無創(chuàng)性心電成像技術(shù)臨床研究進展

婁洋 毛威*

310006浙江省中醫(yī)院（毛威）

自1887年出現(xiàn)第一張心電圖以來，心電圖檢查逐漸成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中最重要的檢查之一。12導(dǎo)聯(lián)心電圖（ECG）以一種無創(chuàng)、便捷且廉價的方式檢測心臟電信號，并用于診斷多種心血管疾病［1］。隨著醫(yī)學(xué)研究的深入，ECG的局限性也日益凸顯，而有創(chuàng)性電生理檢查也因其有創(chuàng)性和局限性導(dǎo)致難以普遍使用。無創(chuàng)性心電成像技術(shù)（ECGI）的出現(xiàn)較好填補了兩者間的空白。ECGI先通過條狀或背心狀體表多導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)（128導(dǎo)聯(lián)）記錄患者體表電信號，隨后進行胸部電子計算機斷層掃描（CT）或磁共振成像掃描（MRI）以獲得心臟和背心狀電極的高分辨圖像。通過三維重建獲得體表電極在軀干上的相對位置。將體表電信號與心臟解剖信息相結(jié)合并進行反向演算、重建、正則化，僅需單次心臟搏動即可獲得完整的心外膜電位、單極電描記圖、電激活圖等心臟電活動信息。該技術(shù)可在生理或病理條件下精確且直觀地展現(xiàn)心臟電勢變化，對疾病診治有極大幫助。

1 室性心律失常

1.1 流出道相關(guān)室性早搏 起源于流出道的頻發(fā)室性早搏（PVC）占所有室性心律失常10%左右［2］。導(dǎo)管消融是治療這類心律失常最有效的方法，但常規(guī)心內(nèi)標測技術(shù)由于其空間分辨率低、過于依賴術(shù)中早搏發(fā)生等原因，導(dǎo)致消融手術(shù)效益較低。盡管現(xiàn)在已發(fā)布了用于早搏定位的心電圖標準，但常規(guī)心電圖存在其固有缺陷，如導(dǎo)聯(lián)放置位置不標準、患者個體異質(zhì)性等導(dǎo)致圖形不精確，最終導(dǎo)致標測精確度不高，較大影響了診斷［3］。

與ECG及有創(chuàng)性電生理檢查相比，ECGI準確性較高，它通過重構(gòu)單極心電圖的波形精確定位早搏起源，并指導(dǎo)消融手術(shù)。JAMIL等［4］研究發(fā)現(xiàn)使用ECGI系統(tǒng)，96%的患者可以精確定位PVC起源，而常規(guī)ECG組中為僅37%至58%。同時，ERKAPIC［5］得到類似的結(jié)果，常規(guī)ECG檢查僅在76.2%的患者中準確識別出PVC起源的腔室，而ECGI系統(tǒng)為95.2%。

1.2 瘢痕相關(guān)室性心動過速 心肌梗死后發(fā)生室性心動過速（VT）多由心梗瘢痕內(nèi)幸存組織形成的折返回路引起［6］。通過對瘢痕準確定位有助于識別折返回路，從而指導(dǎo)治療。ECG和心臟延遲增強核磁共振（DCE-MRI）等多種方法均可用于心梗瘢痕定位及定性。然而僅通過ECG很難獲得有關(guān)心梗瘢痕程度和位置的詳細信息；而通過DCE-MRI可以準確定位各階段的心梗瘢痕，但由于檢查復(fù)雜、效率低等原因?qū)е缕湓谂R床上應(yīng)用有限［7］。

ECGI可通過繪制心內(nèi)膜和心外膜甚至透壁電活動的三維重構(gòu)圖形實現(xiàn)對心梗瘢痕的精確定位，對治療有重要的指導(dǎo)作用。CUCULICH等［8］研究發(fā)現(xiàn)心梗瘢痕在ECGI中表現(xiàn)出振幅降低（低電壓）、分離信號以及延遲電位的特點。借此可準確將心外膜電“瘢痕”定位于解剖瘢痕的位置（敏感性為89%，特異性為85%）。WANG等［9］研究發(fā)現(xiàn)，ECGI重建的模型中繪制的瘢痕基質(zhì)和折返回路與有創(chuàng)性檢查結(jié)果基本符合。ECGI僅需通過正常心搏中產(chǎn)生的分離信號即可定位瘢痕的關(guān)鍵部位，快速且有效地繪制VT的發(fā)作圖，較大提高診療效率。

但傳統(tǒng)ECGI技術(shù)有一定局限性。由于該技術(shù)的原理是通過對體表心電圖進行反向演算，容易受到ECG底噪的影響。同時瘢痕內(nèi)緩慢、不連續(xù)、延遲地收縮或舒張（延遲電位）不易被觀察到，增加了定位難度［10］。MISRA及其團隊［11］研發(fā)出新型ECGI系統(tǒng)（VIVO系統(tǒng)）。其與傳統(tǒng)ECGI的不同之處是通過分析心室激活的心電向量而非模擬體表心電圖，這有助于識別室性心律不齊中經(jīng)常出現(xiàn)的低電壓期前收縮信號，同時也降低ECG底噪等的影響。在其準確性方面，該研究發(fā)現(xiàn)在88%的患者中VIVO系統(tǒng)對室速發(fā)生點的預(yù)測與有創(chuàng)性檢查結(jié)果相符合。

