消融次数对心房组织消融透壁性及肺静脉电隔离性的影响

尹航 汤敏 姜兆磊 丁芳宝 梅举

基础研究

消融次数对心房组织消融透壁性及肺静脉电隔离性的影响

尹航 汤敏 姜兆磊 丁芳宝 梅举

目的 分析不同消融次数对不同厚度的离体猪心房组织消融透壁率及其对肺静脉电隔离的影响。方法 ①40例新鲜猪心用以制备离体心房组织条。将测量后的心房组织按厚度分为＜2 mm（n=152）、2～4 mm（n=192）和＞4 mm（n=136）三组。每厚度组随机选取一半数量的心房组织分为A、B两组，A组采用双极射频消融钳行1次消融，B组行3次消融。消融透壁的指标是消融时该处同时测定的电阻抗＞100 ohm。分别记录A、B组每次消融透壁的时间。②成年猪30头，随机分为C、D两组，每组15头。C组消融左侧肺静脉及左心耳各1次，消融右侧肺静脉及右心耳各3次。D组则消融左侧心房结构3次，右侧心房1次。消融前后同步记录左心房及肺静脉电位，并起搏肺静脉视左心房是否被起搏。离体及活体消融线标本均固定后切片，使用Masson染色，镜下观察消融处组织学变化及透壁性情况。结果 离体实验A、B两组透壁率分别为51.3%和98.3%。A组不同心房厚度组间单次消融时间有显著差异。B组同一部位多次消融，消融时间递减。活体实验单次及3次消融后肺静脉电隔离率分别为72.2%和100%。结论 使用国产双极消融装置3次消融显著提高心房组织透壁率及肺静脉电隔离率。

射频消融； 多次消融； 透壁性； 电隔离

心房颤动（房颤，atrial fibrillation，AF）是临床上最常见的心律失常。我国的房颤患病率约为0.61%[1]。房颤导致的脑卒中、体循环栓塞等并发症，具有较高的致残率和致死率，严重威胁人类健康[2]。迷宫手术是目前外科治疗房颤的最佳术式，其远期窦性心律维持率＞90%[3]。但该术式的手术时间长、创伤大、操作技术复杂[4]。近年来，射频、冷冻、微波、超声、激光等新能源逐渐被应用到房颤消融中，并取得了较好的疗效[5-8]，其中应用最广的是射频能量。目前临床有多款进口射频消融装置[9]，但国内研制的射频消融系统鲜有报道。

应用双极射频消融钳进行房颤射频消融时，导致心房组织完全透壁的消融次数仍无定论，外科医生多根据自己的经验选择消融次数。为比较不同消融次数对心房组织消融透壁性及肺静脉电隔离的影响，我们采用自行研制的可调节输出功率双极射频消融装置，应用前期实验已确定的合理功率对不同厚度的心房组织进行单次或多次消融，研究其对消融透壁性的影响。在活体动物实验中，采用单次及多次消融，研究其对心房组织电隔离的影响。

1 材料与方法

1．1 离体动物实验 40头家猪屠宰后立即获取心脏，4℃、0.9%盐水清洗2次后备用。消融器械由我中心自行研制的输出功率可调的双极射频消融装置和双极消融钳组成，该装置可同步测定消融组织的电阻抗。根据前期动物实验选择最佳输出功率35 W为消融功率。

1.1.1 离体组织的制备 将左、右心房组织沿左、右房室瓣瓣环剪下，再沿房间隔的左侧或右侧缘将左、右心房分别取下。修剪去除左心房后壁及右心房腔静脉窦部，将左右心房修剪至由心耳至房室瓣环的类似锥形的组织。将其以间隔1 cm距离裁剪成组织条，共获取组织480块。使用游标卡尺测量心房组织条两端的组织厚度，取其平均值为消融组织厚度。将测量后的心房组织按厚度分为＜2 mm、2～4 mm和＞4mm三组，每组又随机分为A、B两组，A组行单次射频消融，B组行3次射频消融。

