王禹川 周菁 丁燕生

當(dāng)前,射頻導(dǎo)管消融(radiofrequency catheter ablation,RFCA)已成為臨床治療各類(lèi)快速性心律失常的常規(guī)方法。通過(guò)消融電極發(fā)放電脈沖,RFCA 利用射頻電流的產(chǎn)熱效應(yīng)促使消融區(qū)域心肌細(xì)胞發(fā)生蛋白凝固、脫水變性從而喪失可興奮性,實(shí)現(xiàn)對(duì)致心律失常心肌組織的損毀。在這一過(guò)程中,阻抗熱(resistive heat,RH)、傳導(dǎo)熱(conductive heat,CDH)以及對(duì)流熱(convective heat,CVH)在局部心肌組織變性壞死過(guò)程中發(fā)揮著不同的作用。作為RFCA 的執(zhí)行者,電生理醫(yī)生應(yīng)充分了解三種熱型在RFCA 治療過(guò)程中所扮演的角色以及相關(guān)的影響因素,從而安全、有效地完成RFCA 治療。在此,筆者就相關(guān)話題進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述,以供廣大電生理醫(yī)師借鑒。

1 RH 所致的心肌組織損傷及相關(guān)因素

RH 是RFCA 治療的原動(dòng)力,通過(guò)射頻發(fā)生器在消融導(dǎo)管電極和粘附在患者軀體上的彌散電極之間發(fā)放350～1 000 KHz正弦交流電,利用電熱效應(yīng)原理而實(shí)現(xiàn)。根據(jù)焦耳定律和電學(xué)原理,RH 生成與組織電流密度、組織阻抗及電流持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。當(dāng)阻抗維持不變時(shí),任何輸出電壓或輸出功率的改變都會(huì)引起電流密度變化,因此在臨床實(shí)踐中,我們常常應(yīng)用改變輸出功率的方式來(lái)調(diào)節(jié)RH 的生成程度。應(yīng)用非灌注消融導(dǎo)管的在體研究表明,同一部位導(dǎo)管-組織接觸面的溫度變化與輸出功率的大小呈近似正相關(guān)的線性關(guān)系,間接提示RH 生成與輸出功率成比例增加[1]。由于粘貼在患者皮膚處的彌散電極面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消融電極面積,形成類(lèi)似向心圓的分布,導(dǎo)致兩電極間不同假想層面的電流密度隨著假想層面距消融電極距離的增加而呈現(xiàn)出與距離相關(guān)的平方衰減(I密度＝I總/4πr2,I:電流；r:距離)[2]。此外,由于RH 生成與電流密度平方成正比,因此不同假想層面心肌組織產(chǎn)生的RH 程度呈現(xiàn)出與距消融電極距離相關(guān)的四次方衰減(Q＝I密度2RT＝I總2RT/16π2r4；Q:焦耳；I:電流；R:阻抗；T:時(shí)間；r:距離)。研究表明,組織溫度達(dá)到50℃時(shí)心肌細(xì)胞即可發(fā)生不可逆壞死,而達(dá)到80℃～90℃時(shí)會(huì)因組織中某些成分氣化而形成微氣泡,進(jìn)而有發(fā)生爆裂引發(fā)嚴(yán)重并發(fā)癥的可能[3－4]。因此在RFCA 治療過(guò)程中,我們應(yīng)將消融區(qū)域任意層面的心肌組織溫度控制在50℃～80℃這一安全、有效性的范圍內(nèi)。基于這一原因,消融治療時(shí)輸出功率存在理論上限值,加之局部組織RH 生成程度呈現(xiàn)出與距消融電極距離相關(guān)的四次方衰減,因此RH 導(dǎo)致的有效心肌損傷往往僅發(fā)生在距離消融電極大約1 mm 左右的范圍內(nèi)[5]。由于RH 的生成與組織電流密度密切相關(guān),因此在應(yīng)用開(kāi)放式灌注消融導(dǎo)管時(shí),我們還可通過(guò)改變灌注液電解質(zhì)濃度的方式來(lái)影響RH 的生成。由于灌注液的導(dǎo)電特性,消融時(shí)灌注液與消融電極-心肌組織形成了類(lèi)似并聯(lián)形式的電流環(huán)路,因而流經(jīng)消融電極-心肌組織的電流會(huì)隨著灌注液導(dǎo)電特性的降低而增加,從而使局部心肌組織RH生成增加。Nguyen等[6]應(yīng)用0.45%鹽水替代0.9%鹽水作為灌注液,治療94例應(yīng)用0.9%鹽水作為灌注液消融失敗、疑似心室壁深部起源的室性心動(dòng)過(guò)速,結(jié)果78例(83%)成功,平均隨訪6.1個(gè)月(3.0～25.2個(gè)月)無(wú)復(fù)發(fā),且患者未出現(xiàn)與灌注低張液相關(guān)的不良反應(yīng)。這一結(jié)果側(cè)面證實(shí)了改變灌注液導(dǎo)電特性可影響RH 生成的理論。在臨床實(shí)踐中,任何影響電流密度的因素都會(huì)對(duì)RH 的生成產(chǎn)生影響。如在相同輸出功率下,消融電極表面積越大,電流密度就越低,產(chǎn)生的RH 就越少。當(dāng)消融電極與組織貼靠方向發(fā)生改變時(shí),也會(huì)因電極與組織接觸面積的改變而影響RH 的生成。諸如上述變化,術(shù)者均應(yīng)予以關(guān)注。由于熱生成與加熱持續(xù)時(shí)間相關(guān),因此理論上延長(zhǎng)消融放電時(shí)間會(huì)影響RH 的生成。然而Hindricks等[7]的研究表明,在輸出功率為3.2～22.4 W 時(shí),RH 在放電2～5 s內(nèi)即可達(dá)到67℃～107℃的最大程度,因此臨床中希望通過(guò)延長(zhǎng)消融時(shí)間來(lái)提高RH 的方法似乎無(wú)實(shí)際意義[7]。

