心脏消融术的原理及发展趋势

一、心脏消融术的原理及分类

（一）消融术针对的疾病及原因

       消融术是一种比较常见的治疗手段，现广泛应用于皮肤科、心血管内科、消化内科等临床科室。

       皮肤科：射频消融术主要通过射频溶脂的方法作用于面颈部等皮肤，达到去皱、提升、嫩肤、美白的功效。心血管内科：常用于治疗预激综合征、房扑、房速等心律失常,是通过电极处理易兴奋的心肌以免其自动兴奋导致心律失常的手术。消化内科：用于治疗消化道肿瘤和梗阻的治疗。

       心律失常指的是心脏正常心率或节律的任何变化，发于心肌内电活动的产生或传导的改变。在健康的心脏中，窦房结充当心脏起搏器，产生电脉冲，然后通过心房传导到心室，因此称为“窦性心律”。窦房结、房室结、房室束以及浦肯野纤维充当着心脏电流传导的网络，刺激心脏跳动，维持人体正常血液系统的运转。

（图：（左）正常心跳；（右）心房颤动（心律不齐））

（图片来源：Mayo Clinic）

心律失常通过以下两种机制之一发展：

1.变化的脉冲生成，例如，窦房结中起搏器细胞的自动性（自发产生导致去极化的电脉冲的能力）的变化；

2.或通过来自窦房结以外部位的动作电位的发生改变的脉冲传导，例如，心肌内传导通路的完全或部分阻滞。这些变化的影响取决于它们的血流动力学后果和相关的退化为可能危及生命的心律失常的风险。

（二）心脏消融术及其分类

      心脏消融技术需要将导管通过腹股沟或颈部区域插入。导管尖端的电极可以帮助医生检测电生理学特性，确定电信号异常的位置。 一旦确定了精确的位置，医生就可以通过导管传递能量来进行局部区域的消融。

（图：心脏消融导管可选插入区域）

（图片来源：Mayo Clinic）

       现在常用的消融技术可以分为传统的射频消融、冷冻消融术；最近新兴的消融技术有脉冲电场消融、射频消融的根本原理是热疗。射频是一种高频电磁波，由交变电场和磁场组成，以375kHz至500kHz的射频波产生的能量从发射器至治疗电极针经负极板在人体形成闭合回路。带电离子、带电胶体在射频形成的交流电场作用下高速振动互相碰撞摩擦产生热能使组织温度升高，发生凝固性坏死。

       射频消融术操作简单、创伤小、手术时间短、感染机会少、伤口愈合快。它的途径主要是在相关影像技术引导下经皮穿刺、腹腔镜、开腹射频消融，目前最常用的影像引导方法依次是B超、CT。经导管向心腔内导入的射频电流损伤范围在1-3mm，不会造成机体危害。射频消融经皮穿刺射频消融的优点是创伤小、手术时间短及恢复快、操作简单、可反复应用。

（图片来源：新华网）

       冷冻消融术是目前房颤导管消融的新兴技术，其原理是通过液态制冷剂的吸热蒸发，带走组织热量，使目标消融部位温度降低，异常电生理的细胞组织遭到破坏，从而治疗心律失常。冷冻消融技术的出现，改变了传统导管射频消融术操作复杂、耗时长、风险高等状况，患者无痛，耐受性好，复发率低，医生操作更安全、简便、有效。

       与传统射频消融的逐点消融相比，冷冻消融则是一个球囊直接贴靠，完成一个条带式的环形消融，避免了心脏穿孔的风险。最近的研究发现冷冻消融术明显比药物治疗心房颤动更有效，而且手术过程中患者通常比射频消融术体验到的疼痛更少。

（图：2012年的研究给小鼠施加的脉冲电场消融设备及原理示意图）

（资料来源：MiHeart）

       脉冲电场消融作为一种新兴的消融疗法，通过高强度电场对组织造成不可逆电击伤，破坏细胞膜，导致细胞高通透性而死亡，从而达到组织消融的效果。这种新型的脉冲电场消融技术，可在消融过程中产生微秒级脉冲电场，并在细胞膜上产生纳秒级微孔，实现“电穿孔”。“相较于平滑肌和神经细胞，心肌细胞对脉冲电场的阈值最低，从而使得在脉冲电场消融过程中心肌细胞最先坏死。脉冲电场消融具有组织选择性、非热能消融、电场作用快等优点，在全球范围内逐渐发展起来。

