技术导读
脉冲电场消融(PFA)也被称为不可逆电穿孔，是指在短时间内将高电压电脉冲作用于细胞膜的磷脂双分子层，导致跨膜电位形成，产生不稳定的电势。细胞膜由此形成不可逆的穿透性损伤，产生纳米级孔隙，进而引起细胞膜渗透率变化，破坏细胞内环境稳态，最终导致细胞凋亡，达到非热消融的目的。
通过脉冲电场消融，“杀死”肺静脉的前庭心房肌，使肺静脉中的电位无法传出，最终达到消除房颤。房颤的医学名字叫心房颤动，它是最常见的一个心律失常，一般都是因为心脏里边的电传导系统出现紊乱而造成的。
与传统射频消融方式相比较，脉冲电场消融不需要依赖导管贴靠力便能造成广泛的心肌损伤。这一点也有利于避免对邻近的食管、冠状动脉和膈神经等造成损伤。脉冲电场消融速度极快，常以毫秒为单位甚至更小，大大缩短了手术时间。
脉冲场消融的作用机制是不可逆电穿孔 (IRE)。与通过局部组织温度导致细胞死亡的热消融不同，脉冲场消融在组织细胞的特定电阈值之上施加超快速电脉冲，使细胞膜不稳定并形成纳米级孔，导致细胞内容物排出，导致细胞死亡。
不可逆电穿孔原理图
市场概览
根据弗若斯特沙利文数据显示，中国房颤病人已超过1000万人，在心脏电生理市场，卫健委心律失常介入质控中心的数据显示：中国心律失常患者使用消融治疗的手术量从2014年的10.1万例增长到2018年的15.2万例，复合年增长率为10.7%。预计到2023年，手术量将达到33.6万例，复合年增长率为17.3%。随着手术量的增长，我国心脏电生理行业市场规模也已从2014年的11.3亿元增长至2018年的33.3亿元，复合年增长率达到30.9%，并预计到2023年，市场规模将达到123.2亿元。
脉冲消融呈高成长性，被认为是下一代颠覆性消融技术，脉冲消融的问世给消融赛道带来了更大的想象空间，新赛道已初步形成。
纵观整个市场，波科、强生、美敦力等跨国械企均已开始布局相关产品管线，我国脉冲电场消融行业虽然处于市场早期，但已有多个企业争相布局。例如，德诺电生理、玄宇医疗、惠泰医疗、艾科脉、洲瓴、锦江电子、捍宇医疗等企业均在近几年才出现的PFA技术上有所押注。其中，德诺电生理、锦江电子相关产品还进入了创新医疗器械特别审查程序，且锦江电子成为国内首款上市产品，有望紧随波科、美敦力等巨头之后上市，大有弯道超车之势。
2023年12月14日，美敦力公司宣布其PulseSelect™脉冲场消融系统获得FDA批准上市，用于阵发和持续性房颤疾病的治疗。作为拥有十余年循证医学证据的脉冲场消融系统，再次引领医疗科技前沿，成为首个获得 FDA 批准上市的 PFA 产品，这一创新性的医疗设备为治疗阵发性和持续性房颤提供了全新的解决方案。本文即以PulseSelect为例，对脉冲电场消融器械展开分析。
认识PulseSelect
PulseSelect™脉冲场消融系统采用了不可逆电穿孔原理，通过消融心脏组织来有效治疗房颤，该能量具有组织特异性，避免了对邻近组织，如膈神经、血管等损伤，与传统的射频消融或冷冻消融方法相比，这种新技术具有更高的效率和安全性，为房颤患者提供了新的治疗选择。
PulseSelect系统是美敦力公司独家开发的，通过专门设计的消融导管传递脉冲电场，旨在中断心脏中引发房颤的不规则电路径。
技术分析
本文笔者以PulseSelect为主要对象展开分析：
技术方案
PulseSelect采用非热方法优先针对肺静脉进行消融，避免对周围结构造成不必要的损伤，这是当前消融技术（热能来源）的风险。该导管利用专有的双相波形、独特的内置有线设计和20度前倾来支持程序操作性、可靠性和安全性，如迄今为止最安全的全球消融临床试验之一PULSED AF所证明的。根据该试验的数据，该导管已证明高效的肺静脉隔离，平均总能量输送时间为30秒以隔离所有静脉。
下图展示了PulseSelect PFA系统：
PulseSelect PFA系统是一种突破性的消融技术，使用脉冲电场有效地隔离肺静脉以治疗患有PAF或PsAF的患者。单次脉冲选择系统通过专门设计的消融导管传递脉冲电场，旨在中断心脏中引发AF的不规则电路径。然而，与传统的消融方法（射频消融）或冷冻（冷冻消融）不同，PulseSelect系统采用非热方法，优先针对心脏组织，以避免对周围结构的不必要损伤，这是当前消融技术的风险。
PulseSelect PFA系统还包括以下内容：
作为一个即插即用系统，PulseSelect可以与任何映射系统一起使用，或者仅用于透视成像。内置安全功能，如膈神经测试脉冲、非治疗性低压脉冲，可以在进行治疗前提供对导管接近膈神经的预先评估。九电极导管固定间距，产生可预测且一致的电场进行连续消融。除了消融外，九电极还可以用于起搏和感测。小型9Fr双向导管增强了操作性和对各种解剖结构的访问能力，并且与10Fr鞘兼容，包括定制的双向FlexCath Contour™鞘。
重点专利
笔者从PulseSelect PFA涉及的相关专利中择机选择了相对重要的专利进行了解析，相关结果如下：
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解决的技术问题 |
存在着很多涉及切割、消融、凝结、破坏或以其它方式改变组织的生理特性的很多医疗处理。这些技术可以有利地用于改变组织的电生理特性，如与心律不齐或其它电生理异常相关联的那些。特别是，心脏的正常窦性节律始于产生去极化波阵面的窦房结(“SA结”)。脉冲导致相邻的心房中心肌组织细胞去极化，这反过来又导致相邻的心肌组织细胞去极化。该去极化传播整个心房，引起心房收缩，并使血液从心房流空到心室。脉冲接下来通过房室结(“AV结”)和HIS束被递送到心室的心肌组织细胞。细胞去极化传播横跨心室，引起心室收缩。这个传导系统导致所描述的引起正常心跳的有组织的心肌收缩序列。 |
