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房颤消融术中采用主动食管冷却的连续性指数值测定

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DOI：

10.3791/66688

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2024年4月19日

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1Northwestern University, 2Washington University in St. Louis, 3University of Southern California, 4Attune Medical, 5University of Texas Southwestern Medical Center, 6NorthShore University Hospital

本文内容

摘要

本方案描述了用于确定接受射频消融肺静脉隔离术患者连续性指数的方法，并展示了采用主动食管冷却与传统管腔内食管温度监测两种消融术之间在连续性指数上的差异。

摘要

射频（RF）消融用于治疗心房颤动的肺静脉隔离（PVI）可能对邻近结构（包括食管）造成一定风险。一种专用的食管冷却装置已获得美国食品药品监督管理局（FDA）的上市许可，可用于降低射频心脏消融过程中相关食管损伤的风险；近期更多数据还表明，食管冷却可能有助于提高治疗的长期有效性。上述发现的机制基础可通过“连续性指数”（Continuity Index, CI）来量化病灶放置的连续程度加以解释。Kautzner 等人根据病灶放置顺序对 CI 进行了量化：每当新病灶的位置与前一个病灶不相邻时，CI 即根据导管头端跳过的节段数相应增加。

为了便于实时计算CI并促进该仪器的进一步应用，我们提出一项改进：对于非相邻病灶的分布，仅使CI增加一个单位，从而避免计数心房分段中可能模糊的标志物。本方案的目的是描述在实时肺静脉隔离（PVI）手术过程中前瞻性计算CI的方法，以及利用已记录的手术数据进行回顾性计算CI的方法。随后提供了采用主动食管冷却的手术病例与采用管腔内食管温度（LET）监测的手术病例之间结果的比较。

引言

利用射频（RF）导管消融进行肺静脉隔离（PVI）已成为全球日益增多的房颤（AF）病例中恢复窦性心律的最常用方法之一1。研究表明，阻抗下降、导管-组织接触力、导管稳定性以及双极心内电图振幅降低等间接病灶质量标志物可作为透壁性的证据，有助于提高PVI的有效性2。尽管已有这些可用的标志物，进一步提高隔离成功率并最终实现长期无心律失常仍是电生理学家高度关注的重点。临床数据显示，在环形隔离线上放置相邻、重叠且连续的病灶与较低的复发率以及更高概率获得与透壁性相关联的单极心内电图（TUE）密切相关2,3。

Kautzner 等人在 EFFICAS II 研究中开发了连续性指数（CI），用于量化消融过程中因局部过热而提前停止射频能量后，非连续性消融灶放置的程度，以进一步理解消融过程中消融灶放置顺序对短期和长期疗效的影响（图 1）3。CI 是指导管头端在因局部过热而提前停止射频能量后，移动至非相邻位置放置后续消融灶的次数。较高的 CI 值意味着连续消融灶放置的不连续性更大。该研究表明，连续性指数较低的肺静脉隔离（PVI）（CI < 6）可显著提高隔离成功率，这是由于导管连续移动实现了更有效的电隔离，优于 CI ≥ 6 的情况3。较高 CI 与长期疗效下降之间可能的机制之一是消融灶周围快速形成的水肿，这种水肿被认为会导致可逆性的肺静脉隔离4,5。当后续消融灶放置被延迟时，快速形成的水肿可能阻碍跨壁或连续性消融灶在邻近位置的形成，并可能显著改变或掩盖顿抑组织区域的局部心电信号2,3。在进行肺静脉隔离时，存在预防食管热损伤以及潜在致命性房食管瘘（AEF）的需求；然而，传统的管腔内食管温度（LET）监测常因检测到食管局部过热而被迫中止射频能量的施加6,7,8。这反过来会导致 CI 显著升高。

静态平衡概念、病灶消融过程示意图、连续性指数增量比较。
图1：根据两种消融模式示例，展示最初定义的连续性指数计算方法3。 本图引自 Kautzner 等人3。缩写：CI = 连续性指数。 请点击此处查看此图的放大版本。

