马长生三维电生理标测与导管导航

1第77章心脏三维电生理标测与导管导航新技术近年来，心脏三维标测和导航技术很大程度上改变了传统的心脏电生理方法[1-4]。一般来说，心律失常病例获得成功消融的必需因素是：1.折返性或局灶性机制明确。2.导管在靶点区域稳定放电。但在多形性心律失常、一过性心律失常、血流动力学不稳定的心律失常以及解剖结构复杂导致导管操作困难时，传统电生理标测系统常难胜任，而此时三维系统的重要性更加彰显出来。理想的标测和导航系统应具备以下特征：（1）电图时间和振幅的精确、可重复的记录；（2）心内膜、心肌内、心外膜和心腔内（乳头肌）电图来源的定位；（3）能够辨识导管是否与组织贴靠并且指导导管移动的安全导航方法；（4）在一个或几个心动周期内即能完成以上过程的能力；（5）操作导管顶端到达并稳定于复杂心腔结构中任意位置的能力。尽管目前还没有一种标测和导航系统能同时具备以上所有条件，但目前几个主要的三维系统各有所长。本章主要讨论以上系统的工作原理，并简要介绍其在临床上的应用。一、主要心脏三维电生理标测和导管导航系统简介（一）心脏电解剖标测系统（CARTOTM）1992年ShlomoBen-Haim发明的CARTOTM系统（即“心脏电解剖标测系统”），目前已在临床中，特别在那些需要详细逐点标测和精确解剖定位的电生理病例中得到广泛应用[5,6]。该系统的基本原理[1,2,5,6]是，磁场中的金属线圈可产生电流，其强度决定于磁场中的场强和线圈的方向。用于电解剖标测的导管（NaviStarTM）是一个在电极顶部埋置了磁感受器的可调弯四极标测消融电极。放置于导管床下的定位器中内置三个超低磁场发生器并产生磁场。工作原理类似于全球定位系统（GPS），CARTO信号处理单元收集超低磁场的强度、频率和时相的数据，然后通过软件分析导管顶端的位置和方向。三维图像的构建过程是首先在X线透视下手工操纵导管，并在心内膜下的确认位置处记录标志性位点；其他位点的辨认可不依赖X线（如根据三维图形和电位形态）。各位点的信息由导管采集并通过特殊计算机软件分析产生所标测心腔的实时、三维模型；每一点还同时记录了可与参考电图相比较的局部电图；在心腔解剖模型基础上还整合了电压、激动和传导等以颜色编码的标测信息；另外感兴趣的特殊位点，如希氏束、瘢痕组织或消融处可以特殊颜色进行标记留作后续参考。显示屏上可显示虚拟心2腔模型的多体位图像。图77-1示CARTO系统工作原理。图77-1CARTO系统工作原理左图：CARTO系统的工作原理类似全球定位系统（GPS）。a表示磁定位导管（NaviStarTM专用导管）的结构，可见导管顶端内置磁感受器；b表示CARTO磁定位器内置的三个超低磁场发生器，导管顶端内置的磁感受器（图中以s表示）可探测到磁场中随导管位置而变的磁场强弱和方向变化，三个磁场的伞形空间交点即为理论上导管顶端的位置；c表示系统可显示导管顶端的空间三维方向；d以飞机的旋转、倾斜和偏移变化表示导管顶端的相似变化也可显示出来。右图：在患者身下有内置三个超低磁场发生器的磁定位器，患者背部皮肤上贴有定位参考电极，顶端植入磁感受器的NaviStarTM专用导管通过静脉系统送入心腔中，并由此产生导管顶端在心腔中的三维位置和方向（引自SchmittC,DeisenhoferI,ZrennerB.CatheterAblationofCardiacArrhythmias:APracticalApproach.München:SteinkopffVerlagDarmstadt.2006.55-76.）由于CARTO系统是目前昀常用的三维标测系统之一，具有此类系统的多数特征，故以下以CARTO系统为例介绍三维系统的常用功能CARTO系统的常用功能主要包括以下几个方面：①三维解剖定位：能提供心脏解剖结构以及标测、消融位点的精确三维坐标，准确、实时地显示导管的位置和方向。②激动顺序标测：将心脏局部位点的三维空间位置及其相应心内电图整合在一起，创建心腔内电激动在三维方向上的传导电图，为各种心律失常的诊断提供帮助。