а) Фундаментальная концепция. Система бесконтактного картирования (Ensite Array, St. Jude Medical) состоит из мультиэлектродного катетера (МЭК), который используется в качестве датчика, специального усилителя, рабочей станции для отображения объемных карт электрической активности и аблационного катетера.
МЭК состоит из эллипсоидного баллона объемом 7,5 мл, который расположен на катетере диаметром 9 Fr. В баллон вплетены 64 проводка диаметром 0,003 мм. На каждом из них имеется участок длиной 0,0025 мм, на котором отсутствует изоляция. Этот участок является униполярным электродом бесконтактной системы.
Система позволяет бесконтактно регистрировать более чем 3000 униполярных электрограмм со всех точек камеры одновременно. Униполярный сигнал регистрируется с помощью циркулярного электрода, расположенного на корпусе катетера и используемого в качестве референтного электрода.
Необработанные far-field сигналы, зарегистрированные МЭК, передаются на многоканальный рекордер-усилитель, который имеет 16 каналов для стандартных (контактных) катетеров, 12 каналов для поверхностных отведений ЭКГ и датчики давления.
Данные со всех 64 электродов, расположенных в полости сердца, обрабатываются компьютерными алгоритмами, которые позволяют преобразить эти данные в последовательности активации поверхности эндокарда.
В основе картирующей системы Ensite 3000 лежит предположение, что эндокардиальная активация создает поле электрического напряжения, которое подчиняется уравнению Лапласа. Другим теоретическим основанием является предположение, что при известной геометрии баллона и известной геометрии камеры сердца, реконструированной во время процедуры (см. далее), потенциал действия на эндокардиальной поверхности можно определить с помощью величины потенциала, зарегистрированного баллонным катетером.
Используя это предположение, записанные с помощью баллонного катетера far-field сигналы, которые имеют более низкую амплитуду и частоту, чем реальные потенциалы эндокардиальной поверхности, можно математически преобразовать. Обратное решение уравнения Лапласа с использованием метода граничных элементов позволяет предсказать величину потенциала на поверхности эндокарда без непосредственного контакта с поверхностью («виртуальные электрограммы»).
После определения поля электрических потенциалов более 3000 точек могут быть отражены в виде виртуальных электрограмм или изопотенциальных карт. Время активации в каждой из точек эндокардиальной поверхности определяется временем максимальной отрицательной производной по времени (максимальная скорость отрицательного отклонения электрограммы -dV/dt).
Система может определять любой стандартный аблационный катетер в пространстве относительно баллонного катетера (и, как следствие, относительно стенок картируемой камеры сердца). На кончик катетера, который находится в контакте с тканью, и референтные электроды, расположенные на МЭК навигационной системой, подается низкочастотный ток (5,68 кГц).
Это приводит к возникновению разности потенциалов между электродами, что и позволяет определять их местоположение. Навигационная система также используется для построения объемной модели (виртуальный эндокард), что необходимо для проекции электрограмм и изопотенциальных карт на поверхность эндокарда. Создание геометрии происходит при движении контактного катетера по эндокардиальной поверхности камеры, полученная информация о расположении используется для автоматического построения цветной модели.
Во время создания модели используются координаты наиболее отдаленных точек, где отмечался контакт катетера с тканью, при этом предыдущие точки, где катетер не был в контакте, удаляются.
Используя математические алгоритмы, система позволяет одновременно регистрировать 3000 униполярных сигналов, выполнять реконструкцию модели и проецировать на нее полученные данные, создавая цветные изопотенциальные карты, отражающие амплитуду сигнала. Кроме этого, система также отслеживает позицию любого катетера на эндокардиальной модели, что дает возможность маркировать различные анатомические структуры, имеющие характерные флюороскопические и электрокардиографические признаки.
Навигационная система позволяет позиционировать катетер в зоне интереса, выявленной с помощью изопотенциальных цветных карт, сохранять информацию о радиочастотных воздействиях на поверхности виртуального эндокарда и упрощать процесс повторного анализа интересующих участков.
Кроме этого, с помощью программного обеспечения EnSite возможно выполнение точечного контактного картирования и сбора информации об электрограммах, что позволяет создавать активационные и вольтажные карты. Это дает возможность получить дополнительную информацию и валидировать полученные в ходе бесконтактного картирования данные.
б) Применение технологии. В системе EnSite 3000 используется МЭК диаметром 9 Fr и аблационный катетер, который одновременно является картирующим. Для создания карты баллонный катетер под флюороскопическим контролем доставляется по тонкому проводнику диаметром примерно 0,9 мм в интересующую камеру сердца.