1.1.2 消融方法及消融完成时间测定 根据前期动物实验选择最佳输出功率35 W为消融功率。A、B组分别进行1次和3次消融。消融线沿组织条中线，消融透壁的指标是同步电阻抗＞100 ohm。记录A组消融时间，以及B组首次消融、第2和第3次消融时间。

1.1.3 组织获取 切取消融线附近的1 cm×1 cm的组织，应用多聚甲醛溶液固定24 h后，用石蜡包埋，沿垂直于消融线的方向制作切片。每块组织在消融线的不同部位做5张切片用于染色。

1.2 活体动物实验

1.2.1 麻醉与手术 采用体重为50～60 kg的成年猪30头，使用戊巴比妥钠镇静后，穿刺静脉。静脉内丙泊酚诱导后气管插管，异氟烷吸入气体麻醉维持，每隔60 min静脉使用芬太尼0.1 mg。麻醉成功后常规消毒铺巾，经胸骨正中切口进胸。分别对左、右肺静脉前庭及左、右心耳进行消融。30头猪中15头行左侧单次消融，右侧3次消融，另15头行右侧单次消融，左侧3次消融。

1.2.2 电生理标测 使用St.Jude公司EvaluatorR四极电生理标测导管2根，在消融前后分别同时记录左心房及消融对应的肺静脉心电图。消融后，使用1根导管于肺静脉前壁消融线外侧起搏肺静脉（8 V，500 ms），另一根导管放置于左心房记录心电图。使用相同方法依次测定双侧上、下肺静脉及左右心耳是否被完全电隔离。见图1a、1b。

1.2.3 组织获取 静脉注射3 mg/kg肝素，将动物安乐死后，依次完整获取消融线两端5 mm的组织。选取消融线中点位置，切取1 cm×1 cm的组织在多聚甲醛溶液中固定24 h。将组织块使用石蜡包埋，沿垂直于消融线方向行组织切片，每个组织块在消融线不同位置做5张切片用于染色。

1.3 病理检查 所有石蜡切片均行Masson三色法染色。如光镜下可见一条完整的消融线，消融部分呈现均一的蓝色，则表示心肌细胞受到射频消融产生凝固性坏死，判定为透壁（如图2a）；如消融线内仍有显示为红色的存活心肌细胞，则判定为不透壁（如图2b）。

1.4 统计学方法 使用SPSS 18.0统计软件进行分析。数据以±s形式表示，使用双向方差分析检验不同厚度及消融时间区组间有无显著性差异，使用卡方检验比较离体实验各厚度分组1次、3次消融透壁率差异及活体实验1次、3次消融电隔离率差异有无统计学意义。P＜0．05认为差异有统计学意义。

2 结果

离体实验中，所有组织消融后均可看到一条宽2～4 mm的灰白色消融线且无明显碳化，无心房组织破裂。活体实验中未出现术中消融后出血等情况，取材后均可见明显消融线存在。

2.1 样本分布 离体实验中，A、B两组各完成240条消融线，每组＜2 mm心房组织76条、2～4 mm 96条、＞4 mm 68条，组织厚度以2～4 mm最多见。

2.2 不同厚度及不同消融次数对应的消融完成时间 B组离体实验各区组对应的消融完成时间如表1所示，为排除不同组组织数量差异带来的影响，总体消融时间均采用主效应表示。双向方差分析显示不同厚度及消融次数组间差异显著（P=0.001）。Scheffe检验组间比较：＜2 mm 与 2～4 mm组［（9.4±0.2）s比（13.3±0.3）s，P=0.043］，＜2 mm与＞4 mm 组［（9.4±0.2）s比（18.4±0.6）s，P=0.002］，2～4 mm 与＞4 mm 组［（13.3±0.3）s比（18.4±0.6）s，P=0.018］差异均有统计学意义。B组中第1、2次消融完成时 间 ［（17.8±0.8）s 比 （14.1±0.6）s，P=0.048］，第 1 与第 3 次消融所需时间［（17.8±0.8）s比（9.3±0.3）s，P=0.003］，第 2 与第 3 次消融达到透壁所需时间［（14.1±0.6）s 比（9.3±0.3）s，P=0.022］差异有统计学意义。同时A组消融时间与B组首次消融时间差异无统计学意义。不同消融次数对消融完成时间的主效应如图3所示。