一种主动式食管冷却装置（参见材料表）已获得美国食品药品监督管理局（FDA）的上市许可，用于降低射频心脏消融术所致的消融相关性食管损伤风险，来自超过25,000例患者的数据表明，使用冷却可显著降低食管-心房瘘（AEF）的发生率9。长期随访数据还表明，与使用食管温度监测（LET监测）相比，采用冷却技术可显著提高心律失常的无事件生存率10,11。该冷却装置为非无菌、多腔硅胶导管，类似于经口胃管，置入食管中以实现对患者的降温或升温。该导管可作为射频能量意外传递至食管时的散热装置，从而最大限度减少食管组织损伤，而心包组织则可防止心房组织受到显著冷却12。通过将食管冷却装置连接至外部热交换器，使蒸馏水在装置内部循环，从而控制装置温度（图2）。任何具备标准经口胃管置入资质的操作人员（如护士、医师、急救医护人员）均可放置该装置。在消融手术中，通常由麻醉医师或麻醉护理师在麻醉诱导及气管插管后立即放置。通过在透视下观察导管远端不透射线的尖端位于胃腔内，以确认其位置。该装置在消融术中常用的经心腔内超声心动图（ICE）上也可被观察到。在手术过程中，可通过常规方式（如导尿管、直肠、额头、腋下或鼓膜温度探头）持续监测患者体温，但不可使用食管探头。需注意，腋下温度通常比核心体温低1.5°C，因此需在腋下测得的温度基础上增加1.5°C，以反映患者的核心体温13。

通过热交换装置实现胃部冷却的体温调节示意图；血流可视化。
图 2：主动食管温度管理系统示意图。 商用热交换装置产生温度可控的水，通过标准管路输送至置于食管内的设备中。水流以约 1.5 L/min 的速率在设备内部循环后，返回热交换装置。独立的中央管腔可用于胃部减压和吸引。设备远端尖端具有射线可显影性，可通过荧光透视在胃腔内确认其正确位置。请点击此处查看该图的放大版本。

近期关于烧伤的文献发现，热损伤后进行冷敷与减轻烧伤严重程度之间存在显著关联，其作用机制不仅限于热量的散失，还包括通过以下途径改变细胞行为：（i）减少乳酸和组胺的释放，（ii）稳定血栓素和前列腺素水平，（iii）减缓局部代谢，（iv）改变细胞膜通透性，以及（v）抑制激肽释放酶活性14。对低温在烧伤局部作用机制的深入理解，为本研究中所采用的食管冷却装置带来的显著安全性优势提供了理论依据15。主动食管冷却使得连续消融病灶能够无缝衔接，无需因局部过热或温度报警而中断操作，这很可能归因于上述机制。这进而降低了操作者的认知负荷，缩短了手术时间，并允许使用更低的消融指数（CI），从而提高长期肺静脉隔离（PVI）的成功率16,17。

本方案旨在描述在实时病例中前瞻性计算改良的消融指数（CI）的方法，并介绍在回顾已记录病例时用于计算改良CI的方法。随后，我们提供了代表性结果，包括采用主动食管冷却的实时观察病例，以及在实施冷却措施之前获取的回顾性数据病例。该方法的一个优势在于，CI既可方便地进行实时测量，也可进行回顾性分析。通过观察有无冷却措施的肺静脉隔离（PVI）病例中的CI，可进一步量化冷却对长期疗效和病灶连续性的影响，从而有望进一步推动CI作为PVI质量评估指标的应用。针对CI与病灶质量在射频消融及临床疗效方面的持续研究仍然至关重要，尤其是在脉冲电场消融似乎伴随新发不良事件风险、 yet 未能明确改善长期预后的情况下18。

