陈皓楠 陈太波 方全

自上世纪90年代,许多研究证实频域分析能评价心房颤动(简称房颤)电活动的频率及规律性.通过傅立叶变换将复杂信号分解为不同频率、振幅的正弦波,振幅峰值对应的频率即为主频(dominant frequency,DF)[1－2].DF区与房颤的起源及维持密切相关,心腔内DF与体表心电DF相关性良好,均可作为术后复发的预测因子,且可为明确发病机制、选择消融人群、制定随访策略提供指导,而将DF区作为靶点的消融策略仍需探索[2－3].笔者综述近年来频域分析用于房颤机制探讨及消融治疗的研究,并对其领域未来发展予以展望.

1 房颤频域分析的基础研究

1．1 房颤电活动的频域特点 2002年Berenfeld等[4]对离体山羊左房双极起搏Bachmann束模拟左房激动向右房传导.刺激频率为5 Hz时右房呈1∶1激动,右房心内外膜各处标测DF均为5 Hz;当刺激频率调至7．7 Hz,激动向右房递减传导,右房心内外膜各处标测的DF波动在3．5~7．8 Hz.进一步分析表明,仅当DF大于6．7 Hz可观察到DF离散,即存在多个与刺激频率相同或低于刺激频率的激动.SandG ers等[5]对32例房颤患者行双房及冠状窦DF标测,结果显示多数心房基质及冠状窦激动频率偏低,左房后壁及肺静脉区激动频率较高,阵发及持续性房颤患者中均可观察到左房到右房的DF梯度.持续性房颤患者最高频区的频率及双房平均激动频率更高,并存在更多非肺静脉的高频区.

图1 阵发性房颤发作时心腔内电活动及频谱分析

1．2 房颤电信号的频谱参数 基于频谱分析的许多参数能进一步量化电信号时域及频域的规律性.组织指数(organiG zation index,OI)指DF及其谐波曲线下面积占频谱总面积比例,规律指数(regularity index,RI)指DF曲线下面积占频谱总面积比例(图1)[5－6].对于理想的规则信号,其功率集中于DF及其谐波,DF曲线下面积占总频谱曲线下面积的比例高;而复杂信号与之相反[7－8].频谱集中度(spectral concentration,SC)起初是用来衡量电信号提取质量的指标[9].Garibaldi等[9]通过独立分量分析(independent comG ponent analysis,ICA)获取SC,表明SC与心房电活动的复杂性相关,低SC提示多种电传导模式共存,预示消融成功率减低.Bonizzi等[10]通过主成分分析(principal component analysis,PCA)得到一系列评估房颤电活动频域及时域特性的指标.K0．95定义为能表达信号95%变异度的平均主成分个数,K0．95增加可反应电活动频域复杂性.K值归一化均方差(normalized mean squared error,NMSE)与 K0．95有很好的相关性,反应电活动的时域稳定性.Zloehiver等[11]通过奇异值分解法把电信号分解为周期成分和残余成分,并用周期指数(periodicity index,PI)评估电活动的规律性.

1．3 DF与碎裂电位及转子的关系 碎裂电位(complex fractionated atrial electrograms,CFAE)定义为围绕基线连续紊乱的低幅电活动(0．04~0．25 m V),存在2个以上偏转或顿挫,周期≤120 ms,并具有时空稳定性,可根据单相动作电位的周长、振幅、频谱特征分为四型(全收缩期电位、房颤相关电位、远场电位、空间离散电位)[12].Zloehiver等[11]对房颤模拟信号的分析表明转子迂曲运动与CFAE发生及频谱复杂程度密切相关(图2),对电信号周期及残余成分的频谱分析可能有助于判断CFAE类型.Kalifa等[13]对离体山羊心脏持续性房颤模型的研究提示DF最高的区域内转子数目最多(1．9±0．7),但电活动碎裂程度最低,而在高频区周围3 mm内电活动碎裂程度最高.Kumagai等[14]对50例阵发及持续性房颤患者行环肺静脉隔离(circumferential pulG monary vein isolation,CPVI),如房颤未终止则行DF及CFAE标测,仅有14%的高频区与CFAE区域重叠,对高DF区域周围的CFAE消融有着更高的房颤终止率.

图2 转子迂曲运动与CFAE及DF关系

2 频域分析用于房颤临床研究

2．1 体表心电图不同导联DF与心腔不同部位DF相关Dibs等[15]探究了持续性房颤患者体表心电图与心腔内标测DF分布特征的对应关系.在持续性房颤患者中,心房平均DF与胸前导联的DF明确相关,其中左房与V5、V6导联;右房与V2导联的相关性更明显.且左房至右房DF梯度越高,房颤心电图的心电向量稳定性越差,反之亦然.Hsu等[16]则证实上腔静脉起源的阵发性房颤患者V1导联DF更高,与右房前壁DF相关.

