技術(shù)導(dǎo)讀
脈沖電場消融(PFA)也被稱為不可逆電穿孔，是指在短時間內(nèi)將高電壓電脈沖作用于細(xì)胞膜的磷脂雙分子層，導(dǎo)致跨膜電位形成，產(chǎn)生不穩(wěn)定的電勢。細(xì)胞膜由此形成不可逆的穿透性損傷，產(chǎn)生納米級孔隙，進(jìn)而引起細(xì)胞膜滲透率變化，破壞細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，達(dá)到非熱消融的目的。
通過脈沖電場消融，“殺死”肺靜脈的前庭心房肌，使肺靜脈中的電位無法傳出，最終達(dá)到消除房顫。房顫的醫(yī)學(xué)名字叫心房顫動，它是最常見的一個心律失常，一般都是因為心臟里邊的電傳導(dǎo)系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂而造成的。
與傳統(tǒng)射頻消融方式相比較，脈沖電場消融不需要依賴導(dǎo)管貼靠力便能造成廣泛的心肌損傷。這一點也有利于避免對鄰近的食管、冠狀動脈和膈神經(jīng)等造成損傷。脈沖電場消融速度極快，常以毫秒為單位甚至更小，大大縮短了手術(shù)時間。
脈沖場消融的作用機制是不可逆電穿孔 (IRE)。與通過局部組織溫度導(dǎo)致細(xì)胞死亡的熱消融不同，脈沖場消融在組織細(xì)胞的特定電閾值之上施加超快速電脈沖，使細(xì)胞膜不穩(wěn)定并形成納米級孔，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物排出，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
不可逆電穿孔原理圖
市場概覽
根據(jù)弗若斯特沙利文數(shù)據(jù)顯示，中國房顫病人已超過1000萬人，在心臟電生理市場，衛(wèi)健委心律失常介入質(zhì)控中心的數(shù)據(jù)顯示：中國心律失?；颊呤褂孟谥委煹氖中g(shù)量從2014年的10.1萬例增長到2018年的15.2萬例，復(fù)合年增長率為10.7%。預(yù)計到2023年，手術(shù)量將達(dá)到33.6萬例，復(fù)合年增長率為17.3%。隨著手術(shù)量的增長，我國心臟電生理行業(yè)市場規(guī)模也已從2014年的11.3億元增長至2018年的33.3億元，復(fù)合年增長率達(dá)到30.9%，并預(yù)計到2023年，市場規(guī)模將達(dá)到123.2億元。
脈沖消融呈高成長性，被認(rèn)為是下一代顛覆性消融技術(shù)，脈沖消融的問世給消融賽道帶來了更大的想象空間，新賽道已初步形成。
縱觀整個市場，波科、強生、美敦力等跨國械企均已開始布局相關(guān)產(chǎn)品管線，我國脈沖電場消融行業(yè)雖然處于市場早期，但已有多個企業(yè)爭相布局。例如，德諾電生理、玄宇醫(yī)療、惠泰醫(yī)療、艾科脈、洲瓴、錦江電子、捍宇醫(yī)療等企業(yè)均在近幾年才出現(xiàn)的PFA技術(shù)上有所押注。其中，德諾電生理、錦江電子相關(guān)產(chǎn)品還進(jìn)入了創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序，且錦江電子成為國內(nèi)首款上市產(chǎn)品，有望緊隨波科、美敦力等巨頭之后上市，大有彎道超車之勢。
2023年12月14日，美敦力公司宣布其PulseSelect™脈沖場消融系統(tǒng)獲得FDA批準(zhǔn)上市，用于陣發(fā)和持續(xù)性房顫疾病的治療。作為擁有十余年循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的脈沖場消融系統(tǒng)，再次引領(lǐng)醫(yī)療科技前沿，成為首個獲得 FDA 批準(zhǔn)上市的 PFA 產(chǎn)品，這一創(chuàng)新性的醫(yī)療設(shè)備為治療陣發(fā)性和持續(xù)性房顫提供了全新的解決方案。本文即以PulseSelect為例，對脈沖電場消融器械展開分析。
認(rèn)識PulseSelect
PulseSelect™脈沖場消融系統(tǒng)采用了不可逆電穿孔原理，通過消融心臟組織來有效治療房顫，該能量具有組織特異性，避免了對鄰近組織，如膈神經(jīng)、血管等損傷，與傳統(tǒng)的射頻消融或冷凍消融方法相比，這種新技術(shù)具有更高的效率和安全性，為房顫患者提供了新的治療選擇。
PulseSelect系統(tǒng)是美敦力公司獨家開發(fā)的，通過專門設(shè)計的消融導(dǎo)管傳遞脈沖電場，旨在中斷心臟中引發(fā)房顫的不規(guī)則電路徑。
技術(shù)分析
本文筆者以PulseSelect為主要對象展開分析：
技術(shù)方案
PulseSelect采用非熱方法優(yōu)先針對肺靜脈進(jìn)行消融，避免對周圍結(jié)構(gòu)造成不必要的損傷，這是當(dāng)前消融技術(shù)（熱能來源）的風(fēng)險。該導(dǎo)管利用專有的雙相波形、獨特的內(nèi)置有線設(shè)計和20度前傾來支持程序操作性、可靠性和安全性，如迄今為止最安全的全球消融臨床試驗之一PULSED AF所證明的。根據(jù)該試驗的數(shù)據(jù)，該導(dǎo)管已證明高效的肺靜脈隔離，平均總能量輸送時間為30秒以隔離所有靜脈。
