临床心脏电生理标测技术及应用现状
候月梅
中国分类号 R331.3+8 文献标识码
A 文章编号 1007-2659(2004)01-0001-08
1980年之前,心脏电生理主要用于证实心律失常的发生机制,药物为主要的干预手段,对抗心律失常药物副作用的认识激发了非药物治疗特别是射频消融手术和心脏置入转复器的应用研究。心腔内心脏电生理技术的研究进展为非药物途径精确根治心律失常奠定了扎实的基础;心律失常的非药物治疗,特别是射频消融对心律失常的成功治疗又推动了临床心脏电生理标测技术的发展。全面了解临床心脏电生理标测技术有助于电生理医师对心律失常的研究和处理作出适宜的决策。
1、心腔内心电图及记录技术
1915年细胞外电活动顺序的记录开创了心脏标测技术,标测的目的主要是分析心律失常起源部位和电激动的顺序。精确的标测有助于了解心律失常的病理生理机制,评估药物疗效,指导选择外科手术或导管消融手术。
标测心电图可以从不同部位记录获得,通常是在外科手术下用一定的电极阵,如心外膜袜状和心内膜球状电极。心外膜标测,需要开胸和体外循环术,除了有手术本身的风险外,手术中因常常不能诱发心律失常而制其应用。近年来经皮和静脉系统在X线指导下的电极导管置入心脏各腔室心内膜标测技术为心律失常病灶根治打下了坚实的基础。导管消融手术目前存在的问题:心内膜电图与心内膜位点的吻合精确度不高,对一些复杂心律失常靶点定位和导管到位费时,以及医患人员的X线暴露时间过长。
当前标测心电图的记录为多电极多部位同步电活动的记录和单一部位心电活动时间顺序记录两种。心腔内心电图的记录根据电极放置的部位不同,可分为以下几种:①窦房结电图;②心房电图;③冠状静脉窦电图;④His束电图;⑤心室电图。根据记录的方式和图形特征又可分为:①单向动作电位(monophasic
action potential MAP)图;②单极标测电位;③双电位和碎裂电位;④旁路电位;等等。
心腔内电图与体表心电图的区别,首先在于记录电极的位置不同:体表心电图电极放在体表,记录参数固定,纸速为25-50mm/s,其图形反映的是心电活动的综合向量,观察时既要注意各波各段的时限又要注意各部分的形态;心腔内电图电极在心腔内,大多数记录参数要自己选择,纸速50-400mm/s,标测心电图代表的是心脏局部电位,观察时波形出现时间先后顺序比其形态特点重要。心腔内电图必须与体表心电图同步记录,才有辨别各波的意义。
1929年诺贝尔奖获得者Werner Fossmann第一次将导管插入自己的左肘静脉到心脏并拍下了医学史上第一张心导管造影的X线胸片,为介入性心脏病学的诊治开辟了道路。此后,1968年美国的Scherlag医师应用心导管技术,多种记录途径获得了His束电位。从此,His束电图广泛应用于房室阻滞的定位、临床电药理学的研究、心律失常发生机制的诊断等诸多方面,His束电图是心内电生理检查中最重要的核心内容,是心内电生理检查的基石。1971年Wellens规范了心脏程序刺激法(PES),使心律失常的研究从心电图时代进入到心脏电生理时代。心腔内电图及心脏电生理检查技术在20世纪70-80年代取得重大进展,从窦房结电图起步到逐步记录到心腔内其他部位的电位图,从而推动了射频消融术对一些心律失常的根治性治疗。
1.1 窦房结电图
窦房结电图是临床上直接记录窦房结电活动、客观评价窦房结起搏和传导功能的指标。1977年Gramet等用心电图同步微电极技术在离体兔的右心房上部位记录到窦房结起搏细胞的跨膜动作电位,该电位出现在心电图的P波之前。之后,又用双极导管分别从心内膜和心外膜均记录到窦房结电图。窦房结电图可以分别从体表叠加信号、食管、心内膜和心外膜途径记录,临床上通常用心内膜记录方法。窦房结电位的记录一定要有如下条件:①有较大的放大器100mV/cm;②要0.3-50Hz的低通滤过;③单电极标测导管置于右心房和上腔静脉的交接处。
