗、延展性等特性改变，射频能量传导时分布不均匀，从而导致蒸汽爆裂的产生。

在射频消融术中，除了压力和功率对消融灶有影响，灌注液性质(葡萄糖溶液/生理盐水)、灌注流速、导管贴靠方式(垂直/平行)、基础阻抗等因素均会影响消融灶的特点。在临床中，对于不同体型、不同心房大小患者应选取个体化消融方案，对于AI、LSI等消融参数也应综合上述影响因素调整相应的目标参考值，指导高效消融。

局限性：导管射频消融时，通常需要建立呼吸补偿减少导管因呼吸运动造成的取点误差，本实验中选取离体猪心浸置于恒温盐水中，选取心外膜进行体外模拟实验，不存在呼吸补偿，并且临床工作中真实条件下是在体胶体下心内膜消融，消融结果可能存在一定的差异。消融时低压力组(1～3 g)采用手动稳定导管，保证导管贴靠，此种消融策略在心内膜消融时，心脏的跳动及导管的移动是否会影响有效消融效果仍需进一步探究。另外，本实验在同一条件下消融5个点，若出现蒸汽爆裂则会另追加5个消融点，样本量较少，消融灶的特征仍需进一步大样本量实验以及在体实验进行探究，完善相关实验数据并用于指导临床制定个体化消融策略。