·教學(xué)實(shí)踐·

CARTO三維心臟電解剖模型在電生理教學(xué)中的應(yīng)用

Application of three-dimensional electro-anatomical model in cardiac electrophysiology teaching

鐘理，陳興華，舒茂琴，宋治遠(yuǎn)(第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院心內(nèi)科，重慶 400038)

[關(guān)鍵詞]心臟電生理；心臟解剖；醫(yī)學(xué)教育；CARTO系統(tǒng)

心臟電生理知識(shí)有其固有的復(fù)雜性和抽象性，對(duì)初學(xué)者來說，學(xué)習(xí)和理解電生理知識(shí)是一件困難的事情，扎實(shí)的心臟解剖學(xué)知識(shí)，是理解和掌握電生理的重要基礎(chǔ)。但是在目前醫(yī)學(xué)本科的電生理知識(shí)教學(xué)中，尚缺乏對(duì)心臟解剖學(xué)知識(shí)的強(qiáng)調(diào)、鞏固和運(yùn)用。本文結(jié)合我們的近年來實(shí)習(xí)教學(xué)實(shí)踐，探討基于CARTO心臟標(biāo)測(cè)系統(tǒng)建立心臟的立體解剖模型在心臟電生理教學(xué)中如何貫徹心臟解剖學(xué)，幫助學(xué)生更好地理解和診治常見心律失常疾病的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。

1CARTO心臟標(biāo)測(cè)系統(tǒng)

自1997年以來，一種三維立體標(biāo)測(cè)系統(tǒng)被用于心律失常的心內(nèi)電生理檢查和指導(dǎo)射頻消融治療，稱之為三維電解剖(CARTO)標(biāo)測(cè)系統(tǒng)。其最突出的特點(diǎn)是直觀性強(qiáng)，將心腔各部位的電活動(dòng)標(biāo)記在相對(duì)應(yīng)的心臟解剖結(jié)構(gòu)上。三維電解剖在詮釋心律失常的發(fā)生機(jī)制、準(zhǔn)確定位病灶部位、決定消融方案等方面，均明顯做優(yōu)于傳統(tǒng)多導(dǎo)電生理記錄儀和X線影像標(biāo)測(cè)方法。傳統(tǒng)標(biāo)測(cè)方法為二維平面影像，不能立體動(dòng)態(tài)展示心腔的解剖結(jié)構(gòu)和激動(dòng)順序，也不能分辯和顯示一些特殊的解剖部位[1]。CARTO標(biāo)測(cè)系統(tǒng)可以建立心房解剖結(jié)構(gòu)圖，并將心腔的電活動(dòng)(包括激動(dòng)時(shí)間和電壓)與之組合，形成直觀的三維電激動(dòng)圖、電壓圖和沖動(dòng)傳導(dǎo)圖。這種三維電解剖圖中，可以得到多方面的重要信息：①較準(zhǔn)確地判斷心動(dòng)過速的病理生理機(jī)制和類型；②較全面地了解心臟的整體電激動(dòng)和電傳導(dǎo)過程；③展示沖動(dòng)在心房或心室的傳導(dǎo)過程，詮釋體表心電圖上P波或QRS波的形成及波形特點(diǎn)，還可以詳細(xì)解析折返環(huán)路。

此外，CARTO標(biāo)測(cè)系統(tǒng)還可以標(biāo)識(shí)特殊的心臟解剖結(jié)構(gòu)和異常電激動(dòng)區(qū)，顯示出相關(guān)的病變心肌組織，例如可以標(biāo)識(shí)產(chǎn)生心動(dòng)過速的病理基質(zhì)，可以顯示手術(shù)切口、縫合部、人工補(bǔ)片、疤痕和心肌梗死區(qū)等特殊病變的具體位置、大小和長(zhǎng)短、范圍和形態(tài)，還可以詳細(xì)解析折返環(huán)路。另外，CARTO標(biāo)測(cè)系統(tǒng)最主要的作用是實(shí)時(shí)監(jiān)控標(biāo)測(cè)/消融電極導(dǎo)管的移動(dòng)，提高消融治療的成功率。CARTO系統(tǒng)還可以與CT或MRI影像整合，進(jìn)一步提高治療的安全性和成功率[2-3]。