2 CDH 所致的心肌組織損傷及影響因素

盡管RH 是RFCA 治療的基礎(chǔ),但由于其生成程度隨心肌與消融電極距離增加而快速衰減,加之治療時(shí)需要將任意心肌水平的加熱溫度控制在80℃以?xún)?nèi),因此RH 對(duì)距離消融電極1～2 mm 以外的心肌組織很難形成有效的損毀,此時(shí)CDH 就發(fā)揮了關(guān)鍵作用。與RH 的心肌升溫效應(yīng)相比,CDH 的心肌升溫效應(yīng)緩慢。消融5、10、20和30 s時(shí),心肌升高溫度分別為消融60 s時(shí)升高溫度的22%、32%、48%和63%,當(dāng)消融持續(xù)約2 min左右時(shí)心肌組織才能接近溫度的穩(wěn)定狀態(tài)[8－9]。由此可見(jiàn),適當(dāng)延長(zhǎng)消融時(shí)間對(duì)局部心肌CDH 的生成有較大幫助。需要指出的是,組織損毀容積并不與消融時(shí)程呈正比。當(dāng)消融持續(xù)時(shí)間超過(guò)20 s時(shí),組織損毀容積并不隨消融持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加[10]。在組織熱傳導(dǎo)特性一致的情況下,局部CDH 生成程度與引發(fā)熱傳導(dǎo)的熱源溫度相關(guān)。在RFCA 治療中,受RH 影響升溫的心肌組織扮演著類(lèi)似熱源的角色,RH 越高,局部心肌組織升溫程度越大,向周邊傳導(dǎo)的熱量也越多,因此輸出功率的高低對(duì)CDH 的生成也起到?jīng)Q定性作用。Wittkampf等[10]發(fā)現(xiàn),當(dāng)消融電極-心肌接觸面溫度在50℃～85℃時(shí),心肌損傷深度和寬度隨消融電極-心肌接觸面溫度的增加而增加,相關(guān)系數(shù)分別為0.92 和0.88。與Wittkampf等的研究結(jié)論相似,Saul等[11]也發(fā)現(xiàn)電極表面溫度在50℃～90℃時(shí),心肌損傷寬度呈現(xiàn)出隨電極表面溫度增加而增長(zhǎng)的線性關(guān)系,但心肌損傷深度與電極表面溫度呈現(xiàn)出先增后降的關(guān)系。盡管上述研究結(jié)論并非完全一致,但不難看出,組織受損容積與心肌表面溫度升高程度密切相關(guān)。我們知道,在電熱效應(yīng)中,輸出功率大小決定產(chǎn)熱量的高低,而產(chǎn)熱量又決定了組織升溫程度,因此輸出功率直接決定了組織升溫程度,這在既往的各項(xiàng)研究中也早已得到證實(shí)[8,12]。