       不同于传统的基于热效应的消融方法，脉冲电场能够有选择性地消融心脏组织，而保留血管、神经及心脏周围组织。而且，脉冲电场对心肌组织进行不可逆的电穿孔消融，不需要热能的传导，消融过程高效快捷，显著缩短消融时间。脉冲电场消融的优势明显，因此被认为是电生理领域下一代房颤消融技术，已在各大医院逐步开展此项新技术。

二、消融领域其他技术及革新

       等离子消融是利用高能激光脉冲等能量来分离分子，分离过程中可产生亚微米大小的等离子气泡，用于组织消融。与此同时，对邻近组织的热传递和附带损伤极其微小，可忽略不计，故又称低温等离子消融。

       等离子消融早已获批广泛应用于耳鼻喉科领域，并已拓展至外科和骨科，例如扁桃体切除术，肌腱和软骨清创术等等。与微波和射频等较传统的方式相比，其最大的优势也很明显，即低温。2017年，日本Sapporo Cardio Vascular Clinic的Daitaro Kanno教授等研究者采用一种新型的双极射频导丝系统PlasmaWire实现了7名患者的冠脉开通手术，实现了更精确地控制方向和消融区域。

磁导航机器人辅助：12月9日，我国医疗研究团队经过166临床病例测试了Genesis RMN磁导航机器人在经导管房颤消融手术中的效果，证实Genesis RMN磁导航机器人在减少无症状脑栓塞并发症发生的有效性。

三、电生理市场规模

       根据弗若斯特沙利文报告显示，受人口老龄化加剧、心律失常患者人数增加以及消融手术普及和消融手术耗材产品升级等因素驱动，国内电生理器械市场规模由2015年14.8亿元增长至2019年的46.7亿元，复合年增长率33.2%，2019-2024年复合年增长率为32.1%。中国电生理市场2019年市场规模接近50亿元，保持超过30%的5年复合增长率；随着人口老龄加剧、心律市场患者人数增加以及电生理手术产品的普及和技术升级，预计到2024年电生理手术相关产品市场规模将达到接近200亿元。

       目前与电生理手术相关的产品包括设备和各类导管耗材一直是强生、雅培、美敦力、波士顿科学等跨国医疗器械巨头重要的业务管线，国内市场基本处于以上外资巨头垄断的状态，前三大巨头目前合计占有国内电生理市场接近90%的市场份额。

2020年1月，美敦力脉冲场消融PulseSelect系统获批FDA。2020年11月，进入NMPA创新医疗器械特别审查申请审查结果公示名单。强生旗下的Biosense Webster在2020年2月进入NMPA创新医疗器械特别审查申请审查结果公示名单。波士顿科学的FARAPULSE 脉冲电场消融系统（收购FARAPULSE所得）是首个获批上市的脉冲电场消融产品，在2021年6月获得CE认证。

       目前国内布局电生理产品的企业也在努力进军此赛道。远大医药年2020年5月布局的新一代治疗房颤的激光消融平台HeartLight X3，技术优势极强。惠泰医疗研发的电极导管和射频消融电极导管均为首个获批上市的国产产品，2020年9月公司也在科创板成功过会。

德诺电生理2020年12月自主研发的CardioPulse™脉冲消融系统完成亚洲首例脉冲消融治疗阵发性房颤手术，目前处于临床试验阶段。锦江电子的PFA系统于2021年4月型检结束，现处于注册临床阶段。惠泰医疗也将PFA技术视为电生理手术的未来，其产品已在2021年底进入临床试验阶段。

       日前，创新型电生理技术领导者洲瓴医疗完成数千万元Pre-A轮融资，用于电生理系列产品的研发、临床试验、新产品布局和行业前沿技术平台的搭建。苏州艾科脉医疗技术有限公司(以下简称“艾科脉”)已获数千万人民币的Pre-A轮融资，致力于拓展至肿瘤消融治疗领域,致力于为市场提供针对房颤和肿瘤疾病的脉冲消融医疗设备和相关耗材的一体化解决方案。

       继国家冠脉集采之后，医生也会开始寻找和学习更加创新前沿的技术，从而造福更多心血管疾病患者，电生理市场虽然仍然处于早期发展阶段，但进口替代的长远趋势不会改变。