田轶伦
首都医科大学附属北京安贞医院
-中南大学湘雅医学院,心血管内科专业,获医学博士学位...
电极拔除(Lead Extraction)技术迄今已经走过四十年的发展路程。从草创的六十年代,到奠基的80年代,再到业已成为独立技术的今天,众多学者在这一领域投入了极大精力,展现出了非凡才华。从操作技巧到专用器械,从简单的徒手牵引到激光鞘的临床应用,可谓群星闪耀、熠熠生辉。本文将沿着电极拔除技术的沿革为大家梳理这一技术发展的历史脉络以及最新进展。
一、萌芽之中
1958年,瑞典成功进行了世界首例全埋藏式起搏器植入术,当时采用了心外膜电极技术,人们更多关注的是电极阈值升高。而且,由于电池技术的限制,当时的起搏器得到供电时间十分有限,导致频繁的起搏器更换。1963年,著名的Furman教授发明了心内膜起搏器电极,从此开创了经静脉起搏器电极导线植入技术,并沿用至今。但在此后数年,世界范围内的关注焦点聚集在“植入技术”本身,起搏器感染、电极损伤等问题尚未引起重视,而电极拔除则更无从谈起。因此,在起搏器临床应用的最初十年,电极拔除技术仍在萌芽之中。
二、勇敢探索
现今,临床中通常意义的电极拔除是指“经静脉拔除电极导线”的方法。而这一方法的创立必须经过“血管内操作技术”的铺垫。
目前,世界公认:美国的Massumi医生是电极拔除领域的先驱(图1),他的创举为日后的电极拔除奠定了坚实的基础。他在临床中曾经两次遇到右心室导管断裂的病例。当时,两位患者均接受了外科手术取出断裂的右心导管。Massumi医生深切体会到开胸手术给患者带来的风险与痛苦,便开始自行设计回收装置,以便通过经静脉的途径捕捉断裂导管,避免外科手术的创伤。1967年,他利用这套装置进行了一项勇敢尝试,成功经股静脉为又一名患者取出了断裂的右心导管,成为“非外科方法移除心腔内异物”首个经典病案。开创了介入治疗领域的又一先河。这一方法也成为日后“经下腔静脉电极拔除装置”的工作原理(图2)。
三、草创年代——牵引拔除术
或许是受到了Massumi医生的启发,1969年美国的Bilgutay医生开始尝试徒手牵引拔除心内膜起搏电极,正式开启了电极拔除术的历史大幕。随后,美国的多位医生均成功进行了牵引拔除,并在此基础上创立了重力牵引拔除技术。将电极尾端与重物连接,依靠重力缓慢牵引、拔除电极。当时的文献颇具时代特色,甚至将重物坠地时发出的撞击声当做成功拔除的把标志(图3)!在整个1970年代和1980年代早期,徒手牵引及重力牵引方法是最主要的电极拔除术式。
但随后,这一技术的发展较为缓慢。首先,当时起搏器的临床应用尚未向今天这般普及,而起搏器感染等并发症也相应少见。此外,随着尸检结果的公布,电极导线与沿途血管、瓣膜以及心尖部组织的紧密粘附也增加了人们对电极拔除术中“心脏破裂、上腔静脉撕裂、三尖瓣撕裂”等并发症的恐惧,大量学术专著将其称作“不得已而为之的最后选择”。因此,在相当长的一段时间内,电极拔除术受到了广泛质疑,进展缓慢。
四、长足进步——反推力拔除技术
1980年代初,起搏系统感染的病例日渐增多,电极拔除的必要性逐渐得到重视。牵引拔除技术开始推广普及。但与此同时,该项技术的缺陷也随之突显。由于电极头端常常与心尖部牢固结合,拔除术中极易使电极拉伸,甚至断裂,导致手术失败(图4,图5)。因此,技术改进的热潮正在酝酿、成熟。
1、基石——锁定钢丝
为避免拔除术中电极的拉伸、断裂,Byrd教授等人天才的发明了锁定钢丝技术。其利用电极导线的“中心腔”结构,Furman教授在发明心内膜电极时设计了这一结构,原本用以插入指引钢丝,进而在植入时方便电极到位以及位置的调整。Byrd教授充分利用了这一结构,设计了一种头端能够膨胀的钢丝。在将钢丝插入中心腔并抵达电极头端后,将钢丝头端膨胀。这样,两者在局部即牢固的锁定为一个整体,因此称其为“锁定钢丝”(图6)。此后,同时牵引锁定钢丝和电极,避免了电极拉伸、断裂以及头端分离。锁定钢丝是电极拔除术最重要的基石,问世三十年来仍然无可替代!