2．2 频域分析参数预测消融近远期复发风险 Lemola等[17]为84例阵发及持续性房颤患者行CPVI或心电生理指导的消融(近似CFAE消融),基线为窦性心律的患者行心房快速起搏诱发房颤,同步分析体表心电图V1导联、左心耳及冠状窦消融前及消融后转复前的心电频谱.结果示两种方法均使左心耳及冠状窦平均DF显著下降.在心电生理指导消融的持续性房颤患者中,DF下降与远期预后相关.Lo等[18]对83例持续性房颤患者行CPVI加线性消融(左房顶及二尖瓣瓣环),如消融过程中房颤未终止则加做CFAE消融.结果表明较小的左房内径与较低的右房平均DF对于消融后房颤终止具有独立预测作用.2010年Yoshida等[6]对100例持续性房颤的患者行CPVI＋CFAE消融,其中39例通过消融转复.结果提示V1导联DF下降超过11%与消融后转复是房颤远期复发减少的独立预测因子.相同的研究组在2011年对79例持续或长程持续性房颤的患者行CPVI及CFAE消融,如房颤未终止则加做线性消融,并记录消融前左心耳、冠状窦、体表心电图V1导联的心电信号.与消融过程中房颤终止的患者相比,术中房颤未终止的患者左心耳及V1导联DF更高.随访(14±7)个月,房颤复发的病人左心耳DF比未复发组更高[19].Okumura等[20]研究证实,与消融应答组相比(定义为术中房颤终止及随访过程中无复发),无应答组患者左心耳、左房、冠状窦DF显著增高,左房高DF、房颤病程长、非阵发性房颤是远期复发的独立预测因子.Lin等[21]对50名持续性房颤的患者行CPVI及线性消融(如房颤未终止则加做CFAE消融).术中房颤终止的病人与对照组相比有更高的左房DF梯度.在所有CFAE均成功消融的基础上,联合DF最大区域消融可使消融成功率达到71%.

此外,经DF衍生的参数同样对消融结局具有预测价值.Takahashi等[22]研究表明在阵发性房颤患者中消融前较高的OI提示消融过程中房颤终止的可能性更大.Szilágyi等[8]对140例房颤患者(67．1%为持续性房颤)共行153次CPVI,采集分析术前患者体表(V1、a VL、Ⅱ/Ⅲ/a VF)及心腔电信号(冠状窦及右房)DF、DF梯度、RI、OI,结果示持续性房颤患者体表及心腔电信号各部位DF均显著增高,多元回归分析表明右房DF、下壁导联OI、冠状窦G右房DF梯度对远期复发有独立预测价值.Matsuo等[23]证实在持续性房颤患者中消融前房颤周期较长预示房颤在消融过程中更易终止,且远期复发率更低.HidalgoGMunoz等[24]研究表明体表心电图 DF(V1、V2、V5)、联合 NMSE(V1、V3、V6)对持续性房颤患者的远期预后有极高的预测价值,其敏感度可达100%、特异度73．3%.

2．3 DF标测指导心房基质改良意义尚未明确 Atienza等[25]在2009年率先对DF消融的安全性及远期结局进行了研究.他们对50例阵发及持续性房颤的患者先后行DF消融及CPVI.结果显示DF消融能减少远期复发,消融后仍有DF残留则存在更高的复发风险.该研究组2014年首次开展了DF消融与CPVI对比的随机非劣效性研究[26].试验纳入117例持续性房颤及115例阵发性房颤患者,持续性房颤患者随机分为DF消融联合CPVI或单纯CPVI两组,阵发性房颤患者则进行DF消融与CPVI头对头比较.经过平均1年的随访,在持续性房颤患者中,联合治疗的有效性与单纯CPVI相比无显著差异,不良事件明显增加.在阵发性房颤患者中,首次消融治疗的非劣效研究证实失败.但在二次消融患者中(二次消融策略与前次相同)证实了DF消融相对于CPVI的非劣效性.总之,无论是在阵发还是持续性房颤患者中,DF消融与传统CPVI相比并没有改善临床结局.Kumagai等[14]对50例阵发及持续性房颤患者行CPG VI,如房颤持续则对DF大于8 Hz的部位消融,如房颤仍持续则行CFAE消融.结果有11例患者在DF消融后房颤终止,但仅有4例达到消融成功标准(定义为消融3个月后无房颤或房性心动过速复发),其中3例为CPVI＋DF消融,1例为CPVI＋DF区消融＋CFAE消融.Verma等[27]对30例持续性房颤患者行DF消融联合CPVI,仅2例患者在DF指导下消融成功,另有2例联合CPVI后房颤终止,其余26例均需要电转复.Gadenz等[28]系统综述的结果表明,现有文献支持将频域分析相关参数作为消融结局的预测因子,但DF消融的临床结局尚无定论.2017年HRS/EHRA/ECAS/APHRS/SOLAECE联合制定的房颤导管消融专家共识同样认为DF指导的消融有效性尚不明确,予IIb(CG LD)推荐[29].

3 展望

临床实践中常将消融后房颤终止作为手术终点,持续性房颤的终止往往需要联合多种消融手段.这需要更长的手术时间及更多的X线曝露,还可能因扩大消融面积导致左房功能下降、加重左房纤维化,同时增加操作并发症发生率[29].已有研究证实消融前后体表心电图或心腔内DF降低与术中房颤终止相比有更好的临床结局,因此DF值下降可能是更理想的消融终点[6].通过联合患者临床特征、心电图参数、频域分析相关指标共同制定的综合评分,相信能进一步提高对消融结局的预测能力.随着我们对心房电生理及基质重构研究的不断深入、心房基质改良技术的不断发展,频域分析指导的消融治疗在未来应有很好的发展前景.