2 心房顫動

心房顫動是臨床上最常見的心律失常之一。多項研究發(fā)現(xiàn)，房顫是依靠高頻區(qū)域的局部折返和局灶性激活引起和維持［12］。房顫是一種動態(tài)節(jié)律，起源部位時空變化性很強，因此要精確定位房顫起源較為困難。有人曾經(jīng)嘗試心內(nèi)膜單電極或多電極導(dǎo)管等方法來定位房顫局部起源，但由于無法同時對左右心房進行映射、接觸不良以及手術(shù)通路受限等問題無法有效實施［13-14］。

現(xiàn)在房顫治療仍然以環(huán)肺靜脈（PV）經(jīng)驗消融為主［14］，但有研究表明環(huán)PV消融術(shù)在持續(xù)性房顫和長程持續(xù)性房顫患者中效果欠佳［15］。PEDRO N-TORRECILLA［12］團隊研究發(fā)現(xiàn)對房顫高頻部位的精確消融比環(huán)肺靜脈的經(jīng)驗消融更加有效且風(fēng)險更低。通過ECGI系統(tǒng)對高頻區(qū)域精確定位并進行消融，可有效減少消融手術(shù)持續(xù)時間（平均縮短37 min）［13］同時避免過度消融對心肌的損害。歐洲一項多中心前瞻性研究采用了ECGI指導(dǎo)房顫患者導(dǎo)管消融，研究發(fā)現(xiàn)其中93%的情況下消融術(shù)有效，房顫被有效終止并且在最初隨訪的3個月中，房顫的復(fù)發(fā)率僅7%［14］。

HAISSAGUERRE［16］團隊對持續(xù)性房顫研究發(fā)現(xiàn)，80%的患者是由于折返活動引起，而20%患者是由于局灶性激活引起。雖然房顫激活模式不斷變化，但總可以在特定部位觀察到類似的激活模式。研究發(fā)現(xiàn)，折返驅(qū)動子通常位于右PV/中隔區(qū)，左PV /左心耳區(qū)，左下壁/冠狀竇區(qū)域和右心房上部。盡管有一定的患者特異性，但這對消融方案的選擇有指導(dǎo)作用。GAO［15］團隊研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子活動（rotational activity）在持續(xù)性房顫中有重要作用，通過ECGI精確識別轉(zhuǎn)子的位置并進行消融可以有效提高房顫轉(zhuǎn)復(fù)成功率（68%）。借助上述研究可以在術(shù)前識別出房顫終止幾率較高的患者，并對其進行危險分層。這在房顫消融前給醫(yī)師提供額外的有效信息，提高手術(shù)效率。

3 其他心律失常

3.1 預(yù)激綜合征（WPW） 對于有癥狀的WPW，治療的關(guān)鍵是識別和定位引起預(yù)激的房室旁路。ECG在預(yù)測局灶性或折返性心律失常以及精確定位房室傳導(dǎo)旁路等方面價值有限。通過ECGI可以實現(xiàn)對預(yù)激途徑的精確定位，并可識別多條同時獨立存在的途徑和心外膜途徑。CAKULEV［17］研究發(fā)現(xiàn)ECGI準確地預(yù)測心室預(yù)激，包括1例心外膜途徑被準確識別，并且通過侵入性電生理檢查得到驗證。波爾多小組［18］研究多次消融失敗的WPW綜合征患者，發(fā)現(xiàn)ECGI實現(xiàn)了對異常房室旁路的精確定位，并發(fā)現(xiàn)先前消融瘢痕的存在對心臟傳導(dǎo)的影響。在對于存在消融抵抗的WPW綜合征患者中，ECGI技術(shù)對房室旁路的定位有更好的輔助作用。

3.2 長QT綜合征 長QT綜合征中［19］，研究發(fā)現(xiàn)長QT綜合征患者RT和ARI明顯延長，這代表了復(fù)極化延遲和APD異常延長。長QT綜合征患者ARI延長的空間分布極不均勻，其復(fù)極化斜率比健康志愿者組大得多。由此可以實現(xiàn)對心律失常底物的識別和定位，而體表心電圖卻無法做到這一點。研究表明ECGI在患者的危險分層中也可能發(fā)揮重要作用。

3.3 Brugada綜合征 Brugada綜合征（BrS）患者的ECGI顯示出在電生理學(xué)底物中結(jié)構(gòu)性異常傳導(dǎo)和異常復(fù)極化共同存在。與長QT綜合征不同，BrS患者異常底物多僅存在于右心室流出道內(nèi)。ECGI可以根據(jù)心臟電生理底物的主要差異來區(qū)分具有相似體表ECG的BrS患者（惡性和高度致心律失常）和非BrS右束支傳導(dǎo)阻滯（RBBB）患者（通常被認為是良性）。對于患者確診和后續(xù)指導(dǎo)治療有重要作用。

