【作 者】趙燕，鄢盛杰，鄔小玫

復旦大學信息科學與工程學院，上海市，200433

0 引言

房顫是指心房電活動紊亂、心肌快速而不協(xié)調(diào)的微弱蠕動，導致心房失去正常有效收縮的現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，我國目前成人患病率為0.77%[1]，約有一千萬房顫患者。由于房顫發(fā)病率隨著年齡的增加而升高，隨著我國人口老齡化的進程，房顫患者總數(shù)還將進一步增加。同正常人群相比，房顫具有很高的致死率和致殘率，嚴重威脅人類身體健康乃至生活質(zhì)量。

治療房顫的手段主要有藥物治療和手術治療兩種。藥物治療存在患者需長期服藥、副作用大、依從性差等問題。手術治療的方法有電復律和消融：電復律只能暫時終止房顫而不能減少房顫復發(fā)；消融是通過將一定形式的能量作用于心肌，使其喪失電生理功能、阻斷電信號作用以融斷折返環(huán)路或消除異常病灶，從而減少房顫復發(fā)甚至根治。目前用的最多的是介入式導管微創(chuàng)消融。使用的能量包括：射頻、冷凍、微波、激光和高強度聚焦超聲等，其中使用最多的是射頻。由于心肌的電敏感特性，射頻消融選擇450 kHz到3 MHz頻率范圍的電磁波，輸出功率不超過100 W；利用交變電流對生物體的熱效應作用，使電極范圍內(nèi)的異位興奮灶或折返環(huán)上的心肌組織升溫至60～100 ℃，導致細胞蛋白質(zhì)變性并發(fā)生凝固壞死而喪失功能，但射頻消融不會影響電極范圍以外正常心肌細胞的活動。

1 用于房顫治療的射頻消融術式進展

經(jīng)過二十多年的發(fā)展，房顫射頻消融有了多種術式。醫(yī)生根據(jù)病人房顫的類型與機制，采用不同的消融策略。典型的術式有：射頻消融改良迷宮手術、局灶消融、節(jié)段性肺靜脈電隔離和環(huán)肺靜脈前庭隔離等。這些介入式導管微創(chuàng)消融方法能對心內(nèi)膜的特定部位進行消融，克服了外科開胸消融手術對患者造成嚴重的創(chuàng)傷和多種并發(fā)癥，成為臨床非藥物治療房顫的主要方法。目前環(huán)肺靜脈前庭隔離術是治療陣發(fā)性房顫和持續(xù)性房顫最常規(guī)和最有效的手段之一[2]。

1.1 射頻消融改良迷宮手術

二十世紀七八十年代，傳統(tǒng)的治療房顫的外科手術操作復雜，耗時長，出血嚴重。引用射頻不僅可取代傳統(tǒng)的“切和縫”，而且可通過微創(chuàng)的介入方式實施。1994年HAISSAGUERRE等[3]率先展開了對右心房線性消融的研究，并對患者成功實施了消融；SWARTZ等[4]參照外科迷宮術的消融徑線，采用經(jīng)導管消融的方法對房顫患者進行線性消融治療。這些探索，證實了采用微創(chuàng)消融改良迷宮手術方法治療房顫的可行性，但由于該術式會帶來較高的并發(fā)癥，目前已很少使用。

1.2 局灶射頻消融

局灶射頻消融是應用射頻能量消融誘發(fā)房顫的異位興奮灶來根治陣發(fā)性房顫的技術。盡管大部分興奮灶起源于肺靜脈，但可能在肺靜脈和心臟其它部位有多個興奮灶，很難一次全部損毀，故房顫復發(fā)率較高[5]。

1.3 節(jié)段性肺靜脈電隔離

2000年HAISSAGUERRE等發(fā)現(xiàn)靶向消融肺靜脈開口處附近的一個或若干個節(jié)段即肌袖，可以起到治療房顫的作用，其成功率可達70%～80%。但該方法僅隔離了觸發(fā)灶，對陣發(fā)性房顫效果較好，對持續(xù)性房顫成功率仍然不高，并且存在較高的肺靜脈狹窄風險[6]。

1.4 環(huán)肺靜脈前庭隔離

環(huán)肺靜脈前庭隔離也稱解剖指導下的左房線性消融或左房基質(zhì)改良術，該方法在每個肺靜脈口外側實施環(huán)狀線性消融，有效地隔離肺靜脈里的異位興奮信號，其治療效果優(yōu)于節(jié)段性肺靜脈電隔離[7]。

