王澤呈 秦牧 劉旭

自Skanes等[1]于1998年利用光學(xué)標(biāo)測技術(shù)在心房顫動(dòng)(簡稱房顫)發(fā)作的羊心臟上發(fā)現(xiàn)了其電活動(dòng)在時(shí)間及空間上具有周期性，并首次提出了轉(zhuǎn)子(Rotor)的概念。后于2012年，Narayan等[2]利用最新的腔內(nèi)全景式電生理標(biāo)測技術(shù)，利用籃網(wǎng)電極在人體內(nèi)標(biāo)測轉(zhuǎn)子靶點(diǎn)，并證實(shí)了轉(zhuǎn)子消融能有效的終止房顫，房顫轉(zhuǎn)子的研究已走過了20個(gè)年頭。期間研究者們通過光學(xué)標(biāo)測、相位標(biāo)測等實(shí)驗(yàn)室技術(shù)證實(shí)了轉(zhuǎn)子的存在，了解了其特性。自轉(zhuǎn)子消融首次運(yùn)用于臨床以來，研究者們也運(yùn)用了多種標(biāo)測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)在消融術(shù)中對轉(zhuǎn)子進(jìn)行有效的標(biāo)測。

1 腔內(nèi)全景式電生理標(biāo)測

最早將轉(zhuǎn)子標(biāo)測技術(shù)運(yùn)用于臨床的是Narayan等[2]于2012年發(fā)表的CONFIRM研究，該研究將兩個(gè)64極的籃網(wǎng)電極分別通過鞘管送入患者的左右心房內(nèi)，展開的籃網(wǎng)式64個(gè)電極會(huì)同時(shí)接觸心房內(nèi)膜面并記錄電位，采用計(jì)算機(jī)軟件分析籃網(wǎng)電極采集到的電信號并指導(dǎo)消融(圖1)。該研究對101例患者進(jìn)行了轉(zhuǎn)子標(biāo)測，97%的房顫患者存在轉(zhuǎn)子，平均每個(gè)患者(2.1±1.0)個(gè)，消融轉(zhuǎn)子能夠使86%的患者的房顫終止或者周長延長，并且術(shù)后平均273天的隨訪結(jié)果顯示有82.4%的患者維持竇性心律。然而，該研究結(jié)果并未在其他中心成功復(fù)制，一項(xiàng)薈萃研究[3]也顯示環(huán)肺靜脈隔離加籃網(wǎng)電極指導(dǎo)下的轉(zhuǎn)子消融策略并不優(yōu)于單純的肺靜脈隔離，其中Benharash等[4]的研究認(rèn)為籃網(wǎng)電極標(biāo)測轉(zhuǎn)子的假陽性率較高，其原因歸結(jié)于將籃網(wǎng)電極的電極間距過大并且不能完全覆蓋整個(gè)心房內(nèi)膜。并且一項(xiàng)計(jì)算機(jī)模擬研究[5]也發(fā)現(xiàn)籃網(wǎng)電極的間距超過了標(biāo)測轉(zhuǎn)子所需的最小分辨率(11.9 mm)。而間距合適的電極包括AFocusⅡ和Pentaray電極，雖然滿足標(biāo)測分辨率但由于不是全景標(biāo)測，難以顯示心房電活動(dòng)的整體情況。因此，全景標(biāo)測電極和局部高密度標(biāo)測電極各有利弊，關(guān)于它們之間的優(yōu)劣性目前尚缺乏臨床研究證據(jù)支持。

兩個(gè)籃網(wǎng)電極分別置于左右心房內(nèi)，單極和雙極的電信號被濾過在0.05～500 Hz之間，并以1 KHz的采樣率記錄(圖A和B)；C圖中展示了左心房內(nèi)的一個(gè)順時(shí)針方向運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(從紅色到藍(lán)色表現(xiàn)了其激活的順序)，由圖中可清晰地看到轉(zhuǎn)子是圍繞著一個(gè)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；D中顯示了經(jīng)過處理濾過的電信號，可以看到這個(gè)轉(zhuǎn)子路徑上的心肌連續(xù)激活的過程圖1 籃網(wǎng)電極的轉(zhuǎn)子標(biāo)測結(jié)果[2]

