磁导航技术

从上世纪60年代以来,心脏介入技术蓬勃发展。目前在DSA下行冠脉介入、起搏器植入及心律失常的射频消融手术量逐年增加。术中铅衣负荷及X线曝光量日益成为心脏介入医生沉重负担。同时一些解剖结构复杂的病例,手工操作导管常常难以完成心律失常的精确标测和成功消融。上世纪90年代末以来,为减少医生的铅衣负荷及X线曝光量,提高手术安全性和成功率,磁导航技术顺势产生并在全球各大医学中心推广使用,积累了丰富的临床应用经验。本文就磁导航原理、在心律失常导管消融术中应用及磁导航技术在中国的开展做简明介绍。

一  磁导航系统工作原理

磁导航系统(magnetic navigation system,MNS)全称是磁力辅助导航介入系统,用磁场来引导磁导管的行进方向。它由半球形磁体、推进系统、控制系统、操作系统及软件等部分组成。具体包括以下几个部分:1,NiobeES磁体系统,为置于胸廓两侧的永久磁体,磁体材料为铷-铁-硼复合物,每个磁体又有200余个小磁体构成。磁场强度为0. 08~0. 1 T,通过控制磁体位置的变化来改变磁力线的方向,从而可以改变磁导管的方向,可使导管头进行360°旋转,实现更准确的移动。导管是特制的磁导管,3块非常小的磁铁被包埋在导管的远端,这样导管的方向就能被体外的磁场所控制。当两侧的磁体旋转时,在磁场范围内可产生不同强度和方向的磁场力,使得磁导管在不同的磁矩的作用下,改变导管远端的运动方向。2,Cardiodrive导管推进器,由齿轮驱动器和遥控操纵杆组成,根据设定的导管弯曲与进退方向。导管的前进与后退由自动推进系统完成,在控制室医生用操纵杆来对导管进行控制,其进退的快慢和距离由计算机控制,最终导管按照医生设定的目标方向或靶点位置行进,可以实现偏转1°及进退1 mm的精确定位,控制导管进退和方向全部靠控制室的操纵杆、鼠标或触摸屏遥控即可完成,使得手术变得既简单又准确。3, Navigant人机交互界面软件系统,由高速计算机硬件和图形交互处理软件组成工作站,整合各种心脏影像,控制磁体自由旋转角度,计算、预设和储存导航球的综合向量,由综合向量调控体内磁性导管的弯曲、旋转与进退方向。操作者可在导管室外计算机屏幕的三维虚拟心脏或心脏解剖影像上,借助方向导航、靶点导航和解剖标志导航实现对磁性导管的遥控操作。通过注册X线影像至人机交互界面,可以将CARTO三维标测系统完成的三维影像实时显示在注册的X线影像上,从而可以减少医患的X线曝光量(图1)。同时因导管的操控可以由鼠标或推送杆完成,在完成心脏导管的植入后,医生可以卸下铅衣,在导管室外的操作间完成心律失常的标测和消融,大大减少医生的铅衣负荷,减少职业病的发生。

图1,注册X线到磁导航系统,模拟实时X线界面,减少X线曝光量(浙江大学附属第二医院心内科提供图片)

二  磁导航技术在心律失常导管消融中的应用

MNS在应用于临床之前,做了大量的可行性动物实验研究。Faddis等[ 1 ]把MNS在狗和猪身上进行实验,结果表明磁导管可以通过系列射频能量,应用于线性传导阻滞。同时也证实,对于非常难以预测的区域如肌小梁区域,从而在这些最复杂的区域行导管消融完成线传导阻滞是可行的。自Stereotaxis公司的Niobe磁导航系统问世以来,已在世界顶级的医学中心安装了超过200台磁导航系统,完成了逾8万台磁导航指导下的心律失常导管消融手术,在国际权威期刊和杂志如PACE、Europace、JACC和JICE等共发表了超过228篇文章,并还在不断的更新,临床试验和实践证明磁导航系统在起搏、电生理技术方面拥有明显的优势。它适应症广泛,无论是心衰患者的三腔起搏器植入还是复杂心律失常,如房颤、室速等,磁导航系统都能轻松应对,并大大提高心律失常射频消融治疗的效率。与传统治疗方法相比,借助磁导航系统可使治疗时间缩短一倍以上;导管远端稳定地接触病变部位,标测(确定病变部位)准确,射频消融效果更可靠、有效;同时,磁导航治疗技术可克服由复杂的心脏解剖带来的操作困难,使导管顺利到达医生所要求到达的部位,从而简化复杂的电生理介入手术。磁导航磁导管虽然柔软,但是定位精确,磁导航导管在MNS指导下能够精确地移动,具有柔韧性及在任何方向都有旋转的能力,与传统导管操作比较起来,它具有定位精确和操作的可重复性,并且大量的临床研究报道显示,与传统射频消融相比,MNS极大的降低了电生理手术过程中心包填塞等并发症的发生率,提高了室速等复杂心律失常的手术成功率,体现了MNS的有效性和安全性,同时减少了X线的曝光量(见表一,表二)。同时,磁导航系统对于术者导管操作技巧要求不高,MNS明显缩短了年轻术者的学习曲线。