2 單極和雙極房顫射頻技術

實施射頻消融的系統(tǒng)包括消融電極和射頻能量發(fā)生裝置即射頻消融儀。根據(jù)是否外接電極板，以及射頻能量的施加方式，目前的射頻消融分為單極消融和雙極消融兩種模式。不同消融模式直接影響到凝固壞死區(qū)的大小形狀，對房顫療效具有直接影響。

單極心臟射頻消融技術，即點對點射頻消融技術，能很好地實現(xiàn)離散點損傷的效果。在前述提及的射頻消融術式中，單極模式的應用最為廣泛，已成為目前射頻消融的常規(guī)手段。在單極消融模式中，一個電極為工作電極（通常放置在病灶所在部位），另一個（較大的電極）放置在遠離工作電極的部位（通常在體表背部）作為參考電極連接到零電位。單極消融的主要特點在于：工作電極與心肌接觸處有較高的電流密度，能量較大，因而治療過程中會產(chǎn)生一些影響療效的情況：如不能隨組織厚薄自動控制能量，消融透壁效果依賴于對組織透壁的仔細觀察，較難把握，不能確保完全透壁；在環(huán)肺靜脈線性隔離等需要產(chǎn)生連續(xù)損傷時，需通過拖動電極逐點消融，較易在消融線上留下縫隙[8]，不易對病灶形成連續(xù)損傷從而導致消融成功率下降，如圖1（a）所示；另外，單極射頻消融技術一次放電只能產(chǎn)生一個點狀消融損傷，若燒灼時間控制不當，可能由于局部溫度過高，對周圍組織產(chǎn)生損傷，易形成血栓甚至損傷食管及心房。同時因為一次放電只能產(chǎn)生一個點狀消融損傷，手術時間長，醫(yī)生操作難度大，醫(yī)生和患者可能承受持續(xù)時間的X光輻射，如圖1（b）所示。

圖1 單極射頻消融實現(xiàn)環(huán)肺靜脈隔離Fig.1 Pulmonary vein isolation performed by unipolar ablation mode

雙極模式是指工作電極和參考電極均在消融導管上，當雙極導管與心肌組織接觸后可形成放電回路，因此不需要額外的體表電極。該模式下二個電極之間會產(chǎn)生橫向電流而且電流路徑短，能量集中。若將心房組織夾在電極之間，輔以透壁監(jiān)測功能僅耗時幾秒便可完成透壁的消融。相對單極射頻消融，雙極射頻消融的特點在于電流的分布易于控制，能量釋放更為精確，從而對周圍組織損傷小，同時減少了手術時間和X光輻射量[9]，這些優(yōu)勢使得雙極射頻系統(tǒng)對于房顫治愈率提高，并發(fā)癥減少。

但是雙極消融存在一個明顯的問題是線性或連續(xù)損傷的長度有限，為了在消融過程中實現(xiàn)較長的線性或連續(xù)的損傷效果，仍需拖動導管逐點消融。為了更容易實現(xiàn)線性或連續(xù)的消融損傷，多路射頻消融技術應運而生。多路消融技術是指具有兩個以上的工作電極釋放射頻電流，并可根據(jù)情況結合置于體外的參考電極，形成單極消融和雙極消融的組合。它的出現(xiàn)能克服上述單極或雙極射頻消融的不足，快速可靠地形成連續(xù)消融損傷，顯著提高射頻消融治療房顫的效率及成功率。

3 用于房顫治療的多路射頻消融技術

多路射頻消融按能量釋放模式可分為：多路單極射頻消融、多路雙極射頻消融和多路相移射頻消融。與這些技術相對應的，眾多醫(yī)學機構推出了相關的產(chǎn)品并進行了臨床研究和應用。

3.1 多路單極射頻消融

多路單極射頻消融方法（Multichannel Simultaneous Unipolar Ablation Mode, SiM）由單極消融方法擴展而來的，射頻電壓可同時施加到多個工作電極，參考極板連接到零電位。則多路射頻電流同時從所有電極流向參考極板。圖2是四路單極射頻消融方法的示意圖。在該模式下，射頻電壓V(t)=A sinmt同時施加到a、b、c、d四個電極，四路同時單極消融。