窦房结电图在临床上主要用于窦房结功能的标测、窦房结不应期的测定、窦性心律失常的鉴别诊断以及药物对窦房结的作用。虽然窦房结电图的研究已有20多年有历史,在电位图的描记和判定上已有部分进展,但是由于其记技术的复杂和经验性以及检测结果的一致性不佳,同时在临床上有动态心电图、运动负荷心电图、食管调搏等方法可以检测窦房结的功能,从而限制了窦房结电图的临床应用。
1.2 His束电图的记录
His束电图是临床电生理检测和介入治疗的基石。德国His束鼻祖Withelem His 1983年开创了His束电图的记录。1969年美国的Scherlag等首次用经皮静脉导管技术在人体记录到His束电位,大大的推动了临床电生理检查技术的广泛应用。
His束电位的记录方法有体表信号叠加法和心内膜电极记录两各,临床上目前多用心内膜记录。His束电位的心内膜记录可以通过双极、四极或六极导管在His束区记录到His束近端、中端和远端电位。记录电极间距离在0.2-0.5cm能够记录到理想电位图。记录设备技术参数为:30-300Hz的滤波和10倍的放大倍数以及100mm/s的纸速。
体表信号叠加His束电位的记录是一种无创的是生理检测技术,患者容易接受、同时相对安全和无并发症,检出率可高达90%,容易在临床上推广使用。但由于影响因素较多、仪器设备的性能和技术参数的不统一,以及正常人指标的确定等等需要进一步的研究探索。心内His束电位的记录一直是心内膜标测心电活动正常激动顺序和鉴别诊断心律失常的重要依据,尤其是近年来开始应用的His束起搏在心律失常的鉴别诊断上又独树一帜。
1.3 单电极标测技术
外科手术期治疗心律失常,通常用经典的单极标测技术,以提供非常直接的心外膜电活动的信息。心内膜标测常规用双极标测以提供不受远处电活动(远场)影响的信息,近年来临床也更多的使用单极心内膜标测以提供心内膜电活动信息和指导消融能量的释放。
心电图记录的是两个电极之间的电位差,两个电极中的一个电极位于心腔内标测点(记录电极),另一个电极(无关电极)远离心脏的部位,通常记录电极信号与放大器的正极相连,无关电极与放大器的负极连接。双电极记录两个电极相邻很近,信号基本上是单电极的综合。
单电极和双电极记录的特征:双极标测反应两个邻近电极间的小而分裂的波形,排除了远电极部位电活动的影响,所记录的是局部电活动和碎裂电活动信号,对电极方向和波激动的方向敏感,比如当电极垂直于波激动的方向,则两个电极的波形同时减小,因为处在同一电场,而当电极水平于波激的方向,两电极的波形有较大差异,因为两电极处在不同的电场内。单极标测的是整个心脏的电活动,电位的大小与距电极距离的大小的平方成反比,但局部电活动最容易由单极标测测得。早在1950年Schaefer等报道认为:单电极标测中的快速下行波与标测电极下的心肌细胞动作电位的0期快速除极一致。而双极标测无法判断局部活动尤其是在异常状态下,比如双极标测的峰电图与局部激动一致出现,病理状态下峰电位变成了碎裂电位就无法识别局部活动。因此单电极标测常常用来构筑激动顺序列图。另外,由于在心肌细胞表面可以是已激动部分的负极(-)和未激动部分的正极(+)构成的一对电穴,单电极通常接入负极。研究表明:单电极记录的QR波是电极附近100-200um距离激动源的电活动。当激动波经过的时候,正向波代表的是电穴的正极激动将传入邻标测电极,零电位正好是标测电极下的活动,而负向波代表的是点穴的负极激动离开标测电极。如果激动不能通过电极,单电极就只能标测到一个单相电位图(如传导阻滞),这就是单电极用于监控射频消融术靶点消融成功的机理。
通常双极标测手10-50Hz的高通滤过,最大可能的达到降低基线漂移和减低如T波和S-T段的低频信号,500-1000Hz的低通滤过常常用来剔除高频信号。单极标测高通滤过用0.01-0.1Hz滤过低频信号,500-1000Hz的低通滤过来滤过高频信号。单极标测的参考电极置于下腔静脉能够得到最好的信号噪声比。
