心房顫動（房顫）是最常見的心律失常，其發(fā)病率約為1%左右，且隨著年齡增加其發(fā)病率逐漸升高。研究表明，導管消融是房顫患者恢復和維持竇性心律的有效手段, 目前基于肺靜脈隔離的導管消融術(shù)仍是房顫治療的基石.

目前普遍應用的消融能量以射頻能量為主，冷凍能量為輔，這兩種消融方式已顯示出一定的優(yōu)越性， 同時也有相應的局限性，例如消融能量對消融區(qū)域組織的破壞缺乏選擇性，且依賴于導管的貼靠力，可能對鄰近的食管、冠狀動脈和膈神經(jīng)等造成的損傷等等，因此找到一種快速安全高效的消融能量以完成并達到持久性肺靜脈隔離且不傷及毗鄰組織的相關(guān)技術(shù)也是近期房顫研究的熱點，除了應用帶壓力感應并依據(jù)消融指數(shù)（AI）或損傷指數(shù)（LSI）進行精準安全的射頻消融以外，近兩年來的高功率短時間（HPSD）新型消融新方法也顯示出其高效安全的一面，但隨著新型脈沖電場（Pulse Field Ablation)非熱能能量的初始應用顯示出較優(yōu)的臨床效果以來，各種公司的PFA產(chǎn)品也紛至沓來，本期小編將就新型脈沖電場消融技術(shù),應用及相關(guān)進展做一個簡單的總結(jié)。

1： 原理及特性

心臟脈沖電場消融，是一種利用脈沖電場為能量的新型消融方式。脈沖電場消融是通過設計適當?shù)拿}沖電場，采用短時程，高電壓的多個電脈沖來進行消融能量的釋放，使得消融過程為非熱能消融（無焦耳產(chǎn)熱）,有效的誘導心肌細胞發(fā)生電穿孔，使細胞外離子進入細胞，當高濃度Ca2 進入時，心肌細胞碎裂死亡。而對脈沖電場閾值較高的組織受到的損傷也是可逆的，這樣可以定向損傷心肌傳導系統(tǒng)，避免由周圍其他組織損傷導致的并發(fā)癥。

脈沖電場消融的生物物理學 

Dr. David E. Haines

與傳統(tǒng)的射頻和冷凍能量相比，脈沖電場消融為非熱能消融，因此脈沖電場可選擇性的損傷心肌，而保留血管、神經(jīng)及心臟周圍組織，如肺、食管、膈神經(jīng)等。心臟脈沖電場消融的特點有：

　?。?）不損傷冠狀動脈：研究提示，消融過程中可有一過性冠狀動脈筋攣，術(shù)后3個月行消融損傷灶組織切片發(fā)現(xiàn)冠狀動脈無明顯損傷，冠狀動脈切片除部分內(nèi)膜增生外，未見明顯改變，冠狀動脈內(nèi)膜增生并非每次都能被觀察到，提示心外膜側(cè)電場消融不損傷冠狀動脈。

　　（2）不損傷食管：在動物和人體脈沖電場消融可行性試驗中，未發(fā)現(xiàn)食管損傷。

　?。?）不損傷神經(jīng)：既往動物實驗中，脈沖電場消融灶的組織切片顯示消融區(qū)域被纖維組織完全替代，但其內(nèi)神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)仍然保持完整，提示脈沖電場消融能有效避免消融所致的神經(jīng)損傷并發(fā)癥。

　?。?）不損傷細胞外基質(zhì)：由于不可逆電穿孔的非熱特性，不會使蛋白，包括膠原蛋白變性，從而消除對細胞外間質(zhì)骨架的傷害，消融區(qū)和未消融區(qū)域界限清晰。由于這些特點，用脈沖電場消融行肺靜脈消融后不產(chǎn)生靜脈狹窄。

　?。?）消融后損傷灶特點：脈沖電場消融所形成的損傷灶深度在心房、心耳、肺靜脈，甚至是心室均能達到透壁。研究發(fā)現(xiàn)，隨著消融能量的提高，損傷灶范圍也按比例增大。