方案

该研究已由北岸大学卫生系统机构审查委员会审核并批准为豁免审查。

1. 前瞻性病例的置信区间计算

  1. 对于实时前瞻性病例，安排一名工作人员在控制室内通过观察操作者在三维标测软件屏幕上放置消融灶的顺序，来监测消融灶的位置。
    注：Surpoint VISItag 的大小可根据操作者偏好设定为一定范围，例如 2–3 mm。
  2. 工作人员应使用以下设定参数实时量化连续性指数（CI）。放大屏幕上显示的消融灶位置，并利用毫米（mm）标记设置确认其位置。
    1. 记录连续性指数无增加（0）的情况。
      1. 观察发现，在左右肺静脉上放置的第一个消融灶不会导致 CI 增加。
      2. 与先前放置的消融灶重叠的消融灶（由标测软件及视觉判断确定）不会导致 CI 增加。
      3. 将连续消融路径与其他消融灶连接起来的消融灶（例如围绕肺静脉闭合环形路径）不会导致 CI 增加。
      4. 对于放置在已完成的连续消融线之上的额外消融（进一步隔离或修补性消融灶），不应增加 CI。
    2. 当在新的位置放置消融灶，且该位置未与前一个消融灶接触时（包括 VISItag 之间显示的小间隙），记录 CI 增加 1（+1）。
    3. 当在新位置放置一组新的连续消融灶，且未接触任何先前消融灶，随后再放置另一个消融灶以延续之前的消融线时，记录 CI 增加 2（+2）。此时，因首次离开某一区域而使 CI 增加 1，又因从第二个区域（可能为同一静脉）移开而再增加 1（初始不连续性 +1，返回时 +1）。
  3. 为进行 CI 总和计算，工作人员应在手术过程中实时记录左右肺静脉各自的不连续情况，并在手术结束时汇总每条静脉及总体的 CI 值。

2. 回顾性病例的 CI 计算

  1. 为访问回顾性病例资料，请安装并打开三维映射软件。
  2. 从三维映射系统下载既往病例。点击 系统 | 病例归档器 | 恢复。在屏幕左上方的 起始日期： 和 截止日期： 区域使用下拉菜单选择日期范围以筛选病例。
    ​示例：起始日期： 2018年10月11日，截止日期： 2018年11月12日
  3. 在屏幕顶部的 名字、姓氏 或 患者ID 栏中任选其一，输入星号 *。然后点击屏幕右上角 患者ID 旁边的 查询 按钮。
  4. 选择标记为 AF 或 Afib 的病例，并点击病例列表旁的 > 按钮，将所选病例移至屏幕右侧。
  5. 点击 恢复 以还原数据并访问所选病例。当所选病例完全恢复后（屏幕上显示为100%已恢复），点击 退出 | 确定。
  6. 所选病例完全恢复后，让工作人员按照以下步骤开始审查病灶间是否存在不连续性。
    1. 从主界面点击 查看病例，屏幕上将显示病例列表。可通过切换按 患者姓名 或 检查日期 排序，以按特定患者或手术日期组织病例审查。
    2. 从病例列表中选择目标病例并点击 确定。所有病灶将以红色气泡形式显示在屏幕上。若病灶（VISItag）未立即显示，则点击 VISItag工具栏 以展开下拉菜单，点击菜单中的 VISItag图像，然后在下拉菜单底部选择 全部 而非 当前视图内，使所有病灶以红色气泡形式显示。
  7. 为观察左心房结构及其上的病灶，请在屏幕左侧顶部的地图下拉菜单中选择一个显示最多VISItag的左心房（LA）地图。
    1. 确保所选地图处于 激活 状态。要激活包含所有VISItag的地图，请在下拉菜单中点击所选地图旁的小圆圈（位于小方块旁），这将在屏幕左侧的图形查看器区域显示VISItag的顺序列表。
    2. 根据需要调整透明度（通过键盘上的 < 或 > 按钮）；增加地图透明度可使围绕整个静脉的病灶环更清晰可见。
  8. 点击屏幕最左上角的 窗口 | 选择 图形查看器，并将其拖动至屏幕左侧。图形查看器 窗口将显示病灶按放置顺序排列的列表。
  9. 点击图形查看器区域左侧屏幕上病灶列表顶部的 第一个点（VISItag）。右键点击 VISItag编号，然后选择 选择VISItag位置。
    1. 在屏幕右侧观察左心房中高亮显示的橙色病灶。若视野受阻，可通过按住鼠标中键并在桌面上移动鼠标来旋转视角，以获得更清晰的高亮病灶图像。
    2. 对图形查看器列表中的每一个VISItag，按顺序重复步骤2.9–2.9.1。
  10. 当工作人员依次高亮每个VISItag病灶时，要求其根据以下定义的参数开始记录左右肺静脉的连续性指数（CI）。
    1. 记录CI无增加（记为零，0）的情况：
      1. 在左右任一静脉上放置的第一个病灶不增加CI。
      2. 与先前放置的病灶重叠的病灶（由三维映射软件及视觉判断确定）不增加CI。
      3. 连接连续病灶路径至其他病灶的病灶（例如闭合肺静脉周围的环形路径）不增加CI。
      4. 对于已形成完整连续线的病灶上额外施加的病灶（用于加强消融或进一步隔离，即“补点”），不增加CI。
    2. 记录CI增加一单位（记为+1）的情况：
      1. 对于任何明显未与上一个病灶接触的病灶，记录一个（+1）不连续性。
      2. 对于跨越每条肺静脉的每一次显著跳跃，均记录一个（+1）不连续性（但情形2.10.1.1除外：在第一条静脉隔离完成后，于新静脉上放置的第一个病灶不增加不连续性）。
      3. 在所有VISItag均被选中并观察后，汇总CI值。总和即为总CI评分。为获得更精细的数据，左右肺静脉的CI应分别评分。两项评分之和即为总连续性指数评分。
  11. 为完成其他相关病例信息（如消融医师、手术日期、患者性别、出生日期DOB）的数据采集，请按以下步骤操作。
    1. 选择每个 标签 后，点击屏幕左上角的 病例，然后点击 继续病例。
    2. 点击 设置 | 病例，并记录所需附加数据。
  12. 退出软件时，点击屏幕左上角的 病例，然后选择 退出。