При правопредсердных аритмиях проводник позиционируют в ВПВ, а баллон заводят в верхнюю треть ПП для диагностики тахикардии из ВПВ, в средние отделы ПП — для диагностики эктопической ПТ, в нижние отделы ПП — для диагностики типичного ТП. При левопредсердных аритмиях проводник заводят в левую верхнюю легочную вену, а баллон позиционируют в средних отделах ЛП. Для диагностики аритмий из ПЖ проводник заводят в легочную артерию, а баллон позиционируют как можно ближе к ВТПЖ или средним отделам ПЖ.
Баллон можно заполнить контрастным веществом для улучшения его флюороскопической визуализации. Ни в одной из камер, за исключением ВТПЖ, при картировании баллон не касается стенок сердца. Кроме этого, баллон должен иметь стабильное положение для корректного сбора анатомической и электрической информации. Поверхность баллона следует позиционировать как можно ближе к картируемой эндокардиальной поверхности (и вдоль тока крови), т.к. точность карты значительно зависит от расстояния между центром баллона и эндокардом.
Во время картирования важным элементом безопасности является антикоагулянтная терапия, направленная на профилактику тромбоэмболических осложнений. Для поддержания оптимального уровня гипокоагуляции используются внутривенные инфузии гепарина с поддержанием активированного времени образования сгустка более 250 сек при картировании в правых отделах и более 300 сек в левых.
Стандартные управляемые картирующие катетеры также участвуют в сборе точек и формировании модели. Первоначально катетер позиционируется в проекции одной из известных анатомических структур, которая отмечается на карте. Далее детально проводится сбор геометрии и формирование контура эндокарда (с помощью технологий определения локализации) путем перемещения катетера внутри камеры сердца.
Чтобы получить подробную анатомическую модель камеры, необходимо стараться достигнуть максимально возможную площадь контакта ткани с катетером. Для этого приходится маневрировать катетером вокруг МЭК, что зачастую затруднено и требует уменьшения объема баллона путем удаления из него жидкости. Это позволяет быстро создать относительно точную объемную модель камеры сердца. Создание виртуальной геометрии сердца можно выполнять как на фоне синусового ритма, так и на фоне тахикардии.
После формирования анатомической модели индуцируется тахикардия и выполняется картирование. Сбор данных системой выполняется в автоматическом режиме, все виды данных собираются одновременно. Исходя из этого, оператору необходимо проанализировать собранные данные и выявить наиболее раннюю активацию на фоне тахикардии (рис. 1).
Рисунок 1. Бесконтактное картирование идиопатической тахикардии из выносящего тракта правого желудочка (ВТПЖ). (А) Поверхностные ЭКГ (белые), внутрисердечные контактные (голубые) и виртуальные электрограммы (желтые, V1-V1 и далее с V1 по V4) на фоне желудочковой экстрасистолы. Вертикальная линия — наиболее ранняя активация виртуальной электрограммы (обратите внимание на QS паттерн). (Б) Правая передняя косая и правая боковой проекции изопотенциальных карт активации ВТПЖ на фоне одиночной желудочковой экстрасистолы. ЛА — легочная артерия
Система бесконтактного картирования может одновременно регистрировать более 3360 униполярных электрограмм и накладывать полученные данные на виртуальную модель эндокарда с последующим построением изопотенциальной или изохронной карт (см. рис. 1). Изопотенциальная карта, в отличие от изохронной, отображает информацию об электрограмме, только если ее амплитуда достигла заданного значения. С учетом высокого разрешения картирования участки деполяризации графически отражаются с помощью цветных участков, а распространение импульса отображается с помощью анимации (рис. 2).
Рисунок 2. Бесконтактные изопотенциальные карты типичного трепетания предсердий. Модель правого предсердия в правой передней косой проекции (RАО) и в левой передней косой проекции (LAO). Фронт активации представлен в виде изопотениальных карт, которые отражают возбуждение (ярко красная звезда окружена белыми и красными кругами) на фоне тахикардии против часовой стрелки вокруг трикуспидального клапана (А-Г). ТК — трикуспидальный клапан
Различными цветами отражается амплитуда сигнала или время локальной активации. Наиболее высокая амплитуда сигнала указывает на источник электрического импульса. Несмотря на то, что самый близкий к источнику импульса электрод подвергается наибольшему воздействию, все остальные электроды также подвержены этому воздействию и его сила убывает по мере удаления от источника.