由于单极标测能够用远端电极达到准确的局部激动时间标测,单极电图可以判断消融的程度,因此单电极标测目前已用于预防激综合征旁道电图、His束、自主性房性心动过速(简称房速)、室性心动过速(简称室速)和心房颤动(简称房颤)等的标测消融过程。单极标测的研究不多,今后在对自主神经放电灶、房颤的线性消融上可能有其独到之处。
1.4 MAP图
MAP图是实验室及临床电生理研究的重要手段,不仅可以精确地描述局部心肌活动的时间,同样也可以描述完整的复极过程。1883年由Burdon-Sanderson和Page在蛙的心脏中获得第一份MAP图。此后,对MAP的描述方法进行了多个角度的探索,但各种记录方法均对心肌有损伤,即便是20世纪70年代的呼吸附电极的引入,仍然存在心肌损伤,记录时间不能超过2min,不能用于人的左心室检查,所需设备复杂等缺陷。
1980年Franz等应用特殊接触电极在心内膜上记录MAP,达到了简便、安全、没有记录时间和左右心室的限制。这种方法可以记录到正在跳动中的心脏动作电位,为临床电生理学家提供了更为直接地评价心肌复极时程的新技术。MAP记录技术的应用为基础实验研究和临床电生理研究架起了一座桥梁。
MAP的记录方法,通常选用6F的四极电极导管,也可以用单极,参考电极位于导管插入口之皮下组织。采用高阻抗输入(100MΩ)放大器频带为0-5000Hz。导管顶端紧贴心内膜并出现3-5个心搏后就可以记录到10-50mV的MAP信号。MAP主要反应了心室肌的活动而并非浦肯野纤维的活动。
MAP临床应用于:①研究后除极与心律失常的关系;②对抗心律失常药物的评价;③研究复极与不应期的相互关系;④心肌缺血的测定及梗死范围的标测;⑤研究心率及节律对动作电位时程的影响。
1.5 光标标测技术
以往对心室肌、心房肌、房室结和浦肯野纤维动作电位和离子通道进行了很多的研究。认为心肌细胞复极在心律失常中起着重要的作用,主要是由细胞复极过程是离子流的多样性所致,比如在心外膜广泛分布的一过性的外向整流电流(I10)参与动作电位复极的峰电位-穹隆的形成,很少在心内膜分布;心肌中膜层细胞(M细胞)的复极主要受缓慢的延迟钾电流(Iks)影响,该电流的消失增加心肌细胞对延长动作电位的因素的敏感性(如心动过缓和III类抗心律失常药物)。因此,当前的研究多聚焦于心室肌各层间的离子通道的多样性。近来研究又提示:尽管在各层心肌细胞间的匹配正常,心外膜层细胞间仍然存在复极的动态变异,因此,很明显在心脏各腔室、心肌各层间存在细胞复极特性的变异,该变异构成了临床心律失常的基础。再则心肌细胞的离子通道也存在时间依赖区域性的变异,进而改变了心室肌复极空间的同步性,为折返性心律失常的产生奠定了基础。其机制为逐跳间复极梯度的形成,这种梯度可能是心房扑动(简称房扑)转为房颤、室性早搏诱发持续或非持续性室速的基础。
常规的标测技术仅能对数个位点进行标测,不能对全心脏组织水平的复极进行评估,更难对逐跳间动态的复极梯度进行测定,进而无法判定逐跳间动态的复极梯度在折返运动中的电生理机制。电压-敏感染色高分辨光标动作电位技术(opticamapping),能够同时对数百个点进行高分辨时空标测。其特点是:有较好的内在特性,记录不受标测点的影响,所记录到的动作电位代表的是局部平均跨膜电位,对细胞间生物学的变异不敏感。因此,能对心肌细胞逐跳间的动态复极梯度以及由此梯度产生的心律失常机制进行测定。该技术目前大多用于室性心律失常发生机制的研究。主要包括:①单一室性早搏对心室肌复极空间梯度的影响以及在易化折返中的作用研究;②T波和动作电位的改变形成极大复极梯度时触发心室颤动(简称室颤)的研究。
