50 W功率射頻消融生物學效應的在體心臟實驗研究

余凌祺 蔣晨陽

心房顫動（下稱房顫）是臨床上最常見的一種心律失常；而導管消融術是治療房顫的常規有效手段，近年來在各房顫指南中的推薦級別越來越高[1-2]。射頻能量是房顫導管消融最常用的一種能量，主要通過導管頭端將射頻電流轉化為熱能并釋放到靶點的心肌組織，通過熱損傷引起凝固性壞死，從而阻斷異常的電活動、電傳導。雖然房顫射頻消融技術在不斷進步，但仍存在引起鄰近器官損害和心包壓塞的風險[3-5]。傳統的房顫射頻消融治療多采用25～35 W功率。近年來陸續有關于高功率房顫消融的報道，提示可有效治療房顫[6-7]。除有效性外，高功率短時間主要通過阻抗熱損傷心肌細胞，對鄰近組織的損傷可能減少[8-10]，但國內關于高功率消融的生物學效應研究較為少見。消融指數（ablationindex，AI）是目前量化組織消融損傷較為準確的指標，它是基于射頻功率、消融持續時間和接觸力等參數計算的，與預測消融損傷大小、實際靶點深度及寬度均有很好的相關性[11-13]。傳統功率消融持續時間較長，而50 W高功率射頻消融可以縮短消融持續時間，減少手術時間，但其生物學效應尚未明確。因此，本研究擬通過動物在體射頻消融實驗作一探討，現將結果報道如下。

1 材料和方法

1.1 動物和儀器 體重約40 kg的健康成年雄性實驗豬4頭，由浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院動物實驗中心提供。標準的市售壓力感知冷鹽水灌注導管（Thermocool Smart TouchTMCatheter）、三維電生理標測系統（CARTO3）均購自美國強生Biosense Webster公司。本實驗經浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院動物倫理委員會審查通過。

1.2 消融手術 實驗豬注射鹽酸替來他明鹽酸唑拉西泮（規格：50 mg/mL，批號：7VU4A，法國維克有限公司）麻醉，固定四肢，給予氣管插管正壓機械通氣，持續監測肢體導聯心電圖。待完全麻醉后，于左側第4肋間開胸，心包開窗懸掛，充分暴露心臟，0.9%氯化鈉溶液灌注心包腔。直視下將消融導管置于心室外膜面進行消融，冷鹽水灌注流速17～30 L/min。按消融功率不同分為兩組，即50 W組、35 W組，其中50 W組接觸壓力控制在5～15 g，35 W組接觸壓力控制在5～25 g。兩組在不同AI值（500、400、350）指導下完成消融心外膜損傷。

1.3 觀察指標 實驗豬經安樂死處理后，取心臟活檢，核對各消融點位置，直視下消融灶呈圓形，沿最大直徑切入每個灶的中心，使用數字精密游標卡尺測量每個消融損傷表面最大直徑及最大深度，見圖1。

圖1 消融后實驗豬心臟外觀與測量

1.4 統計學處理 采用SPSS 22.0統計軟件。計量資料以表示，兩組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；組內不同AI值指導下相關指標比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

心室外膜消融共產生66個消融損傷，其中50 W組不同AI值（500、400、350）指導下消融分別產生11、12、12個損傷點，35 W組分別產生11、10、10個損傷點；在所有消融點中，未發現有POP或焦痂產生。在50或30W功率下，消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續時間均隨AI值增加而增加，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。在AI=500、400的指導下消融，50 W組產生的消融損傷表面最大直徑均大于35 W組，最大深度均小于35 W組，消融持續時間均短于35 W組，差異均有統計學意義（均P＜0.05）；在AI=350的指導下消融，50 W組產生的消融損傷表面最大直徑、最大深度均大于35 W組，消融持續時間短于35 W組，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表1和圖2-3。

表1 50 W組與35 W組在不同消融指數（AI）值指導下消融產生的消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續時間比較

圖2 50 W組在不同消融指數（AI）值指導下消融產生的消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續時間比較

圖3 35 W組在不同消融指數（AI）值指導下消融產生的消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續時間比較