③电压标测：可以提供心脏各三维空间位点的电压图，并以此推测心律失常发生和维持的可能机制。④其他：特殊应用如标测碎裂电位等。1.三维解剖定位在顶端内置磁感受器的专用导管标测完某一心腔后，即可通过特定软件重建该心腔的三维结构，导管在一定空间中的位置和方向也可同时显示。在此基础上应用计算机软件可以旋转该虚拟心腔、转换观察角度甚至使用内窥镜模式对心脏进行研究，对了解心腔的立体结构、判断射频导管与某些特定空间结构的关系有很大的帮助。由于CARTO系统能记忆所有标测及损伤点的三3维位置、局部电位等，任何时候都可以引导大头导管重新回到曾标测或损伤的某一特定位置，而且比双平面X线定位更准确可靠，所以一旦建立起三维解剖图象就可以明显减少X线下操作。但提醒注意以下两点：⑴参照左心房建模时，可先将顶端植入磁感受器的专用导管送至肺静脉内，逐步后撤导管，得到管形的肺静脉模型，这对明确肺静脉走行有一定的帮助。但需注意，肺静脉与左房交界处的结构十分复杂，导管走行于血管壁的具体位置也难以确定，重建的肺静脉与真实结构往往有偏差，选择性肺静脉造影仍是确定肺静脉开口的昀准确手段。⑵校正建立一个良好的CARTO三维解剖图，标测结束时必须删除一些“不合理”的位点，例如局部心内膜电位过低且解剖结构上呈明显凹陷的位点常表明标测导管没有很好地贴靠到心内膜上，应予以删除；有些位点虽然空间结构上并不凹陷，甚至明显凸出，局部电位也很好，但不在被标测心腔内，也应该被删除，如突入肺静脉、左心耳和左心室的位点，另外有些过于凸出的位点是由于导管局部张力过大。三维解剖结构图校正过程见图77-2。图77-2校正前后的CARTO左房三维解剖结构图白色圆点表示肺静脉开口处的位点，青色圆点表示凹陷的点或是突入到肺静脉内的位点（左图），原图（左图）69个位点中删除不合理的位点（青色圆点）后得到较满意的校正后解剖结构图（54个点，见右图），与三维影像配准后，发现定位准确（参见图77-9）PA：后前位2.激动顺序标测是CARTO系统分析复杂心律失常的主要手段之一，通过专用导管在构建三维解剖结构的同时，记录局部位点的心内膜下电位（范围约2.5秒时程），得出局部激动时间（LAT）参数，根据LAT的数值在局部以不同的色4彩表示。通过分析色彩的变化，推断激动的起始点、传导方向、速度和途径，由此明确心动过速的机制、关键部位等。⑴基本概念：①参考标记（Reference）：参考电图设为整个导管标测过程的时间基点标志，标测前确定。一般选取信号稳定的心内电极（多选冠状静脉窦电极）或体表导联，可采用昀高点、昀低点、昀大、昀小斜率处等作为激动时间的零点。标测时心脏节律应规则、稳定，尽管在不同心脏节律，如窦性心律、心律失常或起搏时均可标测作激动顺序图，但同一图必须在相同节律下标测。②局部激动时间（LAT）：是局部位点心内膜电位与参考标记之间的时间差。在计算时，设参考标记为时间零点。激动时间越早，LAT负值越大，在标测图中颜色越红；昀晚的激动时间以LAT正值表示，在标测图中表现为紫色区域，黄色、绿色、蓝色区域按顺序设定在两者之间。LAT决定标测点除极的时间顺序，体现标测后重建心腔内电激动传导方向、速度和先后。③填充阈值（FillThreshold）：该参数确定每个采集位点点周围重建着色的范围（以mm为单位）。较大的填充阈值将在每个采集位点周围较大的重建区域内进行着色，较小的设置值采集位点周围的着色区域较小。在给定区域内采集位点越多，对该区域着色也就越精确。默认值14mm，注意过大填充阈值易使电激动标测失真。④感兴趣窗（windowofinterest,WOI）：为标测开始前人为设定的LAT值的范围，WOI的时间间期长度不应超过所标测节律的周长（cyclelength,CL），否则会产生一个相关窗口内标测导联出现两次激动的情况。一般定在90％-95％的CL，负值设定占多数，正值的设定占少数。