心脏电生理学及生理特性

【行业分析】心脏电生理系列将深入分析电生理相关设备的市场格局及未来发展趋势。本文作为系列文章的开始，将详细介绍电生理技术的分类、原理、相关治疗方法及发展历程。

在心脏医学领域，电生理起着重要的作用，主要表现在心律失常的诊断和治疗，包括心脏电生理检查、射频消融和起搏器植入[1]。本章主要介绍心脏射频消融术。

表1-1-1。心脏电生理技术简介

1.1心脏电生理学的发展

1.1.1心律失常[2]

1、窦性心律

首先是位于右心房上部的天然起搏器窦房结，自动有节律地发出电信号，然后传递到房室结，再通过希氏束传递到左右束支，最后到达浦肯野纤维，使整个心脏兴奋，从而引起心肌的收缩和舒张，将血液泵送到全身。窦房结每发出一次冲动，心脏就跳动一次。这种正常的节律称为“窦性节律”，频率为每分钟60-100次。

2.心律不齐

由于窦房结异常兴奋或在窦房结外兴奋，兴奋传导缓慢、受阻或通过异常通道传导，即心脏活动的起源和传导障碍导致心脏跳动的频率和节律异常。

图1-1-1窦性心律和心律失常示意图

图片来源:网络图片整理

3.心律失常的类型

根据冲动的不同来源，心律失常可分为以下几类:

窦房结不规则搏动引起的心律失常称为“窦性心律失常”，主要有窦性心动过速、窦性心动过缓、窦性心律失常和窦性停搏。

如果冲动的起源不是窦房结，则称为“异位心律”。发生在心房的称为“房性心律失常”；如果发生在心室，则称为“室性心律失常”。异位心律有很多种，包括各种早搏、各种心动过速、扑动、震颤。

根据心跳频率的不同，可分为心动过缓和快速性心律失常两大类。

病态窦房结综合征和房室传导阻滞属于“缓慢性心律失常”。缓慢性心律失常一般是指低于每分钟60次或心脏骤停、间歇期长，包括病态窦房结综合征和房室传导阻滞。

早搏、心动过速、扑动和震颤为“快速性心律失常”。快速性心律失常的发展规律，以房性心律失常为例，可参考以下简单示意图:

图1-1-2快速性心律失常示意图

图片:美敦力官网

1.1.2心脏电生理疗法的发展

心脏电生理的代表产品是心脏消融产品。主要包括消融导管、消融设备、电生理标测导管和标测设备。

1887年WaHer首次记录了人类心脏的电活动后，心电图成为心脏电活动障碍最直接的诊断方法。1960年Holier发明了动态心电图的记录方法后，提高了诊断能力。而简单的记录方法只能在心律失常发生时被动记录[3]。

临床电生理诞生于20世纪60年代末。1967年，荷兰学者Durrer和法国学者Coumel分别发明了程控电刺激技术。

1968年，美国科学家Scherlag建立了重复稳定记录希氏束电位的电极导管技术，可以记录各种心内电图，奠定了临床电生理研究的基础。

1971年，Wellens将程控电刺激技术与腔内电图记录技术相结合，研究心律失常，这是临床电生理学的一大飞跃，打开了探索电生理学的大门。从此，心律失常的诊断从心电图时代进入了心脏电生理检查时代[4]。

1998年，法国医生Haissaguerre首次发现肺静脉异常电活动是房颤的主要机制，并率先采用导管消融治疗房颤[5]。此后，导管消融逐渐普及。

2006年12月，ACC/AHA/ESC房颤治疗指南出版，明确推荐房颤症状患者。除药物治疗外，导管消融可用于预防房颤复发。

2007年，美国心脏协会公布了房颤导管消融专家的共识。对于有症状的房颤患者，如果超过一种I类或III类抗心律失常药物无效或不耐受，可以考虑导管消融。近年来，由于心律失常患者不能耐受射频消融的高温，冷冻消融技术逐渐成为治疗方法之一[6]。