表1 B组离体实验不同区组不同消融次数对应的射频消融完成时间（±s，s）

表1 B组离体实验不同区组不同消融次数对应的射频消融完成时间（±s，s）

项目 组织厚度（mm） 消融时间主效应＜2 2～4 ＞4 1 12.1±1.1 18.4±1.6 23.0±2.6 17.8±0.8 2 9.9±0.8 13.6±1.3 18.7±1.9 14.1±0.6 3 6.3±0.9 8.0±1.0 13.5±1.5 9.3±0.3消融时间主效应 9.4±0.2 13.3±0.3 18.4±0.6消融次数

2.3 离体实验各区组1次和3次消融的透壁率比较 各区组病理透壁率如表2所示。A、B组病理消融率差异有统计学意义（χ2=141.097，P＜0.01）。在不同厚度组，多次消融均能显著提高病理透壁率（＜2 mm：χ2=29.921，P＜0.01；2～4 mm：χ2=55.409，P＜0.01；＞4 mm：χ2=62.605，P＜0.01）。图4 显示不同厚度心房组织接受单次、3次消融后病理透壁率。

2.4 1次及3次消融的电隔离比较 活体动物实验成功完成90条1次消融和90条3次消融线。1次消融线电生理隔离成功65次（成功率72.2%），3次消融线电生理隔离成功90次（成功率100%）。卡方检验显示，单次消融与3次消融电隔离成功数量差异有统计学意义（χ2=29.032，P＜0.01）。

2.5 活体动物实验1次及3次消融透壁率比较动物实验的1次、3次消融各90块组织均送病理检测。检测结果显示，1次消融组病理透壁41块（透壁率45.6%），3次消融组病理均透壁。

表2 离体实验各区组心房组织消融的透壁组织数量/总体组织数量［例数及百分率（%）］

3 讨论

外科房颤射频消融术的机制是通过射频装置将电能转换为热能，在消融部位形成瘢痕组织，产生组织隔离和电隔离，阻断房颤折返环的传导，从而达到治愈房颤的目的。因此，保证消融线的完整性和透壁性对取得良好的房颤射频消融效果至关重要。消融灶的透壁性主要与射频消融的功率、持续时间、电极与组织的接触面积与紧密程度、组织阻抗等有关[10,11]。不同的消融策略会产生不同的电隔离效果和组织学变化[12]。双极射频消融装置在临床多采用阻抗升高作为透壁的信号。但不论是临床研究还是动物实验研究均显示，阻抗上升不是可靠的消融透壁标准[13,14]，且单次消融的病理学透壁率和电隔离成功率均较低[15-17]。

国外的相关研究表明，同一部位多次消融能显著提高病理透壁率[16]。我们使用自行研制的射频消融装置，3次消融后的病理透壁率达98%。多次消融避免在同一部位延长消融时间导致组织温度过高，避免产生诸如组织破裂、出血等并发症。由于组织表层脱水，热量可以更快传导至组织深处，各厚度组3次消融每次消融透壁的时间显著缩短，因此3次消融可以减小高温对组织的损害。本实验中在＞4 mm组中尽管采用3次消融，但仍有5%的组织消融未透壁。这些组织均＞5 mm。临床上，由于受消融钳电极长度和解剖结构的影响，在做某些消融线时，钳夹组织厚度也超过5 mm。在行这些消融线消融时，尽量分次消融或同一部位3次以上消融，将进一步提高消融线透壁率。