2CARTO標(biāo)測(cè)系統(tǒng)建立的常見電解剖立體模型

2.1局部激動(dòng)時(shí)間圖

局部激動(dòng)時(shí)間圖是CARTO系統(tǒng)協(xié)助診斷治療復(fù)雜心律失常的最主要的手段，通過磁導(dǎo)管記錄心內(nèi)膜各取樣點(diǎn)的心內(nèi)電位，得出局部激動(dòng)時(shí)間(local activation time，LAT)參數(shù)，LAT數(shù)值在局部以不同的色彩表示。通過分析色彩的變化推斷激動(dòng)地起始點(diǎn)、傳到方向、速度和途徑，由此推測(cè)心動(dòng)過速的可能機(jī)制、關(guān)鍵部位等(圖1)。

a:利用CARTO對(duì)右心房進(jìn)行多點(diǎn)標(biāo)測(cè)，可見右心房的激動(dòng)順序?yàn)椤霸缃油怼保础白钤缂?dòng)”的紅色與“最晚激動(dòng)”的紫色相連，提示典型性心房撲動(dòng)的機(jī)制是圍繞三尖瓣環(huán)峽部的折返機(jī)制；b：利用CARTO對(duì)右心房進(jìn)行多點(diǎn)標(biāo)測(cè)，可見右心房的激動(dòng)順序是“最早激動(dòng)”的紅色與“最晚激動(dòng)”的紫色不相連，提示房性心動(dòng)過速的發(fā)生機(jī)制是起源于高位右房局部，不是折返機(jī)制

圖1CARTO系統(tǒng)標(biāo)測(cè)的心臟局部激動(dòng)時(shí)間圖

2.2電壓圖

通過比較各取樣點(diǎn)的最大峰值電壓，即心內(nèi)電圖之最大振幅，以不同顏色表示，紅色為最低振幅，紫色為最高振幅，灰色為瘢痕區(qū)(可自定義，比如局部最大峰值電壓小于0.05 mv的組織為心房?jī)?nèi)瘢痕組織，心室組織小于0.5 mv定義為瘢痕區(qū))，可以直接的顯示出新腔內(nèi)的瘢痕區(qū)，低電壓區(qū)以及正常心肌區(qū)，其作用是了解局部心肌組織的活性、標(biāo)出瘢痕的分布；協(xié)助分析心律失常的形成機(jī)制；有助于某些電生理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。CARTO系統(tǒng)標(biāo)測(cè)的心臟電壓圖可以清楚地顯示心肌梗死疤痕區(qū)(圖2)。

2.3電激動(dòng)傳導(dǎo)圖

CARTO標(biāo)測(cè)的激動(dòng)傳導(dǎo)圖可清晰顯示心電激動(dòng)在心臟各個(gè)部位的傳導(dǎo)方向和順序，有助于學(xué)生理解心律失常的發(fā)生的病理機(jī)制和類型(圖3)。圖3顯示竇性沖動(dòng)最早在上腔靜脈與右心房交界區(qū)開始引起右心房激動(dòng)(圖3a)，激動(dòng)隨后向右心房傳導(dǎo)，同時(shí)通過Bachmann束激動(dòng)左心房前壁(圖3b)，激動(dòng)繼續(xù)引起右房中下部激動(dòng)和左房前壁激動(dòng)(圖3c)，最后引起左右心房其他部位激動(dòng)(圖3d～圖3f)，其中圖3a、圖3b、圖3c為紅色為心律下不同時(shí)相點(diǎn)的激動(dòng)區(qū)域，紫色為CARTO構(gòu)建的左右心房、上下腔靜脈、肺靜脈解剖圖。例如局灶性心動(dòng)過速的電激動(dòng)傳導(dǎo)圖表現(xiàn)為：沖動(dòng)自某局灶部位向四周放射性傳導(dǎo)，而大折返性心動(dòng)過速的電激動(dòng)傳導(dǎo)圖則表現(xiàn)為：心動(dòng)過速的沖動(dòng)沿某電靜止區(qū)的周圍呈環(huán)狀、順序激動(dòng)。醫(yī)生還可以根據(jù)激動(dòng)傳導(dǎo)圖，選擇安全有效的消融策略[4]。

a:心臟病理標(biāo)本，心臟紅色箭頭所指為心肌梗死疤痕區(qū)；b:心臟電壓圖，紅色為最低振幅，紫色為最高振幅。

圖2心肌梗死心臟病理標(biāo)本與CARTO系統(tǒng)標(biāo)測(cè)的心臟電壓圖

圖3　CARTO系統(tǒng)標(biāo)測(cè)的竇性心律心房電激動(dòng)傳導(dǎo)圖

3CARTO心臟立體解剖模型在教學(xué)中的運(yùn)用

3.1教學(xué)目的和要求

先幫助學(xué)生復(fù)習(xí)心臟解剖學(xué)知識(shí)，通過比較患者和正常心臟的CARTO心臟立體解剖模型，讓學(xué)生在心臟解剖學(xué)背景下掌握這個(gè)疾病的心電生理特點(diǎn)，介紹通過CARTO引導(dǎo)如何進(jìn)行介入治療，使學(xué)生掌握疾病的診斷治療要點(diǎn)。

