山羊房顫模型中左心房與肺靜脈外膜碎裂電位的動態(tài)比較*

李 健， 時向民， 郭紅陽， 林 琨， 國建萍， 王玉堂， 單兆亮

(解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心心內(nèi)科， 北京 100853)

碎裂電位(complex fractionated atrial electrograms, CFAEs)是指：心房心內(nèi)電圖由2個或2個以上的轉(zhuǎn)折組成和/或心房波連續(xù)10s以上無恒定的基線且伴有延長的連續(xù)心房激動波，或連續(xù)10 s心房激動平均周長≤120 ms[1]。Nademanee等[1]最早將CFAEs作為房顫消融的靶點取得良好的效果。但是，到目前為止只有少數(shù)中心能夠復(fù)制Nademanee的治療效果[2]，CFAEs在持續(xù)性房顫中的作用被廣泛質(zhì)疑[3, 4]。但也有學(xué)者認(rèn)為CFAEs定義及識別方法不統(tǒng)一是消融CFAEs無效的主要原因，CFAEs在房顫的成因、維持等機(jī)制方面起著重要作用，不應(yīng)過早的放棄CFAEs[5]。

在快速起搏誘發(fā)的持續(xù)房顫犬模型中，可見碎裂的肺靜脈電位，推測肺靜脈可能在房顫的持續(xù)機(jī)制中起重要作用[6]。但是，目前尚沒有研究觀察在房顫的發(fā)生、發(fā)展過程中肺靜脈內(nèi)CFAEs的動態(tài)變化。該研究觀察了持續(xù)性房顫山羊模型中，CFAEs在房顫發(fā)生、發(fā)展及終結(jié)過程中的動態(tài)變化，并比較左房及肺靜脈內(nèi)的CFAEs的數(shù)量、比例及變化趨勢的不同，以期認(rèn)識CFAEs在持續(xù)性房顫中的作用。

1 資料與方法

1.1 實驗動物

選取10只健康雌性成年山羊(3.4±1.0)歲齡，體質(zhì)量(37.3±6.1)kg。實驗動物由解放軍總醫(yī)院動物中心提供，麻醉后基礎(chǔ)狀態(tài)下多道電生理記錄儀監(jiān)測心律10 min，無頻發(fā)房性早搏、房性心動過速及頻發(fā)室性早搏、室性心動過速等心律失常。實驗過程符合解放軍總醫(yī)院倫理委員會要求。

1.2 實驗設(shè)備與試劑

自制體外自動心房刺激儀(輸出電壓為6 V，周長為20 ms)以及多道電生理記錄儀(GY-6328，華南醫(yī)療電子公司，中國河南)，3%異氟烷(解放軍總醫(yī)院藥劑室)，注射用氨芐西林鈉(石藥集團(tuán))，硅鋼薄片，6對銀質(zhì)電極(直徑1.5 mm，電極間距5 mm)。

1.3 模型制作方法

使用3%異氟烷以O(shè)2和N2O 2∶1混合氣體麻醉。左胸肋間切口，打開心包膜以暴露心臟。制作大小10.0 cm×1.2 cm硅鋼薄片，包含有5對銀制電極，將其縫于左心房前壁。另制作包含1對銀制電極硅鋼薄片，大小1 cm×1 cm，將其縫于左上肺靜脈根部(圖1)。將電極導(dǎo)線穿出胸腔通過皮下隧道留置于頸部。術(shù)前及術(shù)后給予氨芐西林鈉1 g肌肉注射預(yù)防感染。

Fig. 1 Position of electrodes on the LA and PVs

1.4 刺激方法及記錄指標(biāo)

手術(shù)后2周，將自制體外自動心房刺激儀以及多道電生理記錄儀與預(yù)留導(dǎo)線連接。自制刺激儀每次發(fā)放周長為20 ms，輸出電壓為6 V的脈沖1 s，間隔2 s后重復(fù)發(fā)放[7]。未發(fā)放脈沖前，先測量山羊心房的心房不應(yīng)期(S1S1間期為200～600 ms，每8個脈沖后發(fā)送S2刺激，輸出電壓為閾值的4倍)。S1S2間期以10 ms遞減，以心房不能奪獲的第一個S2間期作為心房不應(yīng)期(atrial effective refractory period, AERP)，連續(xù)測量6次，取其平均值[8]。打開體外心房刺激儀后，在6 h，12 h，24 h內(nèi)斷開連接，以后每24 h斷開連接，觀察心房電活動，測量心房不應(yīng)期，記錄刺激后房顫持續(xù)時間、每次房顫的心房波周長(AFCL，不同時間段連續(xù)10個房波時程/10)，直至房顫持續(xù)24 h以上。

