射频消融是释放射频电流在特定部位杀死异常心肌细胞，冷盐水灌注射频消融导管在消融过程中使用低温生理盐水冲刷导管头端，降低头端电极的温度，在高频率放电的同时使得组织界面温度不会过高，减少提高手术安全性，减少血栓等严重并发症，降低患者痛苦。
冷冻消融是通过球囊内液态制冷剂的蒸发过程吸热，使消融靶点周围温度骤然降低，通过低温使该区域的异常心肌细胞受损或死亡。
相对于射频消融，冷冻球囊消融术具有术式相对简单，学习曲线短，结果可重复性好等优势。
特点
PFA具有以下特点:
①脉冲电场在其消融区域内可保持组织基质的完整性
②消融阈值具有组织特异性,从而可特异性消融某些特定组织(比如心肌)心肌组织的消融阈值低于其他大部分组织,在消融心肌细胞的同时可避免邻近组织(食管或膈神经等)受到损伤
③PFA速度极快,常以毫秒为单位甚至更小
部分脉冲消融导管
技术发展历程
PFA应用于心血管领域的技术发展分为三个阶段
第一阶段(2007—2018年)为基础研究阶段2007年Lavee等利用电穿孔猪心房心外膜消融,结果显示,PFA作为新能源可迅速精确地透壁消融,而无局部加热效应2011年Wittkampf等首次证明了电穿孔技术隔离肺静脉的临床前可行性,为PFA作为房颤消融方式提供了初步证据
对心肌组织的影响
一、组织学
PFA治疗房颤不会损伤肺静脉周围的组织,而射频导管消融会导致肺静脉周围组织瘢痕形成内膜增生及心肌坏死有研究表明,相比于房颤射频消融,PFA在隔离肺静脉的同时也会对周围心肌纤维产生破坏和炎症,但不产生凝固性坏死与房颤射频消融相比,PFA导致更均匀的心肌细胞纤维化,肺静脉隔离完成后很少出现传导恢复,并且不会出现由射频消融引起的严重心外膜脂肪炎症以及周围血管损伤
二、接触依赖性
在传统热消融中,实现组织与导管接触是损伤足够大小的区域和达到预期效果的关键组织与导管接触不足和由此导致的不完全透壁损伤的形成往往是热消融后房颤复发的罪魁祸首脉冲电场对组织的消融效果类似,但组织与导管接触不是脉冲电场损伤细胞的关键,因为透壁损伤依赖于电场能量的释放,而不是组织与导管的均匀接触这种特点被称为电场强度依赖性,这些影响是由所提供的电压和施加电压的距离造成的
对周围组织的影响
一、食管损伤
房颤消融手术最严重的致死性并发症是左心房食管瘘热消融带来的损伤不仅限于心外膜,很有可能延伸到周围的食管
有研究表明脉冲电场可引起轻微的食管损伤,但仅限于损伤肌层,而不损害上皮和黏膜肌层相反,射频损伤导致食管壁受压,外膜上皮和肌层均遭到破坏
Reddy等在第1个人体PFA可行性试验中,22例患者在全麻下接受PFA(15例心内膜消融,7例心外膜消融)虽然只有2例患者接受消化内镜检查,但并未发现食管损伤后续Reddy等通过对29例房颤患者行PFA,术后3~4d行食管镜检查,所有患者均未发现食管腔不规则或病变的证据此外,8例患者接受了术后延迟钆增强心脏磁共振成像检查,检查表明紧邻食管的左房组织和肺静脉明显增强,提示消融损伤,但食管无任何增强,提示并未发生损伤
二、膈神经损伤
热消融心脏组织会对其附近膈神经造成损伤神经的电穿孔阈值较高,PFA不易损伤神经(见图1)这可能是由于施万细胞鞘的绝缘效应,或者是由于轴突直径较小,导致在施加高压电场时产生的电动势相对最少
一些动物研究表明,不可逆电穿孔对神经的影响微乎其微,而另一些研究则表明,造成的任何附带神经损伤都是暂时的