　?。?）消融速度快，貼靠要求低：脈沖電場消融不僅速度快，導管與組織的貼靠要求也低。從大體觀上，脈沖電場消融的疤痕連續(xù)性和均質(zhì)性均遠遠好于射頻消融。提示即便心耳內(nèi)凹凸不平的梳狀肌降低了導管的有效貼靠，但由于脈沖電場消融對貼靠要求低，仍能形成連續(xù)的透壁損傷。和射頻能量不同，脈沖電場的電流密度隨距離成線性衰減，而射頻能量則以距離的4次方衰減。因此，脈沖電場較好的能量穿透性也降低了貼靠要求。

Vivek Reddy團隊2018年臨床試用PFA 效果顯示，經(jīng)心內(nèi)膜途徑每根肺靜脈平均3.26 次消融即可完成肺靜脈隔離（成功率100%），總消融時間不超過1分鐘， 透視時間平均為12分鐘，沒有并發(fā)癥。

Vivek Reddy團隊2019年發(fā)表的有關(guān)一組81 例陣發(fā)性房顫患者應用PFA 對肺靜脈進行隔離，放電時間≤3min，手術(shù)時間92.2±27.4min，透視時間13.1±7.6min。3個月持續(xù)的肺靜脈隔離成功率從18%提高到100%。120天的中期隨訪中除了1例心包填塞外沒有其他主要不良事件（包括中風、膈神經(jīng)損傷、肺靜脈狹窄和食道損傷），1 年隨訪結(jié)果Kaplan-Meier估計維持竇性心律的成功率為87.4%。在這個PFA首次人體試驗中，證實PFA優(yōu)先破壞心肌組織，能夠?qū)Ψ戊o脈進行超快速隔離，并具有出色的持久性和長期安全性。

2：技術(shù)進展

目前各大醫(yī)療公司已提前布局，收購或自研PFA消融導管及配套系統(tǒng)， 并投入臨床試驗搜集一線數(shù)據(jù)，為更好的使用這一新技術(shù)并占據(jù)新賽道提供可靠依據(jù)及尋求監(jiān)管批準。

2.1  FaraPulse

FaraPulse是一家私營企業(yè)，專注于開發(fā)用于治療房顫（AF）和其他心律失常的脈沖電場消融（PFA）系統(tǒng)。FaraPulse平臺系統(tǒng)由鞘管、發(fā)生器和導管組成，可以通過產(chǎn)生治療電場來消融心臟組織，而無需使用射頻消融或冷凍消融等能量源。波士頓科學公司于2020年九月中旬宣布已與Farapulse公司簽署擁有獨家股權(quán)收購的投資協(xié)議。該公司已計劃在美國開展關(guān)鍵的IDE試驗（美國試驗用醫(yī)療器械的豁免制度），同時也在積極爭取歐洲的CE認證。上述Vivek Reddy團隊的早期應用文章均是應用FaraPulse系統(tǒng)進行研究，為及早臨床應用提供了有力的證據(jù)， 目測FaraPulse暫時占據(jù)PFA市場領(lǐng)先地位，靜待監(jiān)管當局批準。

FaraPulse系統(tǒng)房顫消融示意動畫

FaraStar消融系統(tǒng)

FaraWave房顫消融導管

FaraFlex局灶消融導管

FaraPoint點狀消融導管

FaraOne外科心臟后壁隔離消融導管

2.2：PulseSelect

美敦力公司于2020年1月即宣布，其PulseSelect 脈沖場消融（ PFA ）系統(tǒng)已獲得美國 FDA的批準進行一項研究設備豁免（ IDE ）試驗,-PULSED AF 是一項前瞻性、多中心、非隨機、無關(guān)聯(lián)和全球范圍的研究，將納入使用PulseSelect PFA 系統(tǒng)治療的患者， 以評估 PulseSelect 系統(tǒng)的安全性和有效性，研究由加拿大的主要研究人員 Atul Verma 博士進行。

Atul Verma 博士在HRS 2020 Science上展示PULSED AF試驗的初步結(jié)果，結(jié)果表明PFA消融與RF消融一樣有效，同時提供了更安全，更有效的手術(shù)效果。迄今為止，已有100％的患者實現(xiàn)了急性電隔離，沒有心包填塞，中風或神經(jīng)損傷。目前該研究仍在繼續(xù)，研究者將報告在12個月時無心律失常的存活率，以及預定的次要和輔助終點，包括：手術(shù)成功率，生活質(zhì)量和心律失常癥狀。目測此項研究的數(shù)據(jù)結(jié)果將有力促進監(jiān)管當局的批準，目測美敦力暫時占據(jù)PFA跑道第二名。