4 CRT無應(yīng)答

心臟再同步治療（CRT）是對某些中重度心力衰竭射血分數(shù)降低和左心室激活時間異常患者的有效干預(yù)［20］。借助ECGI研究進一步明確了這類患者心室激活 傳導(dǎo)的特點以及，引起心力衰竭的原因。CRT治療的目的在于通過加速激活心室最遲激活部位以恢復(fù)心室同步激活，來增強心臟收縮力和心臟機械效率。但有研究表明，臨床上仍有30%左右的患者表現(xiàn)為 CRT 無應(yīng)答［21］。SIENIEWICZ［21］研究發(fā)現(xiàn)心梗瘢痕組織中發(fā)生了顯著的延遲激活。ECGI可以準確描繪瘢痕纖維化區(qū)域，并且可精確識別心室激活的最遲部位，同時可在手術(shù)中鎖骨下打開電極背心，在術(shù)中指導(dǎo)導(dǎo)線和電極的放置，優(yōu)化了CRT方案。

在植入指征上，國際CRT植入指南中推薦12導(dǎo)聯(lián)心電圖作為CRT植入指征的檢查工具。最近MARC［20］團隊的研究引入心室電解耦（VEU，左右心室激活時間之差）的概念，通過ECGI測量VEU，發(fā)現(xiàn)CRT應(yīng)答與VEU延長有關(guān)。通過VEU預(yù)測出CRT應(yīng)答敏感性達90%，特異性為82%。VEU高于臨界值的患者CRT應(yīng)答可能性比其他患者高42倍。另有證據(jù)表明，一部分無左束支傳導(dǎo)阻滯（LBBB）的患者也可能會對CRT治療產(chǎn)生反應(yīng)，一些非特異性室內(nèi)傳導(dǎo)障礙（NICD）的患者也能檢測到明顯的VEU。因此，CRT植入也適用于ECG上未體現(xiàn)出明顯QRS延長，但有明確VEU延長的患者。VEU的測定有較高的敏感性與特異性，是對常規(guī)ECG檢查的有效補充，可以更好地篩選適合CRT植入的患者。

5 挑戰(zhàn)與局限性

盡管ECGI有較大的臨床應(yīng)用潛力，但目前技術(shù)難點在于最佳的逆向算法以及正則化算法的構(gòu)建。由于人體的復(fù)雜性，如身體各部位導(dǎo)電性不同、患者結(jié)構(gòu)的特異性等均會影響結(jié)果的準確性［22］。ECGI的原理是從體表獲得心臟電生理信息，然后通過重構(gòu)出心外膜表面的電信息并進行分析。但心內(nèi)膜激活與心外膜并非完全同步，盡管現(xiàn)在有研究顯示兩者有密切聯(lián)系，但仍存在差異。

在臨床應(yīng)用上目前也有著一定的局限性。ECGI在識別PVC的來源時，當遇到PVC發(fā)生在靠近室間隔的部位，ECGI預(yù)測的準確度有所下降。Jamil-Copley團隊和Erkapic團隊分別報道1例ECGI系統(tǒng)錯誤定位PVC起源（起源心室標記錯誤）的患者［3］。

ECGI在臨床廣泛應(yīng)用的價值仍有待明確。臨床上對于各種心律失常的診斷仍以侵入性檢查為金標準。在手術(shù)過程中經(jīng)過侵入性檢查定位后再進行手術(shù)治療是現(xiàn)在很多心律失常手術(shù)治療的常規(guī)流程。從患者和社會經(jīng)濟學(xué)角度來看，對患者手術(shù)前進行252導(dǎo)聯(lián)甚至更多導(dǎo)聯(lián)的體表電勢廣泛測定，并加以CT/MRI掃描來獲取解剖學(xué)信息是否有必要；這項檢查所產(chǎn)生的費用及輻射曝光量等相比帶來的優(yōu)勢是否有價值仍值得考量。

6 小結(jié)

ECGI填補了侵入性電生理檢查和ECG間的空白。它僅需通過單次搏動即可繪制出心臟電活動圖，甚至透壁電活動圖，較大提高診療效率［23］。通過電活動同步評估可以實現(xiàn)為患者制定個性化的CRT方案，同時可以篩查出當前尚無癥狀，但有必要進行CRT治療的患者。未來的應(yīng)用前景包括針對傳導(dǎo)異常的風(fēng)險評估分層（包括傳導(dǎo)減慢，房顫中的電活動紊亂，低電壓等），探究結(jié)構(gòu)異常與電活動異常（包括纖維化，脂肪變性等）之間的關(guān)系等。盡管ECGI目前尚存在眾多問題，但未來在臨床和科研方面的應(yīng)用前景仍然不可小覷。