2 無創(chuàng)電生理成像

Haissaguerre等[6-7]及Knech等[8]運(yùn)用可穿戴的無創(chuàng)電生理成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子的標(biāo)測。如圖2中所示，其方法是通過運(yùn)用美敦力公司的體表心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)(ECVUE system)，讓房顫患者穿戴一件設(shè)有252個(gè)電極的背心，并在48 h內(nèi)進(jìn)行CT掃描。通過CT掃描獲得的雙房三維解剖，并確定其與背心上252個(gè)電極的關(guān)系[9]。左右心房被研究者們劃分成7個(gè)區(qū)域，通過體表心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)標(biāo)測房顫活動(dòng)，即通過對記錄到的心電圖進(jìn)行相位處理，從而得到房顫期間心房激活的相位圖。通過對每位患者的所有累積影像進(jìn)行分析，識別主動(dòng)驅(qū)動(dòng)區(qū)域和被動(dòng)傳播區(qū)，并創(chuàng)建時(shí)空密度圖。如圖3所示，當(dāng)圖像呈現(xiàn)從某一個(gè)點(diǎn)或者某個(gè)區(qū)域離心式的激活時(shí)，驅(qū)動(dòng)灶被定義為一個(gè)突破(focal breakthroughs)。而當(dāng)圖像呈現(xiàn)圍繞一個(gè)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)灶被定義為折返(re-entrant)。該研究的通過消融轉(zhuǎn)子術(shù)中房顫終止率達(dá)70%，且85%的患者在一年的隨訪期內(nèi)無房顫復(fù)發(fā)。然而，該系統(tǒng)亦存在一定缺陷。首先，由于其為心外膜遠(yuǎn)場單極信號標(biāo)測，所以心房信號質(zhì)量穩(wěn)定性較差，難以區(qū)分微小折返與局灶突破；其次，該系統(tǒng)對于心臟解剖重疊部位如冠狀竇和心房間隔等的信號難以區(qū)分，易產(chǎn)生標(biāo)測誤差。因此，雖然該系統(tǒng)屬于全景高分辨率標(biāo)測，但由于其體外信號自身的不足而導(dǎo)致該系統(tǒng)在房顫轉(zhuǎn)子標(biāo)測上存在一定的假陽性率。

該系統(tǒng)通過CT將穿戴式256極背心與心臟進(jìn)行匹配(左圖a和b)，然后記錄體表心臟單極信號(左圖g至d)圖2 體表穿戴式心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)[9]

圖3 體表心臟三維標(biāo)測系統(tǒng)標(biāo)測到的折返以及局灶突破示例[6]

3 主頻率標(biāo)測

Felipe等[10]于2014年提出了通過高精密度標(biāo)測整個(gè)心房的主頻率找到局部主頻最高的部位，并把該區(qū)域定義為房顫的驅(qū)動(dòng)灶。該理論認(rèn)為房顫的驅(qū)動(dòng)灶或者轉(zhuǎn)子所在區(qū)域的主頻應(yīng)該高于心房其他被動(dòng)傳導(dǎo)部位。如圖4所示，用消融導(dǎo)管或環(huán)形電極在左心房進(jìn)行高精密度標(biāo)測，通過計(jì)算機(jī)軟件將局部房顫波形作傅里葉轉(zhuǎn)換計(jì)算得到主導(dǎo)頻率，術(shù)中僅對高主頻部位進(jìn)行消融干預(yù)，即可達(dá)到終止房顫的目的。該方法中主頻的計(jì)算結(jié)果實(shí)際上是由局部房顫周長所得，因此與局部房顫頻率之間有直接的相關(guān)性，局部房顫波形頻率越快主頻也越高。然而，當(dāng)房顫局部電位變得更加復(fù)雜時(shí)如局部碎裂電位或雙電位，該主頻計(jì)算所得到的數(shù)值可能更快于真實(shí)的驅(qū)動(dòng)灶或轉(zhuǎn)子?；A(chǔ)研究[11]亦有證實(shí)轉(zhuǎn)子外圍波前發(fā)生碰撞碎裂后產(chǎn)生的碎裂電位的主頻與轉(zhuǎn)子核心區(qū)域一致，因此主頻標(biāo)測的局限性不容忽視，該方法僅能作為轉(zhuǎn)子電位分析的一個(gè)參考。