Koruth等对6头猪行低剂量和高剂量PFA,分别观察4周和2周,评估基线和随访电压标测肺静脉电位开口直径和膈神经存活率,并对所有组织均作组织病理学检查,提示PFA对膈神经无损伤
vanDriel等通过在上腔静脉内释放直流电进行消融,术后右侧膈神经功能即刻及后期随访中均未受到消融影响上述结果均证实PFA能有效地避免膈神经损伤及并发症
三、肺静脉狭窄
vanDriel等对猪分别采用PFA和射频消融完成环肺静脉隔离PFA组的肺静脉3个月后未发现狭窄,而射频消融组在3个月后则出现明显的肺静脉狭窄
Reddy等通过对25例持续性房颤患者行PFA(96条肺静脉)和左心房后壁消融(24例患者)均100%成功通过基线的定量分析和3个月的CT随访比较,其中包括14例患者和54条肺静脉,均无肺静脉狭窄提示PFA可能是一种不会造成肺静脉狭窄的新型消融方式
PFA治疗房颤的安全性与有效性
房颤患者导管消融术后主要不良事件包括:左心房食管瘘心脏压塞或穿孔心肌梗死膈神经麻痹肺静脉狭窄血栓栓塞脑卒中或短暂性脑缺血发作等由于脉冲电场具备非热性,应用于房颤消融大概率会减少那些由于射频或冷冻作为消融能源而引起的并发症
关于食管安全的数据是最可靠的,其安全性在临床试验中得到证实,在手术后的几天内进行食管胃十二指肠镜检查,仅使用脉冲电场时无任何食管损伤的迹象,而在24例食管胃十二指肠镜检查患者中,有2例使用latticetip导管在PFA和射频消融之间切换的试验中有轻微的黏膜热效应,考虑可能与射频能量发放有关
在一篇关于阵发性房颤患者行PFA的有效性的报道中,采用篮状导管行PFA的84.8%目标肺静脉和采用花形导管行PFA的96.0%目标肺静脉在术后早期呈现优化的PFA波形,显示出持久的肺静脉隔离Reddy等在三项多中心研究中,对121例阵发性房颤患者行PFA,术后100%都达到肺静脉隔离110例患者在(93.0±30.1)d重新标测肺静脉,84.8%的患者无肺静脉传导恢复尽管其他正在开发平台的长期临床随访数据尚待公布,但它们都显示出对房颤患者消融急性期疗效前景看好
PFA的局限性与展望
一、局限性
二、展望
随着对脉冲电场研究的深入,其脉宽不断升级优化,由微秒级别达到了纳秒级别,实现了脉宽更短以及电场强度更强等特点该纳秒脉冲电场为尖锐高能的瞬时脉冲电场,可在超短纳秒释放脉冲能量来改变细胞膜的电导率及通透性并跨膜入核,达到超电穿孔已不断有研究者尝试使用纳秒脉冲电场进行房颤消融,其安全性有效性及可控性仍需更多的研究证实
在器械设计和临床研究实施阶段,更需临床团队全程的投入和参与,才能使所研发器械最大限度地符合临床需求,更好地解决临床问题
总结
PFA通过不可逆电穿孔机制造成组织破坏,对于心脏疾病的治疗,尤其是房颤患者的环肺静脉隔离治疗,是一种革新性的能量方式,因为它可迅速地在肺静脉内造成大而有效的心肌损伤,而不会导致肺静脉狭窄与现有消融方式相比,还需对PFA行进一步研究,不断改进其安全性和提升其有效性随着技术的不断发展和完善,PFA广泛应用于临床指日可待
参考文献
1.《中国心血管医疗器械产业创新白皮书2021》
2、心房颤动导管消融的新利器:脉冲电场消融.心血管病学进展2022年3月第43卷第3期
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