导管消融术是在心脏内进行电生理检查的基础上，仔细标测引起心律失常的关键部位，然后通过导管输入一定能量的射频电流，使靶区及邻近心肌组织发生凝固性坏死，从而消除心律失常。射频电流是一种高频交流电，频率为100~1000 kHz。当导管排入心内膜时，损伤仅限于心内膜，一般不会引起疼痛。射频的热效应可引起组织和细胞的一系列变化，最终导致局部组织的凝固性坏死，造成不可逆的损伤。影响受损区域大小的因素包括放电的功率和时间、局部组织的温度和电极尖端的几何形状[7]。

导管消融前应先检查心脏的电生理，找到具体的病变，再进行手术。常用的方法有心内膜标测技术和三维标测系统。

心内膜标测技术是穿刺颈内静脉或锁骨下静脉和双侧股静脉，并将其送到心导管的电极。借助多道生理记录仪，同步记录右心房高位、右心房低位、希氏束、右心室心尖、冠状窦甚至左心室的心内心电图和12导联体表心电图，从而明确诊断和待消融的病变。然而，常规的测绘花费时间长，暴露于X射线的时间长，并且没有记忆存储功能。另外，X线透视下的心脏结构是二维平面，无法将心内心电图与其空结构准确结合，只能通过相邻的X线可视结构判断导管位置[7]。

大多数常规标测技术是通过X射线屏幕进行粗略的解剖定位，并将电极导管引导至相应的解剖部位。显然，整个过程需要对X线和心电图两个分离的系统进行综合评估，并对彼此分离的每个电极导管的心电图信息进行综合分析。

因此会出现以下问题:①医护人员和患者的X射线暴露时间延长；②需要精通心脏X线影像的高素质电生理学家；③对于疑难复杂的心律失常，如房扑、房颤、室性心动过速等，消融成功率难以把握，需要反复结合X线、心电信息进行精确标测和定位；④可能存在解剖结构和心电图信息的错位；⑤体位、呼吸和人为因素引起的导管移位会增加重复标测时间，降低与原标测部位的复合率[8]。

以Carto或EnSite系统为代表的三维电解剖标测系统已成为心律失常射频消融术的重要辅助工具。通过在心腔心内膜表面滑动标测电极，他们可以连续、自动、快速地采集点，构建心脏的三维几何模型，提高标测和消融的安全性和有效性[9]。

CartXP系统的工作原理类似GPS导航定位，主要是把磁场发生器放在检查台上。当标测导管在磁场中移动时，会产生电流。通过分析电流矢量的变化，可以确定标测导管在由参考电极组成的三维[/k0/]中的相对位置，从而可以直接实时查看和定位任意电极导管在心脏和血管腔内的运动，无需在X射线透视下将消融导管操作到心脏腔内的相应位置，直观。同时，系统还具有定位的记忆功能。当消融导管偏离理想位置时，可以回到最佳消融目标，从而减少总放电次数，不延长总手术时间。

图1-1-3。消融操作示意图

给…作注解

[1]来源《中国医疗器械蓝皮书》

[2]美敦力中国官网

[3]王立群，郭，.心脏电生理检查的新进展[J].新医药，2003:118-119。

[4]黄著。电生理学的发展历程与展望[J]。中国医科大学学报，2014，43:193-195。

[5]哈苏盖尔，贾思平，沙阿·DC，等.起源于肺静脉的异位搏动诱发心房颤动[J].英国医学杂志，1998，339:659-666。

[6]向金涛，张双川。冷冻消融治疗心律失常的国内文献统计分析[J].中国心脏起搏与电生理杂志，2007:462-464。

[7]王，，孙爱娇。心导管射频消融术[J].新医学，2009，40:50-52。

侯月梅。临床心脏电生理标测技术及其应用现状[J].中国心脏起搏与电生理杂志，2004:4-11。

[9] Lemery R .处于十字路口的介入电生理学:无透视检查的心脏标测、消融和起搏[J].心血管电生理学杂志，2012，23 :1087-1091。

[10]张艳春，孙社，董建亭。绿色电生理的研究进展[J].实用心电图杂志，2018，27:18-22+28。

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