HRS 2020: Results of the Pulsed AF Trial — Dr Atul Verma

2.3: Affera Inc

Affera Inc是位于美國波士頓的一家醫(yī)療技術(shù)公司，致力于提供創(chuàng)新的解決方案來應對快速增長的心律失常市場。Affera正在開發(fā)的脈沖電場消融及傳統(tǒng)射頻能量消融的集成解決方案，以有效地為心律失常患者提供持久的治療，系統(tǒng)包括Sphere-9?導管的可擴展格狀尖端以及集成的Prism-1?標測系統(tǒng)并配合HexaGEN?消融系統(tǒng)，能夠快速創(chuàng)建詳細的標測圖并使用PFA/RF兩種能量進行消融，該系統(tǒng)旨在優(yōu)化各種心律shi的手術(shù)效率和功效，已被用于治療130多名患者。

Affera脈沖電場消融及射頻能量消融集成解決方案

Dr. Elad Anter's Laboratory - A novel Technology for Atrial Fibrillation Ablation Using Lattice Tip Electrode

Dr. Vevek Reddy團隊于2020年6月發(fā)表了首批人體研究結(jié)果，該研究包括76例患者（平均年齡59歲；66％為男性，其中21例持續(xù)性房顫，55例陣發(fā)性房顫）。在該隊列中，有40例患者進行了射頻消融術(shù)（RF / PF），所有患者均已隔離肺靜脈，并根據(jù)手術(shù)者的意愿消融了線性病變，平均肺靜脈隔離治療時間為21.8分鐘，平均透視時間為4.7分鐘，每位患者平均50.1個消融點，沒有與設備相關(guān)的并發(fā)癥，心包填塞或中風病例。“我們發(fā)現(xiàn)使用該技術(shù)在所有患者中均成功實現(xiàn)了肺靜脈隔離和附加的線性消融”, Dr.Anter說 “與其他技術(shù)相比，使用PFA技術(shù)獲得了更快的速度和更高的安全性， 對我們進行房顫消融時最關(guān)注的食管或神經(jīng)沒有影響，這種 結(jié)合使用RF / PFA方法或完全PFA方法可以安全快速地消融房顫.'

HRS 2020: Point-by-point Pulsed Field Ablation to Treat AF

 Dr Vivek Y Reddy 

目前來看，Affera的三維標測軟件和其晶狀網(wǎng)格型標測及RF/FPA雙路消融系統(tǒng)基本構(gòu)成了一套全新的三維標測消融系統(tǒng)，根據(jù)其臨床試驗效果及一體化的標測及消融系統(tǒng)而言，相信Affera在未來房顫消融平臺將占據(jù)一席之地，根據(jù)公司資料, 其首席執(zhí)行官Doron Harlev之前曾共同創(chuàng)立Rhythmia Medical并擔任首席執(zhí)行官（該公司于2012年被波科收購并成為心臟節(jié)律管理部門的重要產(chǎn)品之一), 其他投資者均為風險投資公司.

2.4 VARIPULSE

Biosense Webster做為心律失常領(lǐng)域的領(lǐng)導者，其在本月初剛剛發(fā)布了該公司在歐洲進行的應用PFA技術(shù)的inspIRE臨床研究招募了第一批患者， 這項研究將評估采用VARIPULSE導管及TruPulse發(fā)生器在對陣發(fā)性房顫的安全性和有效性，inspIRE是一項前瞻性，多中心，非隨機的研究，將招募300余名患者，預計2022年下半年完成臨床研究結(jié)果搜集及報告。 

2. 5 Acutus PFA

Acutus Medical作為心臟電生理領(lǐng)域新秀，其在今年9月份宣布了利用其AcQMap系統(tǒng)及以及專有Acutus消融導管進行非熱脈沖場消融（PFA）的預臨床實驗結(jié)果。Acutus的研究人員采用了一種新型的工作流程，該流程涉及對整個心臟解剖結(jié)構(gòu)進行超聲成像以及電活動的非接觸式標測，然后在興趣區(qū)利用新型PFA導管在目標位置制造4至8個連續(xù)的消融灶，然后利用非接觸式標測來評估和確認消融線（成功的傳導阻滯）的有效性。在10天的恢復期后，心臟內(nèi)再標測證實了消融線的持久性，表明通過PFA可以不可逆地治療消融區(qū)域，并且消融區(qū)域界限清楚，貫穿整個組織厚度，非心臟組織及消融區(qū)域內(nèi)和附近的血管都未受影響。