心房、左上肺靜脈的電極分別記錄竇律下、不同心房刺激間期(400，300，200，150 ms)的電位，根據(jù)Nademanee[1]的定義，將電位分為單電位及CFAEs2種。每連續(xù)的300個電位計算出兩種電位的比例，以比較不同房顫階段肺靜脈和心房中不同電位的形態(tài)特征及比例變化。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 持續(xù)性房顫山羊模型

10只山羊均成功建立持續(xù)性房顫模型(房顫持續(xù)時間>24 h)，平均刺激時間為(9.5±2.3) d。房顫持續(xù)3～10 min需心房快速刺激(21.3±8.4) h，持續(xù)30～60 min需心房快速刺激(2.4±1.1)d，持續(xù)6～8 h需心房快速刺激(5.7±1.4) d，持續(xù)10～12 h需心房快速刺激(7.7±2.2) d。

2.2 房顫形成過程中心房的電重構(gòu)

心房基礎(chǔ)刺激間期為500，400，300，200 ms。在(心房刺激48 h后，AERP與基線狀態(tài)相比，顯著下降，P<0.05，表1)。在刺激48 h后，早搏刺激易誘發(fā)持續(xù)時間較長的的陣發(fā)性房顫，AERP難以測出。房顫持續(xù)3-10 min時， AERP為(89.7±9.6) ms，心房平均房顫波周長為(99.5±11.3) ms，肺靜脈平均房顫波周長為(98.7±11.2) ms。房顫持續(xù)后第1日， AERP平均為(62.4±4.2) ms，心房AFCL為(83.7±4.8)ms，肺靜脈AFCL為(72.4±6.1)ms。(與房顫持續(xù)3-10min相比，P<0.05，表2)。在刺激48 h后，肺靜脈的AFCL與心房AFCL分別為 (148.3±22.8)ms和(150±32.2)ms，當(dāng)房顫持續(xù) 24 h后，肺靜脈AFCL明顯較左房AFCL縮短(P< 0.05，圖2)。

Tab. 1 Changes in AERP during the different durations of a n=10)

Tab. 2 Changes in AFCL and RPAF in the process of AF becoming n=10)

Fig. 2 Example of CFAEs in the LA and PVs in paroxysmal and sustained AF

2.3 房顫形成過程中左房及肺靜脈CFAEs的變化

隨著房顫持續(xù)的時間逐漸延長，在心房和肺靜脈的CFAEs比例逐漸增高(圖4)。當(dāng)房顫持續(xù)24 h以上時，肺靜脈幾乎都是CFAEs(房顫剛發(fā)生時與房顫持續(xù)24 h相比：P<0.05，圖3)。

Fig. 3 Changes in AFCL within the LA and PV with prolonged atrial fibrillation

Fig. 4 Changes in potentials in the LA and PV with prolonged atrial fibrillation

2.4 房顫形成過程中左房及肺靜脈CFAEs的比較

當(dāng)心房刺激24 h后，肺靜脈可見較多CFAEs，此時左房罕見CFAEs。隨著刺激時間的延長，肺靜脈及左心房CFAEs逐漸增多，而肺靜脈CFAEs增長的速度較左心房內(nèi)更快，肺靜脈CFAEs的比例較左心房內(nèi)更高。當(dāng)房顫持續(xù)24 h時，肺靜脈CFAEs的比例明顯高于左心房(P<0.05，圖4)。

3 討論

CFAEs的機(jī)制尚不明確，目前主流的假說包括組織各向異性[1, 6, 9]，波頭碰撞[10]，以及轉(zhuǎn)子學(xué)說[11]。Gerstenfeld 等[6]發(fā)現(xiàn)在CFAEs常出現(xiàn)的區(qū)域，約有47%存在波頭碰撞，有38%存在圍繞轉(zhuǎn)子的折返波。

CFAEs與電重構(gòu)明確相關(guān)。我們的研究發(fā)現(xiàn)，隨著刺激時間的延長，AERP逐漸縮短，左房及肺靜脈CFAEs逐漸增多，當(dāng)房顫持續(xù)時，房顫持續(xù)時間越長，AFCL越短，至房顫持續(xù)24 h時，肺靜脈AFCL明顯短于左心房AFCL，而肺靜脈CFAEs的比例也明顯高于左心房外膜CFAEs。這些發(fā)現(xiàn)說明CFAEs的數(shù)量可能與AERP和AFCL變化的幅度相關(guān)。CFAEs與電重構(gòu)的關(guān)系在既往的動物試驗中也有描述[7, 12]。Shan等[7]發(fā)現(xiàn)在陣發(fā)性房顫衍變?yōu)槌掷m(xù)性房顫過程中，CFAEs隨著AFCL的減少而增多。他們同樣觀察了使用I類抗心律失常藥后AFCL增加，而CFAEs的比例減少[12]。Rostock[13]等同樣觀察到AFCL減少>10 ms后CFAEs數(shù)量明顯增多。