表一,磁导航系统显著减少了减少房颤、室速及房室结双径路的X线的曝光量,减少了房颤及室速消融的手术时间(摘自Europace (2011) 13, 1015–1021)

表二,磁导航系统在房颤、室上速射频消融成功率和手工操作相当,但在室速特

别是非结构性心脏病室速成功率较手工操作明显提高(摘自Europace (2011) 13, 1015–1021)

2.1  磁导航系统在室性心律长导管消融术中应用及优势

由于心室的解剖特性使得传统手动操作很难到位,得益于磁导航导管头端能灵活的全方位运动,使得磁导航在室速的治疗中具有公认的优势。使用磁导航消融室速无论是从及时成功率、远期成功率、手术时间、安全性以及X光使用时间都明显优于手动方式。Szili-Torok[2]等的研究对比了72例磁导航指导消融和41例手动消融室速的结果,从及时成功率、手术时间、射线时间。20个月的随访结果都显示磁导航方式优于手动方式。Akca[3]等人分析了全球已发表的磁导航指导下治疗室速文章,结果显示磁导航在治疗室速方面无论从提高安全性、减少复发率还是治疗效果来看都具有明显优势。

2.2  磁导航系统在心房颤动导管消融术中应用

房颤是临床上最常见的心律失常,占心脏节律紊乱住院率的三分之一。估计美国2.3亿人,欧洲4.5亿人有阵发性房颤或持续性房颤。随着年龄的增长,AF的发病率逐渐增加,并且房颤与卒中、心力衰竭等长期风险增加相关。导管射频消融已经成为阵发性房颤治疗的I类适应症。基于在减少X线量,提高安全性和相同的成功率(急性成功率和长期成功率)方面明确的临床优势,磁导航已广泛用于房颤消融。Shurrab[4]等对15篇已发表关于磁导航治疗房颤研究结果(包括来自全球1647例患者)做了系统回顾和Meta分析。分析结果显示磁导航在房颤消融方面明显减少X线曝光量,降低严重心包并发症,同时,具有跟传统手动消融相同的成功率和相对更好的安全预后。

2.3  磁导航系统提高射频消融术中儿童的保护

儿童患者在接受射频消融手术时更易受X线曝光量的伤害,科研人员认为X线曝光量能增加儿童患者10倍癌症发病率。磁导航能达到相同治疗成功率的同时,能明显减少X线曝光量。Kim[5]等研究显示磁导航达到相同治疗效果的同时,儿童患者X线曝光量减少了50%(磁导航组73例,手动消融72例)。Schwagten[6]等的研究同样显示,磁导航治疗年轻患儿是有利的,因为磁导航达到相同治疗效果得同时,能够明显减少手术时间和X线曝光量。

2.4  提高先天性心脏病心律失常治疗的成功率

由于先天性心脏病本身心脏解剖结构的异常,显著增加传统手动射频导管消融难度,并增加手术相关并发症。磁导航能够提供这类患者电生理治疗独一无二的优势。它能够克服三类主要障碍,难以到达的靶向腔室,超大心房和广泛心壁增厚。Ueda[7]等发表了一项最大的先天性心脏病相关心律失常患者磁导航治疗研究。研究结果显示磁导航治疗此类心律失常优于手动消融。Schwagten[8]等研究了12例先天性心脏病患者,在磁导航指导下进行消融治疗,治疗消融优于手动消融。