顏色由紫到白的變化代表了主頻率由高到低的改變，其中主頻率最高的部位位于左下肺靜脈，術(shù)者在術(shù)中僅對左下肺靜脈進(jìn)行了隔離圖4 主頻率標(biāo)測示例[10]

4 相位相似度標(biāo)測

2016年Lin等[12]提出了利用AFocus Ⅱ電極獲取雙極信號，對該信號進(jìn)行相位分析并通過計(jì)算相似指數(shù)來標(biāo)測轉(zhuǎn)子。該方法通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將得到的電圖信號進(jìn)行相位計(jì)算模擬，使得干擾信號和遠(yuǎn)場電位被進(jìn)一步的過濾，這時(shí)就可以通過該區(qū)域電圖在空間和時(shí)間上的一致性計(jì)算出其相似指數(shù)(SI，similarity index)。再通過相位分析，在相似指數(shù)較高的地方模擬出轉(zhuǎn)子波前的運(yùn)動(dòng)方向。通過該方法標(biāo)測計(jì)算得到了房顫轉(zhuǎn)子或者局灶可能存在區(qū)域，并將對這些區(qū)域標(biāo)記作為干預(yù)靶點(diǎn)進(jìn)行消融(圖5)。在該研究中平均每個(gè)患者可以標(biāo)測到(2.6±0.89)個(gè)相似度高的靶點(diǎn)，術(shù)中房顫終止率為68%,此顯著優(yōu)于其對照組的碎裂電位消融策略(27%)，術(shù)后隨訪成功率高達(dá)83%。該標(biāo)測方法的優(yōu)勢在于通過局部信號的相似度對比以及信號的相位轉(zhuǎn)換后，理論上對轉(zhuǎn)子波前的識別更為準(zhǔn)確。

首先使用AFocus Ⅱ電極標(biāo)測獲取有局部激動(dòng)順序的雙極信號(過濾后在10～300 Hz之間)(A)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)再將得到的電圖信號進(jìn)行相位計(jì)算模擬，使得干擾信號和遠(yuǎn)場電位被進(jìn)一步的過濾(B)，并通過該區(qū)域電圖在空間和時(shí)間上的一致性計(jì)算出其相似指數(shù)(SI，similarity index)(D)；通過相位標(biāo)測的方法，在相似指數(shù)較高的地方取1、2、3三個(gè)時(shí)相的電位進(jìn)行分析，我們可以模擬得到這三個(gè)時(shí)相下的心房激動(dòng)情況，可見激動(dòng)信號圍繞著一個(gè)中心旋轉(zhuǎn)(C)，說明該區(qū)域很可能是轉(zhuǎn)子存在區(qū)域圖5 轉(zhuǎn)子電位相似指數(shù)分析[12]

5 離散度標(biāo)測

2017年Julien等[13]運(yùn)用有20個(gè)電極的Pentaray標(biāo)測導(dǎo)管在房顫患者的心房內(nèi)進(jìn)行標(biāo)測，并記錄到了一類特殊的電位活動(dòng)的區(qū)域，即電位離散度(electrogram dispersion)較高的區(qū)域，并認(rèn)為該區(qū)域即是轉(zhuǎn)子活動(dòng)的區(qū)域。如圖6所示，該研究定義的“離散度”即是指使用Pentaray導(dǎo)管標(biāo)測局部區(qū)域時(shí)，當(dāng)其相鄰的至少三個(gè)分支上所記錄到的電位覆蓋房顫的平均周長時(shí)，則認(rèn)為該區(qū)域即是離散度較好的區(qū)域。這種標(biāo)測方式的理論依據(jù)是當(dāng)Pentaray電極置于轉(zhuǎn)子中心時(shí)，其不同的電極分支將記錄到轉(zhuǎn)子波前的順序激動(dòng)時(shí)相，即不同電極上雙極電位的非同步性，所呈現(xiàn)出的電圖就會(huì)存在離散度區(qū)間。而當(dāng)標(biāo)測導(dǎo)管遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子中心部位時(shí)電位的非同步性消失，不同電極上記錄到的動(dòng)作電位便不再顯得離散。同時(shí)該研究方法學(xué)亦將碎裂電位納入了離散度的分析，并將同時(shí)存在碎裂電位與非碎裂電位的區(qū)域也作為消融靶點(diǎn)。此外，該研究并沒有進(jìn)行肺靜脈隔離。因此其消融靶點(diǎn)僅僅只是排除了規(guī)則的慢頻率電位，且對心房廣泛的區(qū)域作大面積的片狀消融。盡管其得到了非常理想的研究結(jié)果，但大面積消融帶來的醫(yī)源性損傷以及相關(guān)房性心動(dòng)過速心房撲動(dòng)亦不能忽視。