Также система способна отображать до 32 внутрисердечных отведений в виде фронта возбуждения (см. рис. 1). Униполярные или биполярные электрограммы (виртуальные) могут быть выбраны в любой момент цикла тахикардии с помощью курсора, в любой области собранной геометрии: точке, линии или матрице электродов. Виртуальные электрограммы подчиняются тем же принципам, что и электрограммы, зарегистрированные контактным электродом. Они позволяют получить информацию об электрических свойствах как окружающего эндокарда, так и вектора активации нижележащего миокарда.
При этом расстояние до электрода оказывает определенное влияние на отображение электрограммы. Униполярная электрограмма используется в качестве дополнения к информации, отображенной на объемной карте. Униполярная электрограмма отражает отклонение деполяризации, наличие двойных потенциалов или фракционированной активности, а также позволяет дифференцировать far-field сигналы от локальной эндокардиальной активации.
Униполярная электрограмма участков быстрого проведения (например, системы Гиса-Пуркинье) представлена быстрым отклонением (-dV/dt) и высокочастотными сигналами (более чем 32 Гц). Электрограммы, зарегистрированные в норме в предсердиях или желудочках, обычно имеют спектр сигнала от 4 до 16 Гц, при этом участки замедленного проведения имеют более низкую частоту сигнала (1-4 Гц). Поэтому при картировании следует использовать фильтры от 1 до 32 Гц, что позволяет ограничить отображение на карте низкоамплитудных сигналов (ниже порогового).
Возможность дифференцировки far-field сигналов от локальной активации являе тся критически важным условием использования бесконтактного картирования. При регистрации истинной локальной активации происходит расширение границ изопотенциальных участков, в то время как при регистрации far-field сигналов на объемной модели будет отмечаться сокращение длины изопотенциальных линий (при условии, что электрограмма последовательно отслеживается с момента возникновения).
При анализе данных бесконтактного активационного картирования источника фокальной аритмии можно выделить два участка электрической активности: наиболее ранняя активация и место прорыва сигнала на поверхности эндокарда. Место ранней активации определяется как область с наиболее ранним отклонением униполярной электрограммы от изолинии на фоне тахикардии, виртуальная электрограмма имеет QS паттерн; на изопотенци-альной карте ранняя активация отображается в виде ограниченного участка.
Место прорыва отображается на активационной карте в виде центробежного быстрого распространения электрического сигнала и локальной униполярной электрограммы с максимальным значением -dV/dt.
Для определения участка наиболее ранней активации и места прорыва используется широкий диапазон цветового отображения: для различных значений амплитуды регистрируемых сигналов от -0,1 мВ (верхняя граница вблизи к изолинии униполярной электрограммы) до -2 мВ (нижняя граница). Виртуальный высокочастотный фильтр униполярной электрограммы имеет предустановленное значение 4 Гц.
Стимуляционные маневры в области ранней активации и области прорыва могут давать идентичные по степени соответствия комплексы QRS и степень опережения (при этом расстояние между ними может превышать 1 см), однако исследование продемонстрировало, что наиболее ранняя активация была более чувствительным маркером истинного источника ЖТ/желудочковой экстрасистолы и чаще указывала на область, где аблация успешно элиминировала аритмию.
Субстратное картирование рубца и воспаленной ткани также было интегрировано в систему бесконтактного картирования. Высокоплотное вольтажное картирование субстрата в предсердиях проводится с помощью оценки максимального отрицательного отклонения униполярной электрограммы. Это позволяет выявлять область медленного проведения цепи реентри при атипичном ТП. Предсердный субстрат характеризуется аномально глубоким отклонением униполярной электрограммы, что потенциально может быть признаком области замедленного проведения макрореентри тахикардии и являться субстратом для поддержания аритмии.
в) Клиническое применение. Успешная доставка МЭК возможна во все четыре камеры сердца с помощью трансвенозного, транссептального или ретроградного трансаортального доступа для картирования как предсердных, так и желудочковых аритмий.
Самое большое преимущество бесконтактного эндокардиального картирования — это возможность воссоздавать последовательность эндокардиальной активации одновременно с большого количества точек нескольких (теоретически, достаточно одного) циклов тахикардии, без необходимости последовательного сбора информации в каждой точке, что позволяет существенно сократить необходимое для картирования время сохранения тахикардии, что особенно актуально при плохой субъективной переносимости аритмии и ее гемодинамической нестабильности.