3 CVH 削弱消融效力及影響因素

由于RFCA 治療時(shí)消融部位周邊常伴有流動(dòng)的血液,因此CVH 是治療中需要關(guān)注的另一類(lèi)熱型。與RH 和CDH 不同,CVH 在RFCA 治療中扮演著削弱消融效力的角色。Simmers等[13]利用Langendorff灌流模型發(fā)現(xiàn),消融部位血流速度對(duì)RFCA 治療的輸出功率具有深遠(yuǎn)影響。在距消融導(dǎo)管僅2 mm 的部位,為達(dá)到相同療效所需的輸出功率隨灌流液流速增加而成倍增長(zhǎng)。以灌流液速度為0 cm/s時(shí)所需輸出功率為參照,灌流液流速為15 cm/s和30 cm/s時(shí)所需輸出功率分別增加了2倍和4倍。由此可見(jiàn),術(shù)者需要根據(jù)消融部位血流速狀況調(diào)節(jié)輸出功率的大小,以彌補(bǔ)因CVH 導(dǎo)致的熱量丟失。理論上講,除心腔內(nèi)血流和冠狀動(dòng)脈血流可產(chǎn)生對(duì)流散熱外,滋養(yǎng)心肌的毛細(xì)血管循環(huán)血流也可導(dǎo)致CVH 的發(fā)生。然而研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)消融電極表面溫度恒定不變時(shí),組織內(nèi)部的溫度差異并不受組織內(nèi)部血流狀況的影響,提示毛細(xì)血管循環(huán)血流產(chǎn)生的熱損耗微乎其微,可以忽略考慮[9]。究其原因,可能與消融導(dǎo)致心肌內(nèi)血液凝固有關(guān)。應(yīng)用鹽水灌注消融導(dǎo)管時(shí),我們還要關(guān)注因使用灌注液而產(chǎn)生的CVH 損失。Kumar等[14]比較了導(dǎo)管灌注速度為2 ml/min和17 ml/min 時(shí)對(duì)組織損傷的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),消融時(shí)灌注液速度為2 ml/min時(shí),組織損傷的最大寬度發(fā)生在消融電極-組織接觸面,而應(yīng)用17 ml/min的灌注速度時(shí),組織損傷的最大寬度發(fā)生在組織表面下方1.5 mm 的深度(圖1)。這一結(jié)果表明,消融導(dǎo)管灌注液流速越快,產(chǎn)生的對(duì)流熱損耗越大,最終會(huì)影響熱損傷的結(jié)果。

圖1 不同灌注流速對(duì)熱損傷形成的影響

4 結(jié)語(yǔ)

RH、CDH 以及CVH 是RFCA 治療中決定心肌損傷程度和療效的決定要素。筆者簡(jiǎn)要回顧了消融過(guò)程中三種熱型的形成機(jī)制、作用特點(diǎn)及主要的可調(diào)控影響因素。在現(xiàn)實(shí)操作中,RH、CDH 和CVH 的生成還受到諸多不可調(diào)控因素的影響,包括電極大小、局部血流速度、被消融組織周?chē)呐R近組織結(jié)構(gòu)特性、射頻電磁場(chǎng)對(duì)電學(xué)特性影響等。此外,由于組織阻抗在消融過(guò)程會(huì)出現(xiàn)實(shí)時(shí)變化,因此理論模型與實(shí)際情況會(huì)存在一定的差異。作為RFCA 治療的實(shí)施者,術(shù)者必須熟知影響消融熱效力的各種因素,包括消融器材特點(diǎn)、消融部位組織學(xué)和解剖學(xué)特點(diǎn),消融電極-組織貼靠情況、灌流液速度、輸出功率和消融時(shí)間影響等,最終在保證安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有效的消融損傷。