结果

共记录了75例接受肺静脉隔离（PVI）治疗并采用主动食管冷却的患者数据。患者平均年龄为69.8 ± 9.0岁，其中女性占42.7%，阵发性心房颤动占37.3%，持续性心房颤动占62.7%。PVI的平均CI（±标准差）为2.6 ± 3.7，左肺静脉隔离的CI（1.2 ± 1.7）与右肺静脉隔离的CI（1.4 ± 2.3）相近。在75例患者中，仅5.3%（4例）在任一侧的CI超过6，仅有22%（16例）的总CI超过6。图3展示了该队列左、右肺静脉的平均CI。作为对比，回顾了同一实验室采用食管温度监测（LET）的一例代表性病例，发现其总CI为29，左侧为15，右侧为14。

平均连续性指数柱状图；肺静脉；食管冷却；医学研究结果。
图 3：采用主动食管冷却技术分析的75例患者队列中左右肺静脉的平均连续性指数（CI）。 缩写：CI = 连续性指数。 请点击此处查看该图的放大版本。

讨论

CI 是一个额外的指标，用于反映在肺静脉隔离（PVI）病例中所获得隔离效果的质量。Kautzner 等人在 EFFICAS II 研究中首次建立了测量这一关键变量的方法，并证明了 CI 对隔离完整性以及术后心律失常自由率具有显著影响3。本文所述方案对 EFFICAS II 研究中的 CI 计算方法进行了改进，以进一步简化计算过程，从而提供一种更简便的方法，既可在实际手术中实时前瞻性地计算 CI，也可在术后从常规记录的病例数据中进行回顾性计算 (图 4)。在实际手术过程中观察肺静脉并判断某一特定消融灶位于哪个象限时，往往存在困难（这是由于肺静脉节段缺乏明确的解剖分界，导致难以确定应增加的索引单位数量）。本文所提出的改进方法保留了 EFFICAS II 研究中报告的基本假设和方法学，同时提供了一种更可行的方式，用于获取每例手术的 CI 值，该方法未来可能易于在现有的标测系统中实现自动化。

静态平衡图；病灶1-10；CI=0-2，稳定性因素的概念分析。
图4：实时与回顾性计算中改良连续性指数的示例。 这些计算仅将每个非相邻病灶增加一个单位。缩写：CI=连续性指数。 请点击此处查看该图的放大版本。