下圖展示了PulseSelect PFA系統(tǒng)：
PulseSelect PFA系統(tǒng)是一種突破性的消融技術(shù)，使用脈沖電場有效地隔離肺靜脈以治療患有PAF或PsAF的患者。單次脈沖選擇系統(tǒng)通過專門設(shè)計的消融導(dǎo)管傳遞脈沖電場，旨在中斷心臟中引發(fā)AF的不規(guī)則電路徑。然而，與傳統(tǒng)的消融方法（射頻消融）或冷凍（冷凍消融）不同，PulseSelect系統(tǒng)采用非熱方法，優(yōu)先針對心臟組織，以避免對周圍結(jié)構(gòu)的不必要損傷，這是當(dāng)前消融技術(shù)的風(fēng)險。
PulseSelect PFA系統(tǒng)還包括以下內(nèi)容：
作為一個即插即用系統(tǒng)，PulseSelect可以與任何映射系統(tǒng)一起使用，或者僅用于透視成像。內(nèi)置安全功能，如膈神經(jīng)測試脈沖、非治療性低壓脈沖，可以在進(jìn)行治療前提供對導(dǎo)管接近膈神經(jīng)的預(yù)先評估。九電極導(dǎo)管固定間距，產(chǎn)生可預(yù)測且一致的電場進(jìn)行連續(xù)消融。除了消融外，九電極還可以用于起搏和感測。小型9Fr雙向?qū)Ч茉鰪娏瞬僮餍院蛯Ω鞣N解剖結(jié)構(gòu)的訪問能力，并且與10Fr鞘兼容，包括定制的雙向FlexCath Contour™鞘。
重點專利
筆者從PulseSelect PFA涉及的相關(guān)專利中擇機選擇了相對重要的專利進(jìn)行了解析，相關(guān)結(jié)果如下：
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解決的技術(shù)問題 |
存在著很多涉及切割、消融、凝結(jié)、破壞或以其它方式改變組織的生理特性的很多醫(yī)療處理。這些技術(shù)可以有利地用于改變組織的電生理特性，如與心律不齊或其它電生理異常相關(guān)聯(lián)的那些。特別是，心臟的正常竇性節(jié)律始于產(chǎn)生去極化波陣面的竇房結(jié)(“SA結(jié)”)。脈沖導(dǎo)致相鄰的心房中心肌組織細(xì)胞去極化，這反過來又導(dǎo)致相鄰的心肌組織細(xì)胞去極化。該去極化傳播整個心房，引起心房收縮，并使血液從心房流空到心室。脈沖接下來通過房室結(jié)(“AV結(jié)”)和HIS束被遞送到心室的心肌組織細(xì)胞。細(xì)胞去極化傳播橫跨心室，引起心室收縮。這個傳導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)致所描述的引起正常心跳的有組織的心肌收縮序列。 |
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有時候，在心房或心室中的解剖學(xué)障礙可導(dǎo)致心臟組織中的異常傳導(dǎo)通路，這中斷去極化事件的正常路徑。這些解剖障礙或“傳導(dǎo)阻滯”可能會導(dǎo)致電脈沖退化成圍繞障礙循環(huán)的幾個圓形小波。該異常傳導(dǎo)路徑產(chǎn)生異常、不規(guī)則，有時危及生命的心律，稱為心律失常。心律失?？砂l(fā)生在心房，例如，如在房性心動過速，心房纖維性顫動(“AF”)，或心房撲動。心律不齊也可發(fā)生在心室，例如，如在室性心動過速中。 |
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一種治療心律失常方法包括創(chuàng)建一個或多個病灶，其將異常路徑和沿著選定的途徑直接電傳導(dǎo)劃分開，以促進(jìn)有組織的信號傳導(dǎo)，同時也將AF觸發(fā)從與心房連接隔離。一種稱為“迷宮”手術(shù)(和迷宮手術(shù)的變體)手術(shù)方法設(shè)計成永久消除心房顫動。該手術(shù)采用右心房和左心房中的切口，其將心房分成電隔離部分，各電隔離部分又導(dǎo)致去極化波陣面從竇房結(jié)至房室結(jié)的有序通道，同時防止折返波陣面?zhèn)鞑ァ?/span> |
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一種微創(chuàng)的方法，包括心臟組織的問題區(qū)域的選擇性消融。通常，心肌組織消融通過放置一個或多個消融部件(例如，電極，熱傳遞元件等)，并且施加在一定水平能量以破壞消融部位處細(xì)胞，同時該器官的周圍結(jié)構(gòu)基本保持完好來實行。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)射頻(“RF”)能量和低溫冷卻在這方面是非常可行的，并且通常使用的。其它消融技術(shù)包括超聲波、微波、激光、細(xì)胞毒劑等的應(yīng)用。 |