肺静脉电隔离的解剖基础是消融透壁。术中采用肺静脉起搏检验电隔离是否完整已经被广泛使用。但术中电隔离检测的可靠性受很多因素影响。由于组织钳夹和温度升高等因素影响，消融线及消融线周围组织水肿影响起搏脉冲传导，待组织水肿消退后，电隔离便不完整。离体实验证实，消融线一侧起搏时，另一侧心肌局部电位是术后房颤复发的原因[18]。Pison等[19]对房颤进行的杂交治疗也提示，尽管术中标测显示肺静脉隔离完全，但术后仍有23%的患者出现电隔离“漏点”。我们在实验中发现，单次消融的电隔离率为72.2%，3次消融电隔离率达100%。但进一步的研究还必须验证消融线2周后的电隔离完整性。目前，消融后电隔离“漏点”的有效治疗方法是杂交技术，采用经心内膜“补点”提高房颤远期治愈率[19]。

本实验中仍存在一些不足，例如在电生理标测时仅限于急性期，无法得知组织水肿消退后电隔离的完整性等，值得在后续实验中继续研究。

使用国产双极射频消融装置3次消融，能显著提高消融组织的病理透壁率及肺静脉隔离率。消融完成时间随组织厚度增加而延长，随消融次数递减。厚度＞5 mm的心房组织经3次射频消融后仍有可能不透壁。

消融次数对心房组织消融透壁性及肺静脉电隔离性的影响 P1036

图1 a 消融后电隔离左房心动周期约为620 ms，自肺静脉给予电压8 V、起搏间期500 ms电刺激连续起搏，左房未被起搏

图2 a 肺静脉前庭消融，光镜下可见一条完整的消融线，消融部分呈现均一的蓝色，判定为透壁

图3 组B不同消融次数对消融完成时间的主效应

图1 b 消融后未隔离 左房心动周期约为620 ms，自肺静脉给予电压8 V、起搏间期500 ms电刺激连续起搏，左房被起搏

图2 b 肺静脉前庭消融，近心外膜侧消融部位呈现蓝色，近心内膜侧呈现红色，判定为不透壁

图4 组A、组B对不同厚度组织消融透壁率的比较

［1］周自强，胡大一，陈捷，等.中国心房颤动现状的流行病学研究.中华内科杂志，2004，43：491-494.

［2］Ohsawa M，Okayama A，Okamura T，et al.Mortality risk attributable to atrial fibrillation in middle-aged and elderly people in the Japanese general population：Nineteen-year follow-up in NIPPON DATA80.Circ J，2007，71：814-819.

［3］Schuessler RB，Lee AM，Melby SJ，et al．Animal studies of epicardial atrial ablation.Heart Rhythm，2009，6：S41-45.

［4］Cox JL，Schuessler RB，D’Agostino HJ Jr，et al.The surgical treatment of atrial fibrillation.Ⅲ.Development of a definitive surgical procedure.Journal of Thoracic&Cardiovascular Surgery，1991，101：569-583.

［5］Melby SJ，Schuessler RB，Damiano RJ Jr.Ablation technology for the surgicaltreatment of atrial fibrillation.ASAIO J，2013，59：461-468.

［6］Baek MJ，Oh SS，Lee CH，et al.Outcome of the modified maze procedure for atrial fibrillation combined with rheumatic mitral valve disease using cryoablation.Interact Cardiovasc Thorac Surg，2005，4：130-134.

［7］Ninet J，Roques X，Seitelberger R，et al．Surgical ablation of atrialfibrillation with off-pump,epicardial，high-intensity focused ultrasound：results of a multicenter trial.J Thorac Cardiovasc Surg，2005，130：803-809.

［8］Williarns MR，Casher JM，Russo MJ，et al．Laser energy source in surgical atrial fibrillation ablation：preclinical experience．Ann Thorac Surg，2006，82：2260-2264．

［9］崔永强，孟旭.心脏外科手术治疗心房颤动各种消融能源的应用进展.中国循环杂志，2007，22：159-163.

