活体超声心肌消融的生物学效应

　　摘 要 目的 探讨超声消融活体心肌的效应特征,提供导管超声用以治疗心律失常的实验基础。 方法 用10.4 MHz的超声导管消融10只活体犬心肌,观察消融深度、形态和温度变化及其与射频消融心肌效应的差异。 结果 超声在活体犬可产生深达10 mm的心肌消融,消融深度与消融时间呈良好相关且边界清晰;其热中心在心肌内部。而射频消融深度明显低于超声,其热中心在消融的心肌表面。 结论 超声可产生边界清晰且深入的心肌消融,消融深度可控,提示超声作为导管消融较为安全的能量适于消融深部病灶。

　　关键词;超声;消融;心肌

　　探讨高频高声强导管超声心肌消融的生物学效应特征,为超声作为新能源消融心室肌深部病灶治疗心律失常提供实验性依据。

　　资料和方法

　　设备:超声导管系统由重庆医科大学与电子工业部第26研究所共同研制。系统由超声信号源及超声导管组成。导管径7 F,顶端侧向安置(2.3×3.5)mm的锆钛酸铅压电晶片。发射方式为连续波,发射频率10.4 MHz。声强由幅射声压法测定,功率由放大电路电压控制。用国产Huanghe-DS 92 H型射频仪产生射频信号,用7 F Webster电极导管进行射频心肌消融。

　　动物:由重庆医科大学实验动物中心提供的健康杂种犬10只,重12～17 kg,以3%的戊巴比妥钠1 ml/kg静脉注射麻醉。气管切开并插入带气囊的气管导管。开胸并予气囊正压呼吸,切开心包并固定于胸壁上,以较好暴露心脏。

　　活体超声消融方法:将超声导管轻轻贴于左心室游离壁外膜上,以37℃生理盐水灌注晶片。设定声强为38 W/cm2,以15 s，30 s，45 s，60 s和90 s在不同部位心肌进行消融。以针形电热偶(重庆仪表材料研究所)记录消融结束即刻心外膜和心外膜下深约5 mm心肌的温度。随后摘出心脏,沿消融处垂直切开左心室壁,测量并观察消融深度、范围。随即留取组织学和电镜检查标本并送检。

　　未消融的左心室游离壁心肌立即置于经混合气体充分氧合的37℃K-H缓冲液中进行体外超声消融及射频消融试验。以38 W/cm2超声和40 W射频波各60 s分别对心室肌进行超声和射频消融,以针形电偶测量消融终点表面及心肌内0.5 cm处的温度,共进行5例。随后切开心肌观察消融区形态并测量消融深度。

　　结 果

　　1.超声活体心肌消融过程中和消融后犬的心率及心律稳定,偶有过早搏动。消融的心肌表面光滑无焦痂。沿声束方向切开心肌,由内向外是白色或暗褐色的中央区。中央区在心肌组织内部,绕以深红色的周边区,界限十分清晰,外围心肌略显苍白(图1)。以温度探针测得消融结束即刻的表面温度为43～53℃;探针插入心肌组织内部,测得其温度高于表面温度12℃以上,最高温度达78℃。

　　消融区由内向外形成暗褐-白-深红环状结构

　　2.活体超声消融以深红色周边区外缘为界,测量心室肌消融的深度。结果表明,以38 W/cm2声强不同时间消融,经方差分析表明时间组间存在差异显著(F=21.44,P<0.0001),消融45 s内,消融深度随时间迅速增加,各组间经q检验比较差异有显著性,45 s时消融深度达(10.19±1.75) mm,此后随时间增加,消融深度仅有轻微的增加。45、60、90 s组经q检验比较,各组间差异无显著性(表1)。消融时间和深度相关分析表明两者存在良好的线性相关(r=0.6652,P<0.0001)。消融区形态观察发现消融时间越长,消融区越接近圆形,而时间较短时,消融区近于椭圆形或矩形。

　　表1 活体超声心肌消融时间与消融深度的关系

　　组别

　　例数

　　消融时间(s)

　　消融深度(X±s,mm)

　　1

　　10

　　15

　　5.62±

　　1.12

　　2

　　10

　　30

　　8.44±

　　1.75

　　3

　　10

　　45

　　10.19±

　　1.75

　　4

　　10

　　60

　　10.36±

　　2.06

　　5

　　10

　　90

　　10.63±

　　2.01

　　此外消融深度与室壁厚度有一定关系,同样的超声条件在较厚的心室壁消融较深,反之则较浅,即使在较薄的心室肌亦难以形成完全透壁的消融。

　　3.活体心肌消融区切片苏木素伊红染色光镜观察发现,在中央区心肌固缩脱水,胞桨匀质一片,横纹消失,嗜伊红浓染,并有肌纤维断裂,核固缩及出血等改变。在深红色周边区有细胞肿胀和空泡样变性,横纹模糊,可见充血及出血(图2)。电镜观察表明,消融中心区广泛肌丝溶解,Z线增宽模糊呈波流状,核异染色质凝聚、边集,细胞器消失。在消融的深红色周边区可见肌丝溶解,T管扩大,肌桨网扩张,肌膜呈城垛样改变(图3),部分核固缩等。在深红色区的外围,仅见线粒体肿胀,局部空化。