该研究领域提示:细胞间存在显著的复极变异,其基础为区域性细胞离子通道功能和表达的异质性。区域性的复极梯度奠定了室性心律失常单向阻滞和折返的基础。高分辨光染标测系统能够揭示整个心外膜表层心肌细胞的时空异质性。研究中发现:①早搏可以改变复极梯度,其改变程度取决于早搏的配对间期,这种复极梯度的改变,影响室颤的易损期,也为折返激动打下了基础。②复极时空的异质性在T波电交替性心律失常的触发中起重要作用。③特定的心肌病理生理与复极离散度的形成密切相关。光标技术将为我们更深入的研究复极异质性在器质和非器质性心脏病的折返形成机制提供有效、可靠的途径。
2.心脏电解剖、激动顺序、定位标测技术
精确定位、减少损伤范围、提高复杂心律失常消融的成功率和降低复发率是临床电生理学家努力的方向,但需要配合标测设备的配套改进。以往常规的标测技术大多数是通过X线屏幕进行粗略的解剖定位并指导电极导管到达相应的解剖位点,通过分析各局部电极导管记录到的电位图,电生理学家能够明确心律失常的机制和锁定消融靶点。显然整个过程需要对X线和心电图两套分离的系统进行全面的评估、对相互分离的各电极导管的心电信处进行综合分析。因而会有如下问题:①医护人员和病人的X线暴露时间延长;②需要精通心脏X线影像的高素质电生理学家;③对需要反复复合X线和心电信息精确标测定位,如房扑、房颤、室速等疑难复杂心律失常的消融成功率难以把握;④可能出现解剖结构和心电信息的错位;⑤体位、呼吸、人为因素导致的导管移位会增加重复标测时间和较低的与原标测位点的复合率。
为使解剖和心电信息同步到位、减少医护病员的X线暴露时间、提高疑难复杂心律失常消融治疗的成功率以及导管移位后的定位重复准确性,目前出现了许多新的导管定位和标测技术,试图能在解决以上问题的同时,扩大可消融治疗的心律失常的范围。
2.1 多极(网状或蓝状电极)导管标测
常规心腔内标测所使用的标测导管的电极是有限的。比如:对异位灶性起源的标测需要依靠移动标测导管来实现;对于复杂心律失常尤其是对室性早搏诱发的室速或难以诱发的室速标测感到非常困难;电生理室诱发室速常常不能持续较长的时间;缺血性或心肌梗死后发生的室速或病情本身会出现血液动力学的不稳定,等等。因此,对标测过程提出了短时间、高成功率的要求。
经过研究临床问世的多电极标测技术能够做到对一个心动周期的多部位电活动进行同时记录,使得瞬间电活动的标测范围增大,短时间内可以获得大量相对稳定和解剖结构对应的心电信息。
2.1.1 多电极标测导管的结构和特征
多电极标测导管由带有可折叠网状末端的开放管腔的导管构成。最新的网状导管是八个等距金属臂的64个单极电极或32个双极电极,电极间距3-5mm,直径38-60mm的超弹性导管,导管可被动进行调节达到与心内膜接触充分。通常使用超声预测心脏腔径后选择网状电极的大小。导管经皮和静脉置入所选心腔后被动扩张打开。
2.1.2 多导蓝状电极的应用范围
①可以对持续单形性室速进行多点综合的心内膜标测;②可以通过舒张期电位标测,起搏标测或隐匿拖带快速识别消融位点电位;③能够指导消融导管快速到达消融位点;④可以迅速排除左室起源的持续单形性室速;⑤迅速完成复杂的心内膜标测,对持续单形性室速的标测全程<25s。
2.1.3 多导蓝状电极的研究现状
1997年Eldar等用32极多导蓝状电极对21只猪心肌梗死后单形持续性室速的模型进行标测和消融,认为:①多导蓝状电极能够快速准确地对心肌梗死后单形持续性室速进行标测定位,有可能在临床用于心肌梗死后室速的标测消融。由于猪的心脏小于人的心脏,32极多导蓝电极在心室腔内的接触率在66%-88%,建议消融温度控制在80°C以下;②多导蓝状电极导管慎用于室壁瘤和心肌病性室速的标测。
1999年Schmitt等将64极多导蓝状电极应用于临床标测和消融31例右房房速,标测和消融时间175±44min,88%±4%的电极可以记录到稳定的心电图,64%±5%电极可以成功起搏。消融成功率达到94%。认为:①多导蓝状电极能够快速的扑捉到信息、诊断房速尤其是复杂房性心律失常;②由于右心房的解剖结构复杂,电极网不能全部接触心房内膜,尤其是右心耳和右心房的界嵴部位不能接触到;再则左心房需穿间隔操作,以及容易形成血栓,因此对于起源于肺静脉的房性心律失常多导蓝状电极似乎没有优势。