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有时候，在心房或心室中的解剖学障碍可导致心脏组织中的异常传导通路，这中断去极化事件的正常路径。这些解剖障碍或“传导阻滞”可能会导致电脉冲退化成围绕障碍循环的几个圆形小波。该异常传导路径产生异常、不规则，有时危及生命的心律，称为心律失常。心律失常可发生在心房，例如，如在房性心动过速，心房纤维性颤动(“AF”)，或心房扑动。心律不齐也可发生在心室，例如，如在室性心动过速中。 |
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一种治疗心律失常方法包括创建一个或多个病灶，其将异常路径和沿着选定的途径直接电传导划分开，以促进有组织的信号传导，同时也将AF触发从与心房连接隔离。一种称为“迷宫”手术(和迷宫手术的变体)手术方法设计成永久消除心房颤动。该手术采用右心房和左心房中的切口，其将心房分成电隔离部分，各电隔离部分又导致去极化波阵面从窦房结至房室结的有序通道，同时防止折返波阵面传播。 |
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一种微创的方法，包括心脏组织的问题区域的选择性消融。通常，心肌组织消融通过放置一个或多个消融部件(例如，电极，热传递元件等)，并且施加在一定水平能量以破坏消融部位处细胞，同时该器官的周围结构基本保持完好来实行。已经发现射频(“RF”)能量和低温冷却在这方面是非常可行的，并且通常使用的。其它消融技术包括超声波、微波、激光、细胞毒剂等的应用。 |
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然而，这些技术并非没有潜在的缺点。低温消融手术通常需要较长的低温应用的时间。一个焦点冲洗、射频消融手术通常需要大约35-45分钟实际能源递送时间。在这段时间内，超过一升盐水可能被注入到患者体内以冷却RF电极，其可在流体受损的病人呈现流体过载的问题。此外，射频消融术可破坏心脏内皮细胞表面，激活外源性凝血级联反应，并导致烧焦和血栓形成，从而可能导致全身性血栓栓塞。鉴于这些缺点，需要具有改进的安全性、治疗持续时间和疗效的医疗系统及其使用方法。 |
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技术方案 |
提供一种消融心脏组织的方法，包括：相邻于心脏的心内膜表面定位第一医疗设备的第一导电表面；定位与第一导电表面间隔开的第二医疗设备的第二导电表面；以及在第一和第二导电表面之间传导脉冲能量以引起其之间的组织的不可逆电穿孔消融。第一和第二导电表面的至少一个可包括布置在多个可展开臂上的多个电极；第一和第二医疗设备的至少一个可包括导丝；和/或第一和第二医疗设备的至少一个可包括可膨胀元件。该方法可包括用第一医疗设备大致吸留口。第二医疗设备可定位在肺静脉内；冠状静脉窦；和/或上腔静脉。第一医疗设备可以相邻于隔膜壁定位，而第二医疗装置可以被定位在右心房。该方法可包括在第一医疗设备的多个导电表面之间传导脉冲能量以引起其之间的组织的不可逆电穿孔消融。 |
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在被消融的组织是心房组织时，高电压脉冲能量的定时或选通递送可采用不同的形式。更具体地说，在利用在心动周期中记录为选通参考点的心电图的P波部的心房心肌消融中，脉冲高电压能量可以被优化。去极化时，心房心肌细胞表现出对高电压脉冲降低门槛，通过定时脉冲高电压能量递送或选通以与P波段相对应，用较低的输出电压梯度促进增强的心脏消融或心房组织。 |
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本发明的组织消融系统和方法提供了比以前的应用显着改善。可以用一系列微秒或纳秒持续时间，高电压脉冲来进行IEP能量递送。递送是无热的且不需要生理盐水冲洗来冷却电极。因此，常规的热消融碰到散热的问题被消除，包括在心房纤颤消融过程中，流体受损的病人的冲洗流体超负荷问题。进一步地，IEP能量输送的持续时间可以持续几秒钟而不是连续几分钟，这是执行手术所要求的时间上的重大减少。此外，IEP消融消除并发症，如与其它消融技术和持续时间相关联的食管瘘、肺静脉狭窄，以及膈神经麻痹的风险。 |
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此外，射频超高温消融术可破坏心脏心内膜表面，激活外源性凝血级联反应，并导致烧焦和血栓形成，这又可能导致全身性血栓栓塞，IEP避免了所有的这些。 |
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相关附图 |
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结 语
诚如领域内人士共同认识的那样，脉冲电场消融PFA逐渐赢得市场追捧，站上了细化发展的快车道，国内各大脉冲电场消融PFA厂商也必会将波科、美敦力、强生等领域内大厂作为重要的标杆和对照，联动产学研医生多方力量，不断创新，推动我国脉冲电场消融PFA行业更好更快的发展，目前我国脉冲电场消融PFA厂商已具有和国外厂商具有齐头并进的趋势，相关知识产权问题也必将会成为各大脉冲电场消融PFA厂商的研究重点课题，后续相关产品的的研发和专利事务值得持续关注。