Данная методика подходит для картирования неустойчивых аритмий: наджелудочковых и желудочковых экстрасистол, гемодинамически нестабильных тахикардий, в т.ч. очень быстрых ЖТ (см. рис. 1); а также потенциально возможно картирование нерегулярных ритмов (таких как ФП или ЖТ). Система формирует изопотенциальные карты эндокардиальной поверхности с последовательным распределением цветов в зависимости от времени активации с возможностью анимации, что позволяет визуализировать распространение деполяризации.
Эти карты позволяют выявить области прорыва и зону замедленного проведения макро-реентри тахикардий, таких как критический истмус при ЖТ у постинфарктных пациентов или реентри ПТ у пациентов после хирургической коррекции врожденных пороков сердца. При макрореентри тахикардиях (типичном ТП или ЖТ) петля реентри может быть полностью визуализирована со всеми особенностями проведения: замедлением, сужением или расщеплением фронта активации в истмусе (см. рис. 2).
Система также позволяет проводить картирование на протяжении нескольких сердечных циклов и непрерывно оценивать паттерн активации. В отличие от стандартного картирования, бесконтактное картирование не приводит к механической индукции эктопической активности. Дополнительным преимуществом является возможность совместного использования любых доступных в настоящее время катетеров с системой бесконтактного картирования. Другой полезной особенностью является использование навигации без флюороскопии, возможность возврата в область интереса и отображение аблационных воздействий на объемной модели.
При сложных субстрат-зависимых аритмиях использование только активационного картирования может быть недостаточным для анализа ритма и выявления мест аблационных воздействий. В этом случае субстратное картирование, основанное на выявлении зон рубца или фиброза, имеет более важное значение. Несмотря на явные ограничения бесконтактного картирования при определении субстрата (низкоамплитудные сигналы могут не регистрироваться при расстоянии от центра баллона до эндокардиальной поверхности более 40 мм), бесконтактное картирование позволяет выполнять вольтажное картирование, в противовес контактному, где картирующий катетер необходимо перемещать по поверхности эндокарда.
С помощью бесконтактного картирования возможно выявлять низкоамплитудные потенциалы, как и зоны постоянного или функционального блока, при условии, что точки, находящиеся на расстоянии больше 40 мм от катетера, удаляются из анализа. Возможность полного активационного и вольтажно-го картирования всего за одно сокращение позволяет облегчить аблацию гемодинамически нестабильных или неустойчивых макрореентри тахикардий.
г) Ограничения. Общая точность реконструкции виртуальных электрограмм снижается по мере удаления картируемой поверхности от баллонного катетера более чем на 4 см, что затрудняет картирование крупных камер сердца. В связи с чем для создания корректных изопотенциальных карт катетер должен позиционироваться как можно ближе к эндокардиальной поверхности и периодически перемещаться в процессе сбора информации. При нажатии кнопки записи система Ensite ретроспективно сохраняет фрагмент продолжительностью всего лишь 10 сек.
В режиме картирования невозможно осуществлять непрерывную запись всех электрограмм, которые регистрируются катетером. В связи с чем некоторые одиночные желудочковые и наджелудочковые экстрасистолы могут быть пропущены. Кроме того, в текущей версии программного обеспечения существует проблема с построением геометрической модели, что требует повторного сбора точек при реконструкции таких сложных структур, как ушко ЛП или ЛВ.
Также эти структуры могут быть сильно изменены ввиду интерполяции с точками прилегающих камер сердца. При синхронном картировании нескольких камер сердца требуется несколько полноценных систем. Важно также помнить, что собранные карты очень чувствительны к фильтрам, которые используются при последующем анализе.
Поскольку реконструкция модели происходит чаще всего на синусовом ритме в самом начале процедуры, на фоне изменения размера камеры сердца или последовательности сокращения на фоне тахикардии или после введения препаратов (например, изопротеренола), положение уже собранных электрограмм может сместиться . В связи с тем, что чаще всего используется изопотенциальная карта, следует четко отделять реполяризацию желудочков от деполяризации предсердий и диастолической активности. Ранняя диастолическая активность может затруднять картирование ЖТ.
Сложности также могут возникнуть при выполнении картирования контактным электродом вокруг баллона, особенно в ЛП. Особое внимание следует уделять при позиционировании большого баллонного катетера в относительно небольшой камере сердца. После сбора геометрии камеры сердца нельзя перемещать баллонный катетер, т.к. это приведет к смещению координат активации и, как следствие, изопотенциальной карты.
Несмотря на низкий риск осложнений, необходимость использования агрессивной антикоагулянтной поддержки из-за развертывания баллона в камере сердца увеличивает риск кровотечений.