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然而，這些技術(shù)并非沒有潛在的缺點。低溫消融手術(shù)通常需要較長的低溫應(yīng)用的時間。一個焦點沖洗、射頻消融手術(shù)通常需要大約35-45分鐘實際能源遞送時間。在這段時間內(nèi)，超過一升鹽水可能被注入到患者體內(nèi)以冷卻RF電極，其可在流體受損的病人呈現(xiàn)流體過載的問題。此外，射頻消融術(shù)可破壞心臟內(nèi)皮細(xì)胞表面，激活外源性凝血級聯(lián)反應(yīng)，并導(dǎo)致燒焦和血栓形成，從而可能導(dǎo)致全身性血栓栓塞。鑒于這些缺點，需要具有改進(jìn)的安全性、治療持續(xù)時間和療效的醫(yī)療系統(tǒng)及其使用方法。 |
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技術(shù)方案 |
提供一種消融心臟組織的方法，包括：相鄰于心臟的心內(nèi)膜表面定位第一醫(yī)療設(shè)備的第一導(dǎo)電表面；定位與第一導(dǎo)電表面間隔開的第二醫(yī)療設(shè)備的第二導(dǎo)電表面；以及在第一和第二導(dǎo)電表面之間傳導(dǎo)脈沖能量以引起其之間的組織的不可逆電穿孔消融。第一和第二導(dǎo)電表面的至少一個可包括布置在多個可展開臂上的多個電極；第一和第二醫(yī)療設(shè)備的至少一個可包括導(dǎo)絲；和/或第一和第二醫(yī)療設(shè)備的至少一個可包括可膨脹元件。該方法可包括用第一醫(yī)療設(shè)備大致吸留口。第二醫(yī)療設(shè)備可定位在肺靜脈內(nèi)；冠狀靜脈竇；和/或上腔靜脈。第一醫(yī)療設(shè)備可以相鄰于隔膜壁定位，而第二醫(yī)療裝置可以被定位在右心房。該方法可包括在第一醫(yī)療設(shè)備的多個導(dǎo)電表面之間傳導(dǎo)脈沖能量以引起其之間的組織的不可逆電穿孔消融。 |
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在被消融的組織是心房組織時，高電壓脈沖能量的定時或選通遞送可采用不同的形式。更具體地說，在利用在心動周期中記錄為選通參考點的心電圖的P波部的心房心肌消融中，脈沖高電壓能量可以被優(yōu)化。去極化時，心房心肌細(xì)胞表現(xiàn)出對高電壓脈沖降低門檻，通過定時脈沖高電壓能量遞送或選通以與P波段相對應(yīng)，用較低的輸出電壓梯度促進(jìn)增強的心臟消融或心房組織。 |
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本發(fā)明的組織消融系統(tǒng)和方法提供了比以前的應(yīng)用顯著改善?？梢杂靡幌盗形⒚牖蚣{秒持續(xù)時間，高電壓脈沖來進(jìn)行IEP能量遞送。遞送是無熱的且不需要生理鹽水沖洗來冷卻電極。因此，常規(guī)的熱消融碰到散熱的問題被消除，包括在心房纖顫消融過程中，流體受損的病人的沖洗流體超負(fù)荷問題。進(jìn)一步地，IEP能量輸送的持續(xù)時間可以持續(xù)幾秒鐘而不是連續(xù)幾分鐘，這是執(zhí)行手術(shù)所要求的時間上的重大減少。此外，IEP消融消除并發(fā)癥，如與其它消融技術(shù)和持續(xù)時間相關(guān)聯(lián)的食管瘺、肺靜脈狹窄，以及膈神經(jīng)麻痹的風(fēng)險。 |
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此外，射頻超高溫消融術(shù)可破壞心臟心內(nèi)膜表面，激活外源性凝血級聯(lián)反應(yīng)，并導(dǎo)致燒焦和血栓形成，這又可能導(dǎo)致全身性血栓栓塞，IEP避免了所有的這些。 |
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相關(guān)附圖 |
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結(jié) 語
誠如領(lǐng)域內(nèi)人士共同認(rèn)識的那樣，脈沖電場消融PFA逐漸贏得市場追捧，站上了細(xì)化發(fā)展的快車道，國內(nèi)各大脈沖電場消融PFA廠商也必會將波科、美敦力、強生等領(lǐng)域內(nèi)大廠作為重要的標(biāo)桿和對照，聯(lián)動產(chǎn)學(xué)研醫(yī)生多方力量，不斷創(chuàng)新，推動我國脈沖電場消融PFA行業(yè)更好更快的發(fā)展，目前我國脈沖電場消融PFA廠商已具有和國外廠商具有齊頭并進(jìn)的趨勢，相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)問題也必將會成為各大脈沖電場消融PFA廠商的研究重點課題，后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品的的研發(fā)和專利事務(wù)值得持續(xù)關(guān)注。
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