例如要标测的心动过速周长为300ms时，可以设定WOI为一个整数值280ms（占CL的93％），-140ms到＋140ms，LAT的范围就等于280ms。⑵分析方法通过LAT可鉴别折返性、局灶性心动过速以及该心动过速是否在异侧心腔。①折返性心律失常特点：被标测心腔的激动时间范围等于或接近于心动过速周长，取决于标测点的密度，若标测密度高，常可标测出90%心动过速周长的时间范围，且传导顺序表现为昀早和昀晚激动点在空间位置上相邻（称“早接晚”或“首尾相接”）。CARTO的激动顺序标测既可提供围绕解剖障碍或瘢痕区等的大折返心动过速的完整路径，也可提供局部小折返心动过速[7]的直观证据（图77-3）。5图77-3CARTO系统标测折返性心律失常左图为Ebstein畸形矫治术后患者围绕三尖瓣环的顺钟向大折返环心动过速，该患者心动过速周长220ms，标测的激动时间范围199ms，约占该周长的90%，围绕三尖瓣环呈现“早接晚”（红紫相邻）的激动顺序。右图为在肺静脉和左房顶部消融后左心房前壁出现的小折返环心动过速，该患者心动过速周长300ms，标测的激动时间范围286ms，约占该周长的95%，在左心房前壁呈现“早接晚”的激动顺序。图中灰色圆点表示瘢痕区，红色圆点表示消融区。LAO：左前斜位AP：前后位TA：三尖瓣环RPV：右肺静脉LAA：左心耳（右图引自JaisP,SandersP,HsuLF,etal.Flutterlocalizedtotheanteriorleftatriumaftercatheterablationofatrialfibrillation.JCardiovascElectrophysiol,2006,17:279-85.）②局灶性心律失常特征：被标测心腔的激动时间范围明显小于心动过速周长（多50~60%），且传导顺序表现为昀早激动点向四周放射状传播（图77-4）。图77-4CARTO系统标测局灶性心律失常该患者心动过速周长240ms，标测的激动时间范6围113ms，约占该周长的47%，昀早激动点位于右房游离壁界嵴下段（红色区域），并呈放射状向四周传播，其单极电图呈QS形，双极电图呈qR型，远领先于体表心电图P波起点，均支持该处为心动过速起源部位。左图中红色圆点表示消融点，黄色圆点表示希氏束区域；电图中从上而下分别是体表心电图Ⅱ导联，冠状静脉窦电极（R3-R4），标测消融电极远端的双极记录（M1-M2）和单极记录（M1）Volume：容积RAO：左前斜位Cranial：头位Swivel：旋转③起源于异侧心腔的心律失常特征：被标测心腔的激动时间范围明显小于心动过速周长（多50~60％），且昀早激动点在与异侧心腔交界处，该特征非常重要，否则起源于同侧心腔的局灶性心动过速可能性更大（图77-5）。7图77-5CARTO系统标测起源于异侧心腔的心律失常患者心动过速周长200ms，第1图是右心房三维重建激动顺序图，激动时间范围是84ms，约占心动过速周长的42%，昀早激动点位于间隔面上部，其局部激动时间是-55ms；第2图是左心房三维重建激动顺序图，激动时间范围是83ms，约占心动过速周长的41.5%，昀早激动点位于间隔面上部，其局部激动时间是-59ms；第3图是主动脉窦三维重建激动顺序图，激动时间范围是71ms，约占心动过速周长的35.5%，昀早激动点位于无冠窦左下缘，其局部激动时间是-69ms；以上三图激动顺序均呈向四周放射状传播，符合局灶性心律失常的特点；第4图为靶点处的电图，从上而下分别是体表心电图Ⅰ、aVF、V1导联，冠状静脉窦电极自远而近（CS1,2-CS9,10），以及标8测消融电极远端（ABL1,2），可见标测消融电极处A波较体表心电图P波明显提前；第5图为消融处的X线，体位LAO45°；第6图为多腔同现，可见主动脉窦的无冠窦存在三腔共同的昀早激动点（昀红处，-69ms），左、右心房的激动传导都由此而来，看似左、右心房都有符合局灶性病变特征的昀早激动点，但起源却是异位心腔；该点的电图从上至下分别是体表心电图