脈沖場消融后的電壓圖及脈沖場消融后的SuperMap

Acutus Medical融合其超聲非接觸標測及PFA消融系統(tǒng)將會提升其整體化解決方案的競爭力，但其PFA尚未開始人體臨床研究，預計上市時間仍需時日，與百多力的全球合作協(xié)議于2020年5月簽署，相信借助百多力成熟的商業(yè)網(wǎng)絡將會縮短其上市時間。

   Milestones of Acutus Medical

3: 應用前景

基于上述脈沖電場消融的特點和早期研究結(jié)果，PFA 的優(yōu)勢顯而易見， 尤其在心房顫動肺靜脈隔離術(shù)、心臟自主神經(jīng)節(jié)叢消融術(shù)以及心臟浦氏纖維系統(tǒng)消融術(shù)中應用前景廣闊。脈沖電場的組織選擇性、非熱能消融、能量釋放快速、損傷效果好且不需要完全貼靠等優(yōu)點也使其成為下一代消融能量的有力候選者，但是如何安全高效的應用脈沖電場消融原理設計消融導管，優(yōu)化參數(shù)設置，以及明確消融應用范圍及安全性等等仍舊需要充足的臨床證據(jù)才能進行大規(guī)模的普及應用。

從2018-2020年九月，已有35篇PFA相關(guān)文獻發(fā)表， 除上述產(chǎn)品的研究之外，還有其他多種應用不同電場能量的新型導管及技術(shù)已經(jīng)在小范圍內(nèi)應用，顯示此項技術(shù)的關(guān)注度逐漸升高且前景廣闊，但如若要迅速替代目前射頻消融能量主導的房顫消融技術(shù)，PFA技術(shù)還有很多挑戰(zhàn)，我們?nèi)孕枘_踏實地，保持關(guān)注。

參考資料

1：劉俊，歐陽非凡. 2019 年心律失常導管消融治療研究進展[J/OL]. 中華心血管病雜志(網(wǎng)),2020,3:e1000045(2020-07-24）http://www./index.php/Column/columncon/article_id/211.

2：吳立群，心房顫動導管消融器械進展, http://jsp./detail/article/4AE293F8-C574-4093-B19E-334A9DFB9AC3

3：Vivek Y.Reddy， Ablation of Atrial Fibrillation With Pulsed Electric Fields: An Ultra-Rapid, Tissue-Selective Modality for Cardiac Ablation，JACC: Clinical Electrophysiology，Volume 4, Issue 8, August 2018, Pages 987-995

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5：王航軒, 儲慧民, 王彬浩. 脈沖電場消融心房顫動的研究進展 [J] . 中華心血管病雜志,2019,47( 12 ): 1018-1020. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-3758.2019.12.015

6：優(yōu)先破壞心肌細胞，不損傷臨近組織，首次用脈沖電場進行肺靜脈隔離的房顫消融研究- “震鋒晨讀”

7：Vivek Y. Reddy， Lattice-Tip Focal Ablation Catheter That Toggles Between Radiofrequency and Pulsed Field Energy to Treat Atrial Fibrillation A First-in-Human Trial，Circ Arrhythm Electrophysiol. 2020;13:e008718. DOI: 10.1161/CIRCEP.120.008718

8：美敦力（Medtronic）公司獲得 FDA 批準試驗用脈沖電場評價新能源治療心房顫動, https://www./news/medtronic-pulseselect-fda-approval/

9：波士頓科學宣布擴大技術(shù)投資 與Farapulse簽署獨家股權(quán)收購協(xié)議， https://www./story/293014-1.shtml

10：First Patients in Europe Treated with Biosense Webster VARIPULSE? Catheter for Atrial Fibrillation Treatment，https://www./en-US/news-events/first-patients-europe-treated-biosense-webster-varipulse-catheter-atrial-fibrillation

11:Acutus Medical Announces Pulsed Field Ablation Program and Initial Pre-Clinical Results,https://www./news-release/2020/09/08/2090100/0/en/Acutus-Medical-Announces-Pulsed-Field-Ablation-Program-and-Initial-Pre-Clinical-Results.html

12: Not all electroporation is the same for cardiac ablation Western AF, Park City, Utah, February 23, 2019 Atul Verma, MD FRCPC FHRS Director, Heart Rhythm.https:///slide/16004429/