2003年Thomas Arentz用64极多导蓝状电极标测55例药物耐受性房颤的肺静脉并行肺静脉左心房电隔离术,在消融温度50°C能量30W时,成功率可达65%以上,对165条肺静脉消融后造影显示狭窄率大于1.2%。认为:适合肺静脉形状的多导蓝状电极可以环形标测左房、左房肺静脉交界处和肺静脉深部的电位,消融位点标测的定位和可重复性强,有明确的消融成功电位分离特征,同时由于64极多导蓝状电极的形态与肺静脉解剖形态吻合。因此可以构出解剖立体图。结论:多导联蓝状电极可以减少房颤标测消融和X线暴露时间,由于电极形状与肺静脉相近,固定较好不会在肺静脉内放电,因而手术后肺静狭窄的并发症少。
2.1.4 多导网状电极的能力和局限性
多极心内膜标测统可以同时从多部位记录电活动,并能迅速进行心内膜激动图形的重建。与常规标测电极技术相比,显著缩短了心动过速的持续时间,尤其适用于容易出现血液动力学不稳定患者的心内膜标测。多导蓝状电极属于多电极稳定接触性标测技术,克服了常规标测技术各标测导管间的电位分离、增强了心电图标测的顺序精度,但没有克服X线-心电信息的分离,仍然需要X线的定位协助。所遇到的问题:①标测持续单形性室速时需要区别真正的舒张期电位和干扰,方法是通过相邻电极舒张期电位的激动顺序来判断是否为舒张期电位;②蓝状电极为32,64对电极与心肌组织接触只能达到66%-88%;③消融导管如果与蓝状电极标测的消融位点接触会产生血栓,有研究报道将消融温度控制在80°C以下,可以避免血栓形成;④空间分辨率欠佳,蓝状电极记录在临床上的使用仅局限于指引折返性房性或室性心动过速的消融。空间分辨率(沿导管壁精确至1cm,导管壁间精确至≧1cm)对小号导管进行的消融操作和射频损伤的精确定位通常是不够的;⑤多极网状导管在更细微结构中的标测作用,例如肺静脉标测治疗局灶性房颤有待进一步深入研究。
2.2 电磁场解剖标测(CARTO系统)
CARTO系统属于心腔内的电解剖标测,它能记录到局部电激动的时间,也能够在心脏内进行定位整和。其心脏电激动图形重构的精确度取决于采集信号的密度和质量,但更重要的是电生理医师的经验。从实际应用角度出发,尽管标测的精确度很高,但设备复杂、费用高、标测时间长。因此,目前临床将该技术应用在以下情况,以充分体现该技术的价值,如患有充血性心力衰竭,做过外科手术的房扑或房颤患者;缺血性左室性室速成或室颤;瘢痕间或在瘢痕和解剖界限之间存在慢传导通道;具有大折返环的心动过速等。消融方法包括:①舒张期电位的辨识;②拖带标测辨识临界环路成份;③在心房瘢痕和解剖界线间造成线性损伤(例如,三尖瓣环或下腔静脉)以切断折返环。
2.2.1 电解剖标测系统的原理和特征
CARTO系统可通过持续记录标测导管位置,明确心内膜解剖基础的是生理特征。其主要工作原理为:通过放置在操作台下衬垫内的三个线圈产生超低强度磁场和植入标测导管头上的传感器测量磁场的强度,从而确定导管在磁场中的位置。CARTO系统详细的组成、工作原理可参考文献(10)。
标测过程是在心内膜上的连续点定位导管。导管与心内膜保持稳定接触时,可同时获得导管尖端位置和心电图。局部激活时间可通过体表心电图或心内参考电极计算。系统连续监测导管心内膜接触质量和局部激活时间的稳定性,以保证每一次局部测量的有效性和可重复性。所获信息标以彩色代码并显示出来。由于标测体系引入了磁场和三维立体的理念,全手术程序中减少了X线照射量,同时获得了清晰直观所标测区域内的心脏组织电激动的时间顺序立体图和电位大小顺序立体图,达到了电解剖定位的统一,达到了标测位点的立体直观化、精细顺序化和高密度标测。
2.2.2 电解剖标测的能力和局限性