3 討論

AI是衡量消融損傷大小的量化指標。既往動物實驗功率多采用25～45 W，目前尚缺少50 W的研究數據[14]。故本研究在不同AI值指導下消融，比較功率50 W與35 W所致的消融損傷灶大小，當AI值相等時，50 W組消融損傷表面最大直徑較35 W組大，最大深度較小，消融持續時間較短；而在相同功率（50或30 W）下，消融損傷表面最大直徑、最大深度及消融持續時間均隨AI值增加而增加。從射頻消融原理分析，射頻損傷有兩個機制[15-16]：（1）直接電阻熱引起的損傷，發生在消融導管頭端的局部組織內（心肌貼靠電極處），導管-組織界面電阻熱引起表層組織立即加熱升溫，局部溫度＞50℃，導致心肌細胞凝固性壞死等不可逆損傷。功率越高，產生的阻抗熱在組織內的作用越強；（2）被動的傳導熱，電阻抗熱向周圍組織傳導產生，并傳導至較深的組織層。熱傳導是消融致鄰近器官損傷的主要因素，可能導致心臟鄰近器官如食管和膈神經等的損傷。熱傳導與消融時間成正比，消融持續時間越長，熱傳導的損傷越深。在射頻消融過程中，局部電阻熱會在數秒內達到峰值，即射頻消融第一階段主要通過電阻熱損傷靶心肌組織，接著阻抗熱向鄰近組織傳導。本研究結果顯示，在35 W設置下進行射頻消融，消融持續時間較長，傳導性加熱增加，周圍組織被加熱；而50 W功率短時間消融，高功率能量產生更大阻抗熱，由于消融持續時間較短，限制了熱量的進一步傳導，減少傳導熱。

Bourier等[17]利用計算機模型和組織實驗表明，高功率短時間消融時最大的病變增長出現在射頻能量輸送的前10 s內。本研究結果顯示，50 W/350 AI、35 W/350 AI消融持續時間分別為（8.67±1.67）、（11.40±1.51）s。在50、35 W消融功率下，AI=350的損傷深度主要由電阻熱產生，而傳導熱較少，阻抗熱的消融損傷大小主要與功率有關，功率越大則消融灶越大。因此，在AI=350的指導下射頻消融，50 W組消融損傷表面最大深度大于35 W組。Beinart等[18]通過對肺靜脈隔離患者的心臟CT掃描發現，左心房壁厚度為（1.89±0.45）mm；后壁是整個左心房較薄區域，厚度為（1.43±0.44）mm，其中后壁上方最薄；二尖瓣峽部、左心房嵴部及左心房中上部較其他區域厚，厚度分別為（2.05±0.47）、（2.10±0.63）、（2.15±0.47）mm。Nakamura等[19]報道陣發性房顫患者左心房壁厚度平均為2.4 mm，而慢性房顫患者為2.1 mm，竇性心律患者為1.9 mm。據先前解剖和影像學研究報道，食管位于左心房后方5 mm處，與最薄區域特別接近。傳統的射頻消融持續時間為20～30 s，在30 s時，平均病變深度為7.25 mm。使用傳統功率射頻消融可能存在食管損傷的風險，進而導致心房食管瘺等[20-24]。Bhaskaran等[25]在綿羊模型體內及體外消融實驗中，以50 W功率消融5 s，產生的病變深度平均為2.3 mm，所有病變（肌小梁除外）都是透壁的。高功率短時間消融可導致更大的病變直徑和更小的病變深度，縮小的病變仍可以在平均厚度為2 mm的心肌中達到透壁的消融效果。

另外，心房內消融中導管接觸壓力、消融持續時間與消融安全性密切相關。壓力過大、消融持續時間過長，會增加心肌穿孔、鄰近組織損傷等風險[26]。心房食管瘺是房顫消融的嚴重并發癥之一，其發生率較低（0.015%～0.2%），但致死率極高[27-28]。有研究嘗試各種方法保護食管避免損傷，如對食管消融前和消融時進行成像、預防性的食管黏膜保護、對食管管腔溫度進行監測、限制后壁的消融能量、食管隔熱等，但結果并不一致[29-30]。食管損傷的發生和食管與消融靶點的距離有關，減少后壁消融壓力有助于避免食管損傷。本實驗數據提示，50 W功率短時間消融，可以在相對低的接觸壓力情況下，更快地達到類似大小的消融損傷灶，寬度更大，深度更小，提示功率50 W左心房后壁消融可能有助于減少對食管的損傷。最近研究提示，當左后房壁的接觸力值限制在＜20 g時，可避免食管損傷的風險[31]。另外，接觸壓力過高可能增加手術并發癥的風險，如心臟壓塞、蒸汽爆裂、導管尖端碳化、食管損傷等[4-5]。

綜上所述，在相同AI值指導下消融，50 W較35 W產生的消融損傷表面最大直徑更大，最大深度更小（AI=350除外）；相同功率下，消融損傷表面最大直徑及最大深度隨AI值增加而增加。本研究也存在一定的局限性，如在全麻直視下對豬心室外膜進行消融，而心外膜沒有紅細胞，消融導管頭端無焦痂產生，與臨床上心內膜消融環境可能有所區別等。