圖2 多路單極射頻消融Fig.2 Multichannel Simultaneous Unipolar Ablation Mode

3.2 多路雙極射頻消融

多路雙極射頻消融方法（Multichannel Simultaneous Bipolar Ablation Mode, BiM）是指射頻電壓施加到二個電極上，零電壓施加到另二個電極上，不連接參考極板。在該模式下，由于沒有參考極板回路，射頻電流只在相鄰電極之間流動。由于使用多極導管，多路雙極射頻消融方法可采用三電極激勵方式或雙電極激勵方式來實現(xiàn)不同損傷大小或形態(tài)的控制。圖3是四路雙極射頻消融方法的示意圖。在該模式下，射頻電壓V(t)=A sinmt施加到電極“a”和“c”上，零電壓施加到電極“b”和“d”上，不連接參考極板，四路同時雙極消融。

圖3 多路雙極射頻消融Fig.3 Multichannel Simultaneous Bipolar Ablation Mode

3.3 多路相移及多路線性射頻消融技術及其應用

多路相移射頻消融技術（Multichannel Phase Control Ablation Mode, PCM）是指將有相位差的射頻電壓分別施加到相鄰電極上，由于相位差的作用使得相鄰電極之間產(chǎn)生雙極能量，同時每個電極又對參考極板釋放單極能量。圖4所示是四電極具有相位差的消融模式示意圖。

圖4 多路可控相位差射頻消融方法Fig.4 Multichannel Phase Control Ablation Mode

近幾年，已有多家機構研制了多路射頻消融系統(tǒng)并進行大量的臨床實驗實施房顫治療。例如：北美外科消融設備產(chǎn)品的領頭羊美敦力公司在推出世界上第一個雙極射頻消融系統(tǒng)后，又推出了多路相移射頻消融系統(tǒng) “GENiusTMMulti-Channel RF Ablation Generator”及配套多極消融導管：PVAC TM、MASC TM和MAAC TM （Medtronic, Minneapolis, MN,USA），專利[10]詳細敘述了該系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)構架、參數(shù)設置和實驗測試結果。圖5為該系統(tǒng)簡介，其中：圖5(a)為儀器外觀及其導管示意圖；圖5(b)為該系統(tǒng)輸出具有占空比的恒壓射頻波形；圖5(c)為該系統(tǒng)輸出的單雙極同時消融波形。

圖5 美敦力多路相移射頻消融系統(tǒng)Fig.5 "GENiusTM Multi-Channel RF Ablation Generator" by Medtronic

另外，美國強生的子公司Biosense Webster研發(fā)了一種多路線性消融系統(tǒng)nMARQTM及多電極消融導管nMARQTM Cather，該系統(tǒng)采用多路射頻能量同時釋放技術。配合其多電極消融導管，最多可釋放10路單極或雙極射頻能量；系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)射頻電壓幅值的方式，可獨立完成10路射頻能量恒功率控制或恒溫控制，該多路消融系統(tǒng)技術相對于傳統(tǒng)的逐點消融，其效率顯著提高[11]。

4 小結

房顫治療經(jīng)歷了單/雙極射頻消融技術到多路射頻消融技術的發(fā)展過程，近年來的臨床實驗結果表明，相比于單/雙極射頻消融技術，多路射頻消融技術的最大優(yōu)勢是縮短手術時間，減少X光輻射量，降低手術操作難度，容易實現(xiàn)心房連續(xù)消融線，降低消融線上出現(xiàn)縫隙的概率。但在實施手術時也發(fā)現(xiàn)存在相應的并發(fā)癥，如：形成微栓塞、微氣泡、膈神經(jīng)損傷[12]。為了減少并發(fā)癥，相關研究機構對其多路射頻消融技術做了改進，如改進電極材料和傳感器位置使溫度檢測更精確；改進電極數(shù)量以及電極尺寸和間隔大小，避免過大的電流密度出現(xiàn)在電極之間從而造成心肌氣化或碳化；改進器械結構使各電極與心肌貼靠更統(tǒng)一，從而實現(xiàn)更均勻的消融效果；改進射頻能量釋放模式，避免過高的熱損傷造成心房食管瘺等。

總之，多路射頻消融技術在具有優(yōu)點的同時也存在過分熱損傷帶來的并發(fā)癥等副作用。因此，研究并揭示出各種多路射頻消融方法在心肌中產(chǎn)生的熱損傷特征分布和溫度分布，有助于醫(yī)生術前根據(jù)具體的心房壁厚度，毗鄰組織特征（如膈神經(jīng)、食管等）或特定消融部位選擇合適的多路射頻消融方法和能量釋放大小，從而安全有效地完成肺靜脈隔離，使房顫得到有效的治療。