2.5  提高医患安全性及减少X光辐射和医生职业病发生

介入医生暴露在X线下工作,对术者造成了长期的健康影响。过渡的X线暴露会增加癌症风险和皮肤损害。磁导航系统能极大的减少介入医生的X线曝光量,整个职业过程减少率达到了90%。同时,不用暴露在X线下工作,术者铅衣负荷明显减少,从而降低了介入医生的脊柱和颈椎损失带来的职业寿命的缩短。并且能够使医生能更加专注于手术和术中病情的风险判断。磁导航指导下的心律失常手术同样明显减少了术中患者X线的曝光量,对于儿童患者尤为重要。近期Bauernfeind[9]等人在2011年Europace上发表的文章显示,610例各种消融病例中,其中292例使用磁导航完成,318例手动完成。磁导航指导下的射频消融能提高安全性并减少射线使用。

三  磁导航技术在我国的开展

近30年来心律失常的导管消融在外国取得了长足的发展。三维标测系统和磁导航技术的产生,极大的提高了复杂心律失常的射频消融成功率,减少了手术时间和X线曝光量。随着磁导航系统性能改进及冷盐水磁导航标测大头的研发成功,目前已有的文献报道提示使用磁导航系统进行心律失常的射频消融术,手术成功率和传统手工操作相当,但手术并发症及X线曝光量均显著减少。从2005年开始,北京安贞医院和江苏省人民医院率先安装了磁导航系统,至2013年浙江大学附属第二医院安装了最新一代的磁导航远程标测系统,目前我国已安装了10余台磁导航系统。

作为国内完成磁导航系统下心律失常射频消融术最多的中心,浙江大学医学院附属第二医院目前已完成磁导航射频消融256例,预计2015年可完成磁导航射频消融术200例左右。目前浙医二院已完成典型房扑、疤痕相关性房扑、二尖瓣峡部依赖房扑及房颤等复杂房性心律失常射频消融165例,完成优势流出道、三尖瓣环、左室流出道、二尖瓣环和左室乳头肌室早室速消融81例。根据我们中心的经验,对于房性心律失常,手术时间和手工操作相当,但显著减少X线曝光量70%以上,对于室性心律失常,可显著减少X曝光时间及手术标测和消融时间。

磁导航技术被心脏科专家誉为二十一世纪心血管介入领域的革命。磁导航系统仍属于不断完善和发展阶段,最新的系统为NIOBE ES,磁体反应时间提高了近500%,复杂心律失常手术时间降低了近30分钟。最新的Vdrive控制系统进一步减少了介入术者的铅衣负荷。同时软功能的改建,ablation history软件可以显示消融的功率时间的乘积,指导消融效果判断及消融GAP的寻找。相信随着磁导航系统技术更加臻熟,带给介入医生和患者更多获益。

参考文献:

[1] Faddis MN, Blume W, Finney J etc. Circulation. 2002 Dec 3;106(23):2980-5

[2] Szili-Torok T, Schwagten B, Akca F etc. J Cardiovasc Electrophysiol. 2012 Sep;23(9):948-54

[3] Akca F, Önsesveren I, Jordaens L etc. J Interv Card Electrophysiol. 2012 Jun;34(1):65-71.

[4] Shurrab M, Danon A, Crystal A etc. Expert Rev Cardiovasc Ther. 2013 Jul;11(7):829-36

[5] Kim JJ, Macicek SL, Decker JA etc. Circ Arrhythm Electrophysiol. 2012 Aug 1;5(4):804-8

[6] Schwagten B, Witsenburg M, De Groot NM etc. Am J Cardiol. 2010 Jul 1;106(1):69-72

[7] Ueda A, Suman-Horduna I, Mantziari L ect. Circ Arrhythm Electrophysiol. 2013 Jun;6(3):606-13

[8] Schwagten B, Jordaens L, Witsenburg M etc. Pacing Clin Electrophysiol. 2009 Mar;32 Suppl 1:S198-201

[9] Bauernfeind T, Akca F, Schwagten B etc. Europace. 2011 Jul;13(7):1015-21


    2015/7/30 11:42:36     访问数:2891
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