①在稳定的或频繁发作的心律失常中,可以通过高空间分辨率(<1mm)构出激动图形以及确定与图形相关的导管尖端所在的位置,为复杂心律失常的消融提供便利。电磁导管引导可降低X线暴露时间,另外导管可被精确的从射线界标处再次移动。在缺乏稳定或反复发作的心律失常时,如果心律失常产生于结构异常的心脏,电压构图对定位心律失常起源点非常有用。这种技术用于指引传统消融方法不能解决的折返性房性和室性心律失常的成功消融。②连续数据的获得非常耗时,尤其是在估价较长的线性损伤的成分或需要标测多部位的稳定性心律失常;由于所得数据并非连贯的,需要多次心搏的激动图形;迅速变化或短暂的心律失常(见于触发活动引起的局灶性房颤)不易记录,仅仅当有明显起源点异常存在时才可被标测。③多个折返环、无电反应的瘢痕区以及分离的小电位的存在、心律失常起源位置与射线界标的距离等均限制了此方法的长期成功率。④一次性磁导半衰期控制导管的专用,导管的昂贵决定了它的使用范围限于复杂心律失常的标测,实用范围相对狭小。
2.3 非接触性心内膜标测
2.3.1 非接触性心内膜标测的原理及特征
非接触性心内膜标测建立在这样的物理原则上:当一个三维表面置于另一个三维表面中,如果其一的电位是已知的,另一个的电位就能被计算出来。对标测来说,已知纬度探头被送人所需心腔中,植入后使其扩张。在所需心腔的心内膜表面进行标测后,记录探头表面的电位并计算心内膜电位。在没有电极与心内膜表面物理接触情况下,可进行这些部位心内膜心电图的重建,可从大量的点上同时进行心电活动记录。
非接触标测系统(Ensite3000)由多极阵列导管组成,包括探头、传统增益系统和用来显示心电活动的三维图形的计算机工作站组成。在9F导管上有一个7.5ml预设球囊,导管由64根0.003mm的绝缘金属线编制环绕。每一根导线上有一个0.025mm绝缘缺口置有非接触单极电极。EnSite3000的详细结构可参看文献(12)。
探测器系统是由一个处于接触导管电极和非接触系统多极阵列(MEA)上有参考电极之间的5.68KHz低流探测信号在空间定位任意传统导管(这样可标测相关心腔)。通过MEA产生一个压力阶差用以定位起源点。探测器信号适用于几个目标:①建立心内膜三维计算机模型,重建心内膜电图和等电位图;②显示和记录心内膜模型上任意一导管的位置(例如His导管、冠状窦导管等);③在导管消融程序中,可根据等电位彩图上的辨识部位实时指引导管到实际心腔消融部位,容易使消融导管再现位点。
2.3.2 非接触心内膜标测技术应用范围
①多源房速的标测。电解剖系统使得X线下标测困难的位点很容易被标测,并能在三维空间中表示和定位相关的结构(例如His束和瓣环),消融导管可精确、反复指引消融导管到心腔内事先测定的部位。而且,由于在电生理实验室中,高密度平行数据的获得允许在短暂的心动过速中进行标测,甚至在无明显异常时,由心脏结构进行定位。一旦几何结构被定界,多种心律失常起源能被迅速确定。特别适用于多源房速患者。②非接触系统可用于肯定房扑折返环的解剖定位,减少射线暴露时间,肯定消融后电衰变区的阻滞。非接触标测也可用于辨识和消融峡部不完全线性损伤后残余的传导。在先天性心脏病曾进行矫形手术患者的研究中,非接触标测改善了解剖和外科手术部位的识别,可在所有临床心律失常中的慢传导区域辨识其出口。③使用球形标测单次波群的能力。非接触标测可用于辨识局灶触发点和连接肺静脉与左房肌组织的心肌束。此外,超过30%的触发灶为非肺静脉起源(由解剖结构不能迅速的指引消融),非接触标测可用于此类标测,尽管其作用尚明确。非接触标测也用于引导为控制房颤而进行的线性消融。可确定长线性消融中的双相阻滞,这种能力是十分有用的。④非接触标测使血流动学不稳定的心律失常变得便利。多电极序列由主动脉瓣或由间隔进入左室,诱发室速建立几何模型后立即终止,然后识别收缩期前临界折返环的成分和存在部位,对于隔离舒张期电位、收缩期前区域、慢传导区和出口区也可由室速时的虚拟心电图和等位电图得以辨识。另外传统消融方法难以消融的冠心病室速在近一年报道成功率接近75%。
2.3.3 非接触性标测的能力和局限性