在前瞻性病例中，确定消融指数（CI）的关键在于需有工作人员能够实时跟踪病灶位置，并在手术过程中记录数据。在回顾性病例分析中，关键在于需有工作人员能够使用CARTO 3标测软件，以便快速高效地调阅病例并记录数据。回顾性病例中详细描述CI计数与累加的步骤（步骤2.9.7–2.10）通常耗时约10–15分钟。然而，完成此前步骤还需额外约30分钟，因为每个病例的下载过程可能耗时超过10分钟。

该方法的局限性包括：在手术过程中实时计算消融指数（CI）需要额外安排一名人员进入手术室，与医生同时在场进行消融操作，且该过程耗时较长。该人员通常需要在每个手术案例中停留一小时或更长时间，以确保从第一个到最后一个消融病灶的全程在场。许多实验室和控制室空间有限，难以容纳额外人员。对回顾性案例进行CI测量同样需要专人参与。在本研究中，提供了一个具有代表性的回顾性案例，用于比较在LET监测下进行肺静脉隔离（PVI）时的CI值。目前正在进行更多数据的收集，以开展更为正式且具有足够统计效能的对比分析。

其他局限性包括，所收集的数据均来自同一中心的4名操作者，涵盖前瞻性与回顾性病例。尽管回顾性审查可能在很大程度上减少了偏倚，但在前瞻性病例数据采集期间，电生理学家可能会调整其消融灶放置策略以尽量减少并发症指数（CI），从而引入潜在偏差。此外，每个病例的CI均由一名评审者确定，未由第二名评审者进行独立验证。

该方法未来的应用或发展方向是实现阻抗指数（CI）获取过程的自动化。类似于导管-组织接触力，理想情况下，CI 应在手术过程中通过导管对病灶位置的定位以及现有的电生理解剖标测功能实时自动计算生成。当医生在手术中发现某处病灶的 CI 值接近 5-6 个单位时，即可调整下一个计划中的消融位置，或采用其他方法以尽量减少病灶间的不连续性或高 CI 值情况。

在射频消融过程中，利用 ensoETM（Attune Medical，芝加哥）进行主动式食管冷却，可实现较低的冷却指数（CI）。既往发表的研究表明，这可能是导致肺静脉隔离（PVI）手术中采用主动冷却时，长期心律失常自由率较高的潜在机制之一10,11。目前，一项比较主动食管冷却与食管温度监测（LET）对长期手术疗效影响的前瞻性随机对照试验（NCT04577859）正在进行中。该多中心研究计划纳入250例患者，参与机构将提供冷却指数（CI）数据。在随机对照试验中进一步探讨这一变量，有望更准确地评估冷却指数对长期心律失常自由率的影响。若获得充分证据证明其具有显著影响，则可能推动消融导管制造商开发相关软件，将该指标纳入常规测量。

披露

Catherine Lazarus、Jacob Sherman、Natalie Putzel 和 William Zagrodzky 曾在 Attune Medical 实习；Tiffany Sharkoski 任职于 Attune Medical；Erik Kulstad 在 Attune Medical 拥有股权并任职；Mark Metzl 曾为 Abbott、Biosense Webster、Attune Medical、Medtronic、Sanofi Aventis 和 Philips 提供咨询服务。其余所有作者均无披露事项。

致谢

本研究部分由美国国立卫生研究院国家心肺血液研究所资助，项目编号为 R44HL158375（本内容仅由作者负责，不代表美国国立卫生研究院的官方观点）

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Blanketrol III 体外温度调节系统Gentherm Medical, Cincinnati, OHModel 233可编程热交换器，用于体温调控
Carto 3 SystemBiosense Webster, Inc. (J&J MedTech), Irvine, CAFG-5400-00集成化、可扩展的三维标测系统，为电生理学家提供决策支持，助力实现最佳治疗方案
ensoETMAttune Medical, Chicago, ILECD02A主动式食管冷却装置
带温度传感器的一级食管听诊器Smiths Medical ASD Inc., Minneapolis, MNES400-18管腔内食管温度（LET）监测系统

参考文献

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