該方法通過使用Pentaray導(dǎo)管標(biāo)測局部區(qū)域，當(dāng)相鄰的至少三個(gè)分支上所記錄到的電位覆蓋房顫的平均周長時(shí)，則認(rèn)為該區(qū)域即是離散度較好的區(qū)域圖6 轉(zhuǎn)子的離散度標(biāo)測[13]

6 轉(zhuǎn)子標(biāo)測的“胸科”方法

我們中心自2017年首次在國內(nèi)嘗試轉(zhuǎn)子的標(biāo)測以來，共完成300余例持續(xù)性房顫的轉(zhuǎn)子消融。方法學(xué)及單中心臨床研究相繼發(fā)表[14-15]。該方法的理論構(gòu)想為：轉(zhuǎn)子作為高速旋轉(zhuǎn)的螺旋波，當(dāng)探查電極靠近其核心或位于其漂移路徑上時(shí)，可記錄到高頻電位信號，遠(yuǎn)離其核心及外圍波前時(shí)則記錄到相對較慢頻率的電位。而當(dāng)該探查電極由多個(gè)呈圓形分布的電極組成，且該電極靠近轉(zhuǎn)子活動(dòng)區(qū)域時(shí)則空間分布的電極能記錄到轉(zhuǎn)子波前旋轉(zhuǎn)擴(kuò)布產(chǎn)生的呈時(shí)間差異的序列信號，我們稱之為雙極電位的離散分布(圖7)。通過對持續(xù)性房顫的轉(zhuǎn)子的標(biāo)測研究，我們發(fā)現(xiàn)其分布主要位于左房頂部(28.0%)、左房底部(21.3%)以及左房后壁(17.6%)，而肺靜脈前庭的分布比例只有5.9%，說明肺靜脈在持續(xù)性房顫中的作用較弱。此外，我們研究發(fā)現(xiàn)隨著持續(xù)性房顫基質(zhì)復(fù)雜性的增加,包括：心房容積增大、纖維化及低電壓區(qū)擴(kuò)大以及房顫頻率的加速，標(biāo)測轉(zhuǎn)子的復(fù)雜性也相應(yīng)增加，具體體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子數(shù)量增加、不穩(wěn)定性增加以及空間形態(tài)多樣性增加。我們的研究對比了持續(xù)性房顫轉(zhuǎn)子消融術(shù)式與傳統(tǒng)消融術(shù)式(碎裂電位+線性消融)的術(shù)中終止率及遠(yuǎn)期成功率，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子消融策略術(shù)中房顫終止率(64.9%)顯著高于后者(14.3%)，遠(yuǎn)期成功率也提高超過20%。

A: 當(dāng)標(biāo)測電極遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子核心及外圍波前時(shí)記錄到頻率較慢且規(guī)則的電位；B和C：當(dāng)標(biāo)測電極靠近轉(zhuǎn)子活動(dòng)區(qū)域時(shí)則空間分布的電極能記錄到轉(zhuǎn)子波前旋轉(zhuǎn)擴(kuò)布產(chǎn)生的呈時(shí)間差異的序列信號圖7 雙極電位的離散分布

對比以上不同的轉(zhuǎn)子的標(biāo)測方式，無論是全景標(biāo)測還是局部高密度標(biāo)測，均存在其優(yōu)勢和不足。但就消融結(jié)果來看，無論是術(shù)中房顫終止率以及遠(yuǎn)期成功率均較傳統(tǒng)消融術(shù)式有明顯提升。因此，轉(zhuǎn)子消融作為房顫個(gè)體化、精準(zhǔn)化治療策略，必將有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景，或?qū)⒊蔀槿蘸蠓款澫谛g(shù)式的主流。