非接触标测的高密度平行数据可从心动过速的单次心搏中产生所有心腔的高分辨率图像,能标识短暂或低电压的心律失常。也便于通过从缺口两侧起搏定位线性损伤的缺口和再标测。此外,非射线导管导航,标测点的再现,将消融点在三维模型上进行排列,对有多点或短暂心律失常的患者、无明显器质性心脏病,非接触标测均可很好的达到目标。
由于等电位图使用上的优越性,心室复极可从心房除极和舒张期心室活动中区别出来。舒张早期活动可能是这种图的一个难点。在MEA上大于4cm中距离的远端虚拟点图质量下降,这时需要重新定位MEA以获得适宜的等电位图。最后,目前应用这项技术对瘢痕或病变组织的局部标测仍然受到限制。
2.4 LocaLisa常规导管三维立体标测体系
LocaLisa实时三维心内膜电极定位标测体系,用普通电极导管作为经胸高频电场的传感器,高频电场是由标准皮肤电极产生的,体表心电图不受电场影响。由LocaLisa测得的电极位置与电极实际位置的相关系数为0.996-0.999,定位精确度在1.5-2mm。结论为LocaLisa能够在心内膜标测和导管消融过程中实时重复的准确定位导管的位置,所产生的电场不影响心电图的质量,可以对各种导管进行定位。
通常在导管操作过程中,导管的位置都是靠X线屏幕确定的,因此,定位是粗略的估计,这对精细的标测,尤其是对复杂的心律失常进行定位标测时不能达到满意,比如对房扑的消融,需要在低右房嵴部做线性射频消融折返环以及房颤的消融需要对消融导这的位置更精确的定位。CARTO和EnSite3000均需用专门设计导管,限制了其他导管的使用,对多个电极导管或复杂导管上的电极不能定位识别。
LocaLisa是一项实时三维心内导管电极的识别检测技术,它是通过标测导管电极检测到的外部电场来实现的。当电流从外部流经胸腔时,在经过的内部心脏器如心脏就会产生一个电压降,根据标准导管电极记录到的电压来决定电极的位置。外部电流为1mA和30KHz,在电路途径各种成分循环后产生电压降,经皮肤和肺时的电压降不影响经心脏的电压降。当导管从心脏的左侧向右侧移动,电压将从150mV改变到160mV。在心内膜标测和消融中,应当是:①三维正交方位;②外部所施加的电场不干扰心电图的记录;③心脏收缩和呼吸引起的周长变异能够得到补偿;④整个导管操作过程中定位应当稳定;⑤该体系能够将所记录到的电压转换成电极的位置,通过模拟的Frank导联系统和3个皮肤电极将3个小的1mA电流以3个正交方向输出。标准ECG电极放在左右腋中线第四肋间水平(X轴)和左肩左腿(Y轴)。2个10cm
X 15cm皮肤极板,一个在V2位置,另一个在相应背部(Z轴)。后面两个电极应当相对大接近心脏,希望能够产生一个极不均匀的电场。背后的电极同时也作为射频消融的回路电极。30KHz信号不会干扰电生理记录1mA的电流符合国际安全标准。电极的位置,每一到两秒平均一次以减少心动周期变异。
LocaLisa系统仅仅使用了额外的皮肤电极,就能对各种常规导管进行准确定位,和对各种心律失常进行成功靶点消融,术中可以随意调整换管,重复准确定位,尤其是对一些有效靶点没有达到彻底消融但因导管头部焦痂形成需要换管,该标测体系能够做到已消融位点的识别,这一点对追寻原有效消融靶点和达到连续线性消融非常有效。在房室结内折返性心动过速的消融时LocaLisa体系可以通过系统解剖的标测,避免重复在消融无效处反复放电和邻近His束放电。
目前,LocaLisa系统只能同时描记两个电极的位置,如果有更多的输入通道,将会获得心内多导管、多电极的定位,更进一步的减少X线的暴露时间。该体系可以实时、非X线下、三维立体定位心内导管的位置,达到精确标测满足线性消融和复杂消融的需要,其标测的精确度达1-2mm。整个心腔内的电场梯度差在8%-14%。如果参考电极稳定,术中定位的可靠性可长达数小时。
2.5 心外膜标测技术