3.2教學(xué)組織形式

采用案例教學(xué)，利用我科收治的一名典型室性心動(dòng)過速患者，進(jìn)行床旁問診和體格檢查。調(diào)取患者的各種檢查資料進(jìn)行分析，最后調(diào)取治療時(shí)的CARTO圖像，向?qū)W生詳細(xì)講解，提問和討論，主要讓學(xué)生通過三維立體的CARTO圖像，加深理解患者電生理異常的解剖學(xué)特點(diǎn)，以及這些特點(diǎn)對(duì)于指導(dǎo)下一步治療的價(jià)值。

3.3病例描述

患者，女，35歲，因房間隔缺損修補(bǔ)術(shù)后2周出現(xiàn)反復(fù)心悸、頭昏、乏力，入院心電圖提示室性心動(dòng)過速，心室率215次/分，血壓85/55 mmHg?？紤]器質(zhì)性心臟病相關(guān)性室性心動(dòng)過速。給予200 J電復(fù)律后轉(zhuǎn)為竇律，后又多次發(fā)作，患者拒絕行植入性心臟除顫器治療，即至我院要求行射頻消融治療。

3.4病例的CARTO心臟立體解剖模型與治療

簽署知情同意書與手術(shù)同意書后，局麻后在CARTO標(biāo)測(cè)下行右室建模(圖4)，發(fā)現(xiàn)右室擴(kuò)大，流入道、流出道、右室前壁側(cè)壁大片疤痕區(qū)(紅色)和低電壓區(qū)(紫色與紅色交界區(qū))，結(jié)合起搏標(biāo)測(cè)與晚電位標(biāo)測(cè)，在室上嵴與漏斗部交界處發(fā)現(xiàn)室速折返環(huán)的峽部，冷鹽水灌注導(dǎo)管30 W，42°消融10 s后室速終止，鞏固消融2 min后，反復(fù)起搏均未再誘發(fā)心動(dòng)過速。

注：圖中紅色為疤痕區(qū)，紫色為正常心肌組織，其他為低電壓區(qū)。圖中顯示右室擴(kuò)大，流入道、流出道、右室前壁側(cè)壁大片疤痕區(qū)(紅色)和低電壓區(qū)(紫色與紅色交界區(qū))，結(jié)合起搏標(biāo)測(cè)與晚電位標(biāo)測(cè)，在室上嵴與漏斗部交界處發(fā)現(xiàn)室速折返環(huán)的峽部。左圖為右前斜位，右圖為左前斜位。

圖4某室性心動(dòng)過速患者的右室電壓標(biāo)測(cè)圖

4討論

學(xué)生在帶教老師的指導(dǎo)下結(jié)合案例，成功完成實(shí)習(xí)教學(xué)過程。課后通過老師和學(xué)生之間的交流，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)如下：課前對(duì)教學(xué)內(nèi)容認(rèn)真研究、精心備課，精心挑選典型的心率失常案例。由于教學(xué)中要涉及大量CARTO圖像和動(dòng)態(tài)影像資料，因此，平常工作中注意對(duì)圖像和動(dòng)態(tài)影像資料進(jìn)行儲(chǔ)存，積累CARTO標(biāo)測(cè)的教學(xué)資源對(duì)保證教學(xué)質(zhì)量是非常重要的。心臟電生理較為復(fù)雜，學(xué)生僅僅通過心電圖和癥狀，難以充分理解，通過立體解剖圖片和視頻教學(xué)，學(xué)生普遍反映形象生動(dòng)，使復(fù)雜抽象的知識(shí)具體化、形象化，加深理解，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力，增強(qiáng)了教學(xué)的效果。利用CARTO的成像的特點(diǎn)，即心電活動(dòng)與解剖的有機(jī)融合，將解剖學(xué)融入到電生理教學(xué)中，使學(xué)生從多層次、多方位、多角度觀察和理解心率失常的發(fā)生機(jī)制，從而提高學(xué)生綜合分析能力和邏輯推理能力。

實(shí)習(xí)課是架接理論與實(shí)際應(yīng)用的橋梁，其教學(xué)質(zhì)量高低對(duì)整門課程起著關(guān)鍵作用。將解剖學(xué)圖像引入心臟電生理實(shí)習(xí)教學(xué)中，拓寬了教與學(xué)的平臺(tái)，解決了傳統(tǒng)見習(xí)教學(xué)的弊端，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)法[5]。心臟電生理實(shí)習(xí)教學(xué)是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們要以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)能力為中心，運(yùn)用多種教學(xué)手段，不斷進(jìn)行教學(xué)方法的研究和改革，使教學(xué)水平不斷提高，更加適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展。

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(編輯：左艷芳)

[收稿日期]2015-04-20[修回日期] 2015-05-15

[基金項(xiàng)目]重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(142032)

doi:10.11659/jjssx.09E014036

[中圖分類號(hào)]R；G642.44

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1672-5042(2015)04-0462-03