［10］Haverkamp W，Hindricks G，Gulker H，et al．Coagulation of ventricure myocardium using radiofrequeney alternating curren：biophysical aspectsand experimental findings．Pacing Clin Electrophysiol，1998，12：187-195．

［11］ Santintiago T， Melo J， Gouveia RH， etal．Epicardial radiofrequency applications：in vitro and in vivo studies on human atrial myocardium．Eur J Cardiothomc Surg，2003，24：481-486．

［12］Aupple H，Doll N，Wahher TH，et al．Histological findings induced by different energy sources inexperimentalatrial ablation in sheep．Interact Cardiovasc Thorac Surg，2005，4：450-455．

［13］Bugge E，Nicholson IA，Thomas SP.Comparison of bipolar and unipolar radiofrequency ablation in an in vivo experimental model.Eur J Cardiothorac Surg，2005，28：76-82.

［14］ Kato W，Usui A，Oshima H，et al.Incompletetransmural ablation caused by bipolar radiofrequency ablation devices.J Thorac Cardiovasc Surg，2009，137：251-252.

［15］Gillinov AM，McCarthy PM.Atricure bipolar radiofrequency clamp forintraoperativeablation ofatrialfibrillation.Ann Thorac Surg，2002，74：2165-2168.

［16］Wakasa S，Kubota S，Shingu Y，et al.Histological assessment of transmurality after repeated radiofrequency ablation of the left atrial wall.Gen Thorac Cardiovasc Surg，2014，62：428-433.

［17］刘培生，陈鑫，刘明，等.猪心房Atricure双极射频消融系统消融组织透壁性损伤分析.中华外科杂志，2010，48：1881-1884.

［18］de Groot JR，Driessen AH，Van Boven WJ，et al.Epicardial confirmation of conduction block during thoracoscopic surgery for atrialfibrillation——ahybridsurgical-electrophysiological approach.Minim Invasive Ther Allied Technol，2012，21：293-301.

［19］Pison L，La Meir M，van Opstal J，et al.Hybrid thoracoscopic surgical and transvenous catheter ablation of atrial fibrillation.J Am Coll Cardiol，2012，60：54-61.

Pathological transmural and conduction block of atrial tissue after once and triple times of bipolar radiofrequency ablation

YIN Hang，TANG Min，JIANG Zhao-lei，et al.Department of Cardiothoracic Surgery，Xinhua Hospital，Shanghai Jiaotong University School of Medicine，Shanghai 200092，China

MEI Ju，E-mail:ju_mei63@126.com

Objective To analyze the transmural and electrical isolationofpulmonary veins by once or triple times of radiofrequency（RF）ablationdelivered by domestic made RF ablation system.Methods Atrial tissue stripes were prepared from 40 fresh porcine heart.They were allocated to ＜2，2-4，and ＞4 mm groups according to tissue thickness.Half of tissue from the same thickness group was randomly selected and ablated once by RF（Group A）while the other half was ablated triple times（Group B）.Ablation time was recorded for each time of ablation.Thirty pigs were anaesthetized and had median sternotomy.Fifteen pigs had their left pulmonary veins and left atrial appendages ablated once while their right pulmonary veins and atrial appendage ablated triple times（Group C）.The other 15 pigs had right side lesions triply ablated while their left lesions ablated once（Group D）.Epicardialelectrocardiogram were recorded on left atrium and pulmonary vein simultaneously before and after ablation.Isolated pulmonary veins were paced to see if the conduction block was complete.All tissue around the ablation line was send for Masson trichrome stain.Pathological transmural were check by microscope.Results Pathological transmural was achieved in 51.3%and 98.3%atrial tissue in Group A and B respectively.In group A，ab－lation time was significantly different between groups of different tissue thickness.Time for 2nd and 3rd ablation became significantly shorter as compared with first-time ablation.Electrical isolation of pulmonary veins were recorded in 72.2%by once ablation and 100%by triple ablations.Conclusion RF ablation for three times could significantly improve transmural and electrical isolation of pulmonary veins as compared with ablation for once.

Radiofrequency ablation； Triple ablation； Transmural； Electrical isolation

上海市科学技术委员会重点攻关项目（项目编号：11441900200）

200092 上海市，上海交通大学附属新华医院心胸外科

梅举，E-mail：ju_mei63@126.com

10．3969/j．issn．1672－5301．2014．11．022

Q95-33；R654.2

A

1672-5301（2014）11-1036－04

2014-07-29）