該研究發(fā)現(xiàn)在房顫的任何階段，肺靜脈CFAEs的比例始終高于左房CFAEs。這可能有以下2個原因：(1)肺靜脈內(nèi)AFCL較左心房更短，為形成CFAEs創(chuàng)造了條件[14]；(2)肺靜脈內(nèi)存在心房延伸的纖維組織[15]，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)為各向異性及微折返創(chuàng)造了條件，進(jìn)而產(chǎn)生了CFAEs。

目前，環(huán)肺靜脈隔離作為房顫消融的主要術(shù)式被大家廣泛接受，但MANTRA-PAF研究也發(fā)現(xiàn)，僅消除肺靜脈周圍高頻碎裂電位，而不用達(dá)到肺靜脈電隔離，隨訪2年，手術(shù)成功率達(dá)85%[16]。Miyazaki等也認(rèn)為損傷肺靜脈CFAEs產(chǎn)生的基質(zhì)也是成功治療房顫的重要保證，其作用甚至高于單純的電隔離[17]。因此，肺靜脈內(nèi)電活動尤其是碎裂電位的動態(tài)變化不應(yīng)被忽視。

之前的動物研究多是誘發(fā)持續(xù)性房顫后標(biāo)測肺靜脈[18]，并不能闡述肺靜脈內(nèi)CFAEs是如何發(fā)生的。我們的研究發(fā)現(xiàn)在沒有房顫發(fā)作的前提下，在肺靜脈內(nèi)也能誘發(fā)出CFAEs，這與Zhou等的研究結(jié)論相似[19]。而且，肺靜脈內(nèi)CFAEs隨著AERP和AFCL的縮短而增多，這些電學(xué)重構(gòu)正是房顫形成與維持的基礎(chǔ)，研究也發(fā)現(xiàn)CFAEs在心房與肺靜脈電位中的比例隨著房顫持續(xù)時間的延長而增多，而房顫持續(xù)24 h以上時，肺靜脈內(nèi)幾乎全部為CFAEs，而心房內(nèi)未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象，提示在模型中，肺靜脈內(nèi)CFAEs發(fā)生、發(fā)展與房顫的發(fā)生、發(fā)展存在密切的聯(lián)系。此外，既往研究也發(fā)現(xiàn)，在使用普羅帕酮終止房顫的過程中，發(fā)現(xiàn)肺靜脈和左心房CFAEs數(shù)量均相應(yīng)下降，而肺靜脈內(nèi)CFAEs的比例始終高于左心房，在房顫終止前，心房內(nèi)CFAEs消失早于肺靜脈，在房顫終止的前一刻，肺靜脈CFAEs最終消失[20]。這也驗證了我們對于肺靜脈內(nèi)CFAEs與房顫關(guān)系密切的推測。

受制于三維標(biāo)測系統(tǒng)對CFAEs定義及識別方法的分歧，近年來在房顫射頻消融領(lǐng)域，消融CFAEs對房顫結(jié)局的爭議較大，但通過該研究可以看到，肺靜脈內(nèi)CFAEs產(chǎn)生與電重構(gòu)相關(guān)，和房顫形成與維持具有相同的機(jī)制，且肺靜脈內(nèi)CFAEs產(chǎn)生早于房顫發(fā)生，并伴隨著房顫的發(fā)生、發(fā)展逐漸增多。因此，我們有理由相信，肺靜脈內(nèi)CFAEs與房顫發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切，可能在房顫發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。消除肺靜脈內(nèi)CFAEs可能是房顫消融的重要策略。

這個研究存在一些局限性。首先，我們僅記錄和分析了左側(cè)肺靜脈和左心房外膜的電位。其他常常出現(xiàn)CFAEs的位置，比如間隔部、Bachmann束、上腔靜脈與心房連接部等未進(jìn)行觀察。其次，在房顫時未進(jìn)行肺靜脈及左房AERP測量，由于肺靜脈內(nèi)電位碎裂復(fù)雜，我們無法使用現(xiàn)行的方法測量。但既往的研究也驗證了隨著電重構(gòu)的發(fā)生，AERP是逐漸縮短的。此外，受制于消融設(shè)備，該研究未有對肺靜脈及左心房CAFEs電位進(jìn)行干預(yù)治療，難以區(qū)分肺靜脈及左心房CAFEs對房顫的影響。