2、里程碑——机械鞘
但是,单纯应用锁定钢丝的缺陷依然明显,即牵引时容易连带较多的组织甚至心肌,导致心脏破裂,尤其对于植入年限较长的电极,这一风险更加突出(图7)。
此时,我们必须再次提到Byrd教授,这位在电极拔除领域做出众多开创性贡献的功勋教授显示出了其超越时代的非凡才华(图8)!他设计了一种可伸缩的机械鞘——telescoping sheath,能够沿电极抵达心尖部,以此将力量集中于电极头端,避免牵拉时心尖的内向反转,使得拔除的瘢痕、心肌组织大量减少,降低了心脏破裂的风险(图9)。由于锁定钢丝为“向心腔内牵拉”,而同时机械鞘“向心尖部推送”,两者作用力方向相反,因此称其为“反推力拔除技术”。
然而,机械鞘的意义绝不仅限于此,甚至更重要的在于其将电极与沿途粘连的血管进行分离。而这一作用的影响更加深远。80年代初期,ICD开始应用于临床,经过数年的技术改进,经静脉植入除颤电极迅速普及。而ICD除颤线圈的结构特性(直径粗大等)使其极易与沿途血管发生牢固粘附,这一特性远远高于普通起搏器电极。而机械鞘的应用极大地降低了ICD除颤电极的拔除难度(图10),其深远影响直至今天。因此,机械鞘可以称作电极拔除领域的里程碑。
3、亮点——下腔回收装置
时至1980年代中期,随着电极拔除技术的进展和临床应用,诸多复杂病例也相应出现。例如,电极断裂,将导致无法通过中心腔送入锁定钢丝;电极脱位后打结,也无法通过传统的上腔静脉途径捕捉、回收电极。此时,Massumi医生在60年代的创举为人们提供了灵感,Byrd教授据此设计了下腔静脉回收装置——Byrd Workstation(图11)。其通过较大直径的股静脉长鞘管送入金属网篮,配合头端可弯曲的金属导丝,将电极捕捉、缠绕,然后回收至鞘管内,拔除体外。
至此,经过二十余年的不懈努力,电极拔除的各项技术基本成形。1990年,多位该领域的先驱和领军人物共同发表了影响深远的论著,全面总结了各种电极拔除技术的基本原理、器械和操作技巧。该领域也进入了快速发展的新时代。
五、飞跃——新器械的应用
进入90年代后,新型电极拔除器械的研发成为热点。随着电极拔除适应证的确立逐渐明晰,对原有装置的改进,新型器械的应用层出不穷。
1、Evolution机械鞘
基于ICD电极以及植入时间较长的普通起搏器电极的拔除难度,高效的分离装置应运而生。Evolution是在上世纪90年代根据原有机械鞘改进而来的新型工具。其目的是增加分离电极沿途组织包裹的效率。其头端为螺旋式金属切割装置,中空的外鞘允许电极通过,然后通过电极的引导向前推送鞘管,同时,鞘管尾端与手柄式联动装置连接,扣动Trigger(类似手枪扳机)使鞘管旋转,进而向前切割包裹导线的瘢痕组织(图12)。
2、激光鞘
激光鞘基本工作原理与较早的Evolution机械鞘并无本质差别,均着重于将电极导线与沿途粘连的血管进行分离。其不同在于能量来源,激光鞘进一步将外层鞘管壁置入光纤,通过外源性能量发生器提供激光束,进而更加高效的完成分离步骤(图13)。
3、新型下腔回收装置
原有的Byrd下腔回收装置对术者的操作技巧要求较高,而且,金属网篮的开放性较差,对于心腔内没有游离端的电极导线难以抓捕。此外,其配备的可控弯金属导丝在操作中与网篮的配合存在缺陷,往往迫使术者采用操控性更好的消融电极导管。为此,新型的Snare下腔装置应运而生。其仍然采用直径较大的股静脉长鞘推送至心腔,首先将头端宽阔、弯曲度较大的环形金属抓捕器推出鞘管,由于这一部件十分像头颈直立、准备进攻的眼镜蛇,所以又称其为“眼镜蛇抓捕器”,用其钩挂电极导线的体部。然后,将头端细长、弯曲度较小的“舌形”金属环推出鞘管,其绕过电极体部,随后穿越“眼镜蛇抓捕器”的头端空隙。最后,固定“舌形”金属环,回撤“眼镜蛇抓捕器”,两者共同将导线捕捉、固定与鞘管头端。然后同时回撤“眼镜蛇抓捕器”和“舌形”金属环,将电极体部纳入鞘管腔内,撤出体外(图14)。
六、电极拔除技术的现状
近十年来,电极拔除技术得到了迅速普及,各种器械的使用逐渐成为各中心完成电极拔除术的必要装置。
1、世界学术趋势
正如前文所述,早期,电极拔除术长时间内被视作“不得已而为之的无奈选择”。所以,对于起搏器感染的处理,“保守治疗”曾被很多医生当做“标准方法”。当然,其中存在“避免心脏破裂”等并发症的内在逻辑。自1999年,电极拔除指南首度面世以来,经过两次修订,电极拔除的适应证已经得到世界范围的确认。经过十年的发展,世界范围内早已从“是否应该拔出电极”转变为“如何拔出电极”的讨论,甚至开始更加深入细致的探讨“特殊人群”、“特殊电极”的处理原则。以HRS年会为例,其对于电极拔除的重视程度逐年增加,今年的丹佛会议上,仅就电极拔除这一议题便设立了四个会场,内容几乎涵盖了该领域的所有内容。
2、我国的现状
通过长期的努力倡导,尤其在之后,我国关注起搏器感染及电极拔除问题。但不可忽视的现实是,“非规范化”的处理方法仍然极为普遍,尤其在基层医疗机构。主要体现在以下方面:
(1)“保守治疗”的观念依然牢固,仍有相当数量的医生寄希望于抗生素治疗而避免“系统整体移除”;
(2)简单的“电极导线离断术”十分普遍,往往导致电极血管外部分过短,甚至回缩至心腔内,为电极拔除造成极大困难。
此前数年,由于专用器械的限制,导致我国电极拔除术的开展十分缓慢。但后,锁定钢丝、下腔装置等陆续引进,加快了该领域的发展。尤其,Evolution机械鞘、Snare回收装置、激光鞘等,已经成功进入我国。至此,除激光鞘外,国际通用的电极拔除装置均可在我国得以应用,而激光鞘的引进也正在紧张的筹划之中。所以相信在较短的时间内,我国的电极拔除领域将迎来快速发展的黄金时期。
作者:田轶伦 李学斌 王龙 李鼎 段江波 昃峰 郭继鸿
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