复杂心律失常与一般心动过速不同之处在于发作时参与心律失常的心肌除极激动既非同步,又非重复,因此很难用常规的标测方法(如等时图、等电图)和仪器(如CARTO,EnSite3000等)进行表达和测量。由于对复杂心律失常的表现模式和电生理机制认识不足,影响到非药物治疗,特别是消融治疗的效果。对复杂心律失常的探索大多数聚焦于心内膜,因此,目前开始从心外膜角度探讨复杂心律失常的机制。大多数心外膜标测技术为,实验室条件下或心外科开胸手术时,将密集电极片贴放在心外膜上,获取多点心外膜的心电产生和激动传导的信息从而进行综合分析。多电极心外膜技术可以对:①多兴奋灶、多子波进行区域内精确标测定位,精度可达到1mm;②对区域内各心肌的激动频率分布进行分析,确定异位兴奋灶;③标测区域内各心肌元的心动周期变异,推测心肌的主动和被动除极;④能够从心外膜角度对各心肌之间的相关性进行分析,从而对除极传播或折返的路径进行探讨。
2.6 其它标测工具
导管导航系统,即利用低能量射频信号或超声信号定位导管。这些系统可在三维空间中辨识所需点,排列消融部位及重新引导定位。然而,一个系统不能生成激动或等电位图,不能将生理与解剖相整合。与上述更完全的系统相比较,其最主要的益处是降低了费用。
心脏成像技术,包括腔内超声心动图,CT和MR成像均可用于放置或指引导管。已在电生理装置中使用了心腔内超声,主要是通过与心腔组织接触的导管装置、测定射频消融损伤装置(通过能量释放时的"气泡"存在和组织特征来决定)来明确:①与导管定位相关心脏结构(尤其是用于难于定位的部位如肺静脉);②指引间隔穿刺,特别是在复杂或异常的解剖结构中便于标测或消融系统的放置(如肺静脉环绕器件、非接触标测系统网状电极);③对消融前后心脏结构的评价(如心脏瓣膜和肺静脉);④肺静脉解剖、径线的评价;⑤二维解剖图像和多普勒生理测量肺静脉的功能;⑥估测并发症(如心包压塞,电机械分离或血栓形成)。尽管它有许多潜在的益处,因电生理操作可在没有心腔内超声的情况下进行,这种图像的作用仍未确定。
3、结束语
介入心脏射频手术是以心脏标测技术为根基的,由于射频消融手术彻底改变了室上性和室性心律失常的治疗,以及在手术的过程中遇到的复杂心律失常对手术成功率的影响,人们的兴趣已开始转向更复杂心律失常的治疗、减少X线暴露、精确和重复靶点定位和连续线性消融、缩短标测和手术时间等,这也是心脏电生理标测技术的努力方向。但是必须明确的一点是:传统的X线屏幕指导下的电极导管标测技术确定消融靶点的方法有很高的成功率,通常不需要在房室结折返性心动过速、附加旁道参与的心动过速或为控制房颤心室率而进行的房室交界区消融中使用先进的标测系统。新的、先进的标测系统应当应用于血流动力学不稳定的室速、外科手术后大折返的房性心律失常、房颤、室颤以及短暂的心律失常的消融。
单项动作电位是心内心电图研究的基础,也是当前心律失常机制、抗心律失常药物研究的基本工具;腔内心电图的记录为心内电生理机制的阐明、射频消融靶点的精确定位奠定了扎实的基础;光标标测技术是一项技术性强、非常直观的实验室技术,研究心律失常产生、传导维持上有独特的应用价值。新的标测技术如多电极标测解决了因标测导管分离和标测电极少所产生的标测定位精确度偏差问题;通过非射线导管导航减少了射线的应用。CARTO、EnSite3000标测体系能够达到减少X线暴露,三维立体、重复性高、靶点准确,大大缩短复杂心律失常手术时程和提高复杂心律失常的成功率。但是由于导管的特殊设计决定的价格昂贵限制它作为一线消融使用。LocaLisa常规导管三维立体标测体系,可以做到三维电解剖重复精确定位,由于该技术不需要特殊导管,因此,有望在临床上广泛应用。问题是对其标测的精确度还需考证。目前,已有产品问世,工作模式是将LocaLisa和EnSite3000标测体系整合,从提高标测精确度和降低导管费用上综合考